环境工程概论 四、给水工程与排水工程的关系 给水排水工程是城市建设的重要内容,自来水厂、城市给水和排水管网、污水处 厂等是城市的基础设施,也是水污染控制的重要手段 人们从江、河湖、海以及地下含水层中取得原水,经过一定的净化过程达到人们使 用要求后输送给各种用户,此称为给水工程:水经过人们使用后被污染成为废水,废水 经过收集、处理后又重新回到天然水体,此称为排水工程。给水工程和排水工程共同完 成水的社会循环 过去由废水排放造成的污染没有今天这样严重,加上过去原水的水质、处理方法与 废水有很大的差别,因此人们传统意识上对给水与排水、给水与污染控制关系的认识存 在着较大的偏差。 随着全世界范围内出现日益严重的水污染、水资源短缺问题,人们在更大范围、更 高深度上认识到了给水与排水、给水与水污染控制之间的密切关系:由于废水没有得到 妥善收集和处理,造成了天然水体的广泛而严重的污染,世界上已经很难找到十分清洁 的原水,在许多地区的给水水源由于严重污染被迫弃用,污染的原水使得传统的给水处 理无法达到人们既定的水质要求,自来水中含有大量对人体有害的污染物,给水工程前 所未有地严重受到排水工程的制约。人们进一步认识到:应该按照系统工程学的原理考 察和分析给水与废水的关系,水污染控制是给水和排水必须解决的共同任务:严重污染 的原水类似于稀释的废水,过去在废水处理上常用的处理方法不再属于废水处理所独有 生物滤池、生物接触氧化和生物硝化在给水中越来越广泛地被使用。同时,人们认识到: 废水的根本起源在于给水,做好节约用水和水的回用工作是废水的收集和处理的切实保 证,也是减轻水体污染、保证给水处理出水水质的必要前提。 第二节水污染控制工程引述 、技术路线 水污染是所有环境污染中最为重要的种类,对国民经济和人民生活的影响最为严重 水圈是自然界中四大循环圈之一,水是一切生命赖生存的基础,对工业来说,水被喻为 是不可缺少血液。水污染控制工程就是要妥善处理和处置人类活动中所产生的废水,减 少或消除对环境主要是水体的污染 水污染控制技术从技术路线大体可以划分为二类:第一类是废水中的杂质在排入环 境(主要指水体)以前,用物理、化学、物理化学或生化等方法去除掉。这就意味着必 须建立污水处理厂或车间,配备一整套处理设施。对工业废水来说,如何改进原有生产 工艺,尽量减少水中污染物浓度和废水量,也包括在这一类中。第二类是在受纳水体环 境容量容许下的前提下进行排放控制,确定排放形式、排放位置,利用自然界的水体自 净能力进行处理。第二类技术必须建立在两个前提下:首先必须进行必要的预处理 些重金属和难降解的物质不能直接排放,其次对受纳水体的自净能力及稀释扩散条件必 须要有充分的研究和掌握,通常必须做水力模型试验。废水的排江排海工程、湿地净化 系统、生态工程处理系统等就属于这一类。随着水资源的日益匮乏,在废水处理领域也 越来越强调水资源的回收利用,尤其是对浓度较高的水以及含贵重金属材料的废水。废 水的资源回收在第一类技术和第二类技术中都应得到体现
环境工程概论 12 四、给水工程与排水工程的关系 给水排水工程是城市建设的重要内容，自来水厂、城市给水和排水管网、污水处理 厂等是城市的基础设施，也是水污染控制的重要手段。 人们从江、河湖、海以及地下含水层中取得原水，经过一定的净化过程达到人们使 用要求后输送给各种用户，此称为给水工程；水经过人们使用后被污染成为废水，废水 经过收集、处理后又重新回到天然水体，此称为排水工程。给水工程和排水工程共同完 成水的社会循环。 过去由废水排放造成的污染没有今天这样严重，加上过去原水的水质、处理方法与 废水有很大的差别，因此人们传统意识上对给水与排水、给水与污染控制关系的认识存 在着较大的偏差。 随着全世界范围内出现日益严重的水污染、水资源短缺问题，人们在更大范围、更 高深度上认识到了给水与排水、给水与水污染控制之间的密切关系：由于废水没有得到 妥善收集和处理，造成了天然水体的广泛而严重的污染，世界上已经很难找到十分清洁 的原水，在许多地区的给水水源由于严重污染被迫弃用，污染的原水使得传统的给水处 理无法达到人们既定的水质要求，自来水中含有大量对人体有害的污染物，给水工程前 所未有地严重受到排水工程的制约。人们进一步认识到：应该按照系统工程学的原理考 察和分析给水与废水的关系，水污染控制是给水和排水必须解决的共同任务；严重污染 的原水类似于稀释的废水，过去在废水处理上常用的处理方法不再属于废水处理所独有， 生物滤池、生物接触氧化和生物硝化在给水中越来越广泛地被使用。同时，人们认识到： 废水的根本起源在于给水，做好节约用水和水的回用工作是废水的收集和处理的切实保 证，也是减轻水体污染、保证给水处理出水水质的必要前提。 第二节 水污染控制工程引述 一、技术路线 水污染是所有环境污染中最为重要的种类，对国民经济和人民生活的影响最为严重。 水圈是自然界中四大循环圈之一，水是一切生命赖生存的基础，对工业来说，水被喻为 是不可缺少血液。水污染控制工程就是要妥善处理和处置人类活动中所产生的废水，减 少或消除对环境主要是水体的污染。 水污染控制技术从技术路线大体可以划分为二类：第一类是废水中的杂质在排入环 境（主要指水体）以前，用物理、化学、物理化学或生化等方法去除掉。这就意味着必 须建立污水处理厂或车间，配备一整套处理设施。对工业废水来说，如何改进原有生产 工艺，尽量减少水中污染物浓度和废水量，也包括在这一类中。第二类是在受纳水体环 境容量容许下的前提下进行排放控制，确定排放形式、排放位置，利用自然界的水体自 净能力进行处理。第二类技术必须建立在两个前提下：首先必须进行必要的预处理，一 些重金属和难降解的物质不能直接排放，其次对受纳水体的自净能力及稀释扩散条件必 须要有充分的研究和掌握，通常必须做水力模型试验。废水的排江排海工程、湿地净化 系统、生态工程处理系统等就属于这一类。随着水资源的日益匮乏，在废水处理领域也 越来越强调水资源的回收利用，尤其是对浓度较高的水以及含贵重金属材料的废水。废 水的资源回收在第一类技术和第二类技术中都应得到体现
环境工程概论 、废水处理的方法和工艺 水处理工程就是使用工程手段、建造工程设备和装置来对水质进行净化处理,降低水 中污染物或杂质的含量,以满足人们既定的使用要求和减少污水对环境的污染及危害 水处理方法及其设备多种多样,但它们所起的作用不外乎两个:分离和转化,如物理 方法和物化方法主要起分离作用,而化学方法以及生物方法主要起转化作用。在水处理 系统中,分离和转化紧密关联、互为因果。受其作用原理性质的决定,每一种处理方法 都有它适用的场合,如:物理法主要用于分离水中的不溶态颗粒物质,在化工上称为非 均相分离;生物法主要用于转化水中能够被生物利用的溶解态和胶体态物质:化学法采 用中和、沉淀、氧化还原等改变水中污染物的性质、存在形态等:物化方法主要用于水 中离子和溶质的分离 在实际的水处理工程中,各种水处理方法往往组合成一个完整的工艺系统来完成既 定的水质净化目标,这种工作又称为废水处理工艺流程的确定。废水性质、废水处理目 标是处理方法的择用和处理流程的确定的根本依据。对于城市污水的处理和原水的净化, 人们在长期的研究和工程实践中积累了丰富的经验,因此处理方法的选择和工艺流程的 确定已经比较成熟。工业废水种类多、变化多,因此与城市污水的处理以及原水的净化 有很大的不同,处理方法的择用和工艺的确定必须建立在大量试验研究和工程实践的基 础上,从不成熟到逐渐完善。科学技术的发展日新月异和人们对水处理的要求也是在不 断变化的,水处理方法和工艺处于不断更新和完善之中 有些废水处理方法是从传统的给水处理中借鉴过来的,有些是从化学工程中借鉴过 来的,而废水的生物处理装置在微生物学工作者看来简直类似于大型发酵池。 表3-3废水处理方法一览表 沉淀法 澄清法 分离法 阻留法 悬吸附法 电渗析法 反渗透法 萃取法 吹脱法 转化法 法 化学氧化 法 图3-1典型的给水处理工艺流程
环境工程概论 13 二、废水处理的方法和工艺 水处理工程就是使用工程手段、建造工程设备和装置来对水质进行净化处理，降低水 中污染物或杂质的含量，以满足人们既定的使用要求和减少污水对环境的污染及危害。 水处理方法及其设备多种多样，但它们所起的作用不外乎两个：分离和转化，如物理 方法和物化方法主要起分离作用，而化学方法以及生物方法主要起转化作用。在水处理 系统中，分离和转化紧密关联、互为因果。受其作用原理性质的决定，每一种处理方法 都有它适用的场合，如：物理法主要用于分离水中的不溶态颗粒物质，在化工上称为非 均相分离；生物法主要用于转化水中能够被生物利用的溶解态和胶体态物质；化学法采 用中和、沉淀、氧化还原等改变水中污染物的性质、存在形态等；物化方法主要用于水 中离子和溶质的分离。 在实际的水处理工程中，各种水处理方法往往组合成一个完整的工艺系统来完成既 定的水质净化目标，这种工作又称为废水处理工艺流程的确定。废水性质、废水处理目 标是处理方法的择用和处理流程的确定的根本依据。对于城市污水的处理和原水的净化， 人们在长期的研究和工程实践中积累了丰富的经验，因此处理方法的选择和工艺流程的 确定已经比较成熟。工业废水种类多、变化多，因此与城市污水的处理以及原水的净化 有很大的不同，处理方法的择用和工艺的确定必须建立在大量试验研究和工程实践的基 础上，从不成熟到逐渐完善。科学技术的发展日新月异和人们对水处理的要求也是在不 断变化的，水处理方法和工艺处于不断更新和完善之中。 有些废水处理方法是从传统的给水处理中借鉴过来的，有些是从化学工程中借鉴过 来的，而废水的生物处理装置在微生物学工作者看来简直类似于大型发酵池。 表 3-3 废水处理方法一览表 分 离 法 澄 清 法 沉淀法 澄清法 浮选法 离心法 阻留法 悬吸附法 离子交换法 膜 法 电渗析法 反渗透法 超滤法 蒸馏法 萃取法 结晶法 吹脱法 转 化 法 化 学 法 化学中和 化学沉淀 化学氧化 化学还原 生 物 法 自然生物法 活性污泥法 生物膜法 厌氧生物法 图 3-1 典型的给水处理工艺流程
环境工程概论 原水一混阔一一囡涸圖司供水 图3-2典型的城市污水处理工艺流程 级处理 二级处理 三级处理 沉沙池 生物曝气池 离子交换、消 或生物滤池 在等设备 回流污泥 级处理出水 排故灌溉) 二级处理出水 三级处理出冰 排放、灌溉 (排放、再用) 污泥消化池或 其他处理设备 浓缩池 沉渣处理 图3-3对苯二酚含锰工业废水处理工艺流程 絮凝剂氨气十碳酸锰活性炭 缩蒸烬皆量一硫酸锰产品 废水一巨淀和國色[过滤一分哥一区一碳酸锰产品 任分阏一二氧化 图3-4丙烯腈生产工业废水处理工艺流程 丙烯睛污水一匚集水迴一匚中和一匚事故迴 凝气 集水 腈纶污水—集水 “事故池 一依解酸化BR反应洄一物活性炭滤坶一圖粒压滤蹰一出水 三、城市的废水排放系统及污水量的估算 1,城市的废水排放系统 城市排水的对象除生活污水和工业废水外,还包括大气降水。各种废水可以合并排 放,也可以分开排放,从而构成不同体制的排水系统:合流制排水系统和分流制排水系 (1)合流制排水系统 它是指将生活污水,工业水和雨水混合在同一管渠内排除的系统。最早出现的合流
环境工程概论 14 原水 混凝 沉淀 过滤 消毒 供水 图 3-2 典型的城市污水处理工艺流程 图 3－3 对苯二酚含锰工业废水处理工艺流程 絮凝剂 氨气＋碳酸锰 活性炭 浓缩蒸发 结晶 硫酸锰产品 废水 沉淀罐 中和罐 脱色釜 过滤器 复分解 水洗 碳酸锰产品 复分解 干燥 热分解 二氧化锰 图 3－4 丙烯腈生产工业废水处理工艺流程 丙烯腈污水 1 ＃集水池 1 ＃中和池 1 ＃事故池 混凝气浮池 3 ＃ 集水池 腈纶污水 2 ＃集水池 2 ＃中和池 2 ＃事故池 水解酸化池 SBR 反应池 生物活性炭滤塔 陶粒压滤器 出水 三、城市的废水排放系统及污水量的估算。 1，城市的废水排放系统 城市排水的对象除生活污水和工业废水外，还包括大气降水。各种废水可以合并排 放，也可以分开排放，从而构成不同体制的排水系统：合流制排水系统和分流制排水系 统。 (1）合流制排水系统 它是指将生活污水，工业水和雨水混合在同一管渠内排除的系统。最早出现的合流
环境工程概论 制排水系统,是将所要排除的脏水不经处理直接就近排水体,优点是简洁方便,但使水 体遭到污染。现在常采用的是截流式合流排水系统,这种系统对初期雨水可得到一定程 度处理。历史悠久的城市均具有其独特的合流排水系统,如罗马的排水渠,北京故宫的 排水沟渠和江南地区的天井排水系统等。 合流制排水系统的主要缺点是:大气降水与生活污水以及工业废水合并排放后造成 废水量过大,部分截留的合流制系统在雨天仍有部份合流污水直接排入水体,造成水体 污染:合流制系统的废水雨天、晴天的水质和水量差异很大,妨碍了污水厂的有效运行。 (2)分流制排水系统 通常将生活污水与工业废水合并,而与大气降水分开排放的排水系统称为分流制排 水系统,分别构成污水排水系统和雨水排水系统 分流制又分为完全分流制和不完全分流制两种,完全分流制既有废水排水系统又有 雨水排水系统,而不完全分流制则是只有废水排水系统而未建雨水排水系统,如城市发 展初期多采用不完全分流制。 采用分流制后,生活污水和工业废水能得到彻底和有效的处理,但其缺点是初期雨 水的直接排放对水体仍具有一定的污染 在工厂内部和居民楼中,也存在排水的合流与分流概念。如工业企业根据产生的废 水性质,实行清污分流,较清的对环境危害性较小的废水可直接排入雨水排水系统,对 于含有害物质以及污染物浓度很高时,则必须在厂内进行分流收集和局部处理,然后排 入污水排水系统。居民楼中产生的污水有粪便污水和洗涤废水之分,它们由不同的排水 管排放到户外,而粪便污水必须经过预处理后才允许进入城市污水排水系统 (3)混合制排水系统 许多城市由于历史沿革或分期开发建设,其排水系统往往既有分流制又有合流制, 这样的排水体制称为混合制。 (4)区域排水系统 两个以上城镇或地区的废水通过统一收集和处理、排放的排水系统叫做区域(或流 域)排水系统,以便能有效地进行控制和管理,属于区域环境污染组合治理的重要组成。 2,污水量的估算 知道废水量的大小是设计废水排入处理系统的必要条件。废水量与供水量有一定的 相关性,但由于废水产生的途径各种各样、废水沟渠的渗漏以及人们对污水不自觉的偷 排行为使得废水量往往很难准确测量和计算。通常,可以通过调查供水量、用水人口规 模、工业产品产量和产值以及在排污沟渠实地测量等方式来进行污水量的估算 (1)生活污水设计流量估算 1)居民区生活污水设计流量估算 计算公式 nNKe (L/s)(3-1) 24×3600 式中:n一设计污水量标准(L/人.d),与给水量标准、卫生设备设置、气候条件和
环境工程概论 15 制排水系统，是将所要排除的脏水不经处理直接就近排水体，优点是简洁方便，但使水 体遭到污染。现在常采用的是截流式合流排水系统，这种系统对初期雨水可得到一定程 度处理。历史悠久的城市均具有其独特的合流排水系统，如罗马的排水渠，北京故宫的 排水沟渠和江南地区的天井排水系统等。 合流制排水系统的主要缺点是：大气降水与生活污水以及工业废水合并排放后造成 废水量过大，部分截留的合流制系统在雨天仍有部份合流污水直接排入水体，造成水体 污染；合流制系统的废水雨天、晴天的水质和水量差异很大，妨碍了污水厂的有效运行。 (2）分流制排水系统 通常将生活污水与工业废水合并，而与大气降水分开排放的排水系统称为分流制排 水系统，分别构成污水排水系统和雨水排水系统。 分流制又分为完全分流制和不完全分流制两种，完全分流制既有废水排水系统又有 雨水排水系统，而不完全分流制则是只有废水排水系统而未建雨水排水系统，如城市发 展初期多采用不完全分流制。 采用分流制后，生活污水和工业废水能得到彻底和有效的处理，但其缺点是初期雨 水的直接排放对水体仍具有一定的污染。 在工厂内部和居民楼中，也存在排水的合流与分流概念。如工业企业根据产生的废 水性质，实行清污分流，较清的对环境危害性较小的废水可直接排入雨水排水系统，对 于含有害物质以及污染物浓度很高时，则必须在厂内进行分流收集和局部处理，然后排 入污水排水系统。居民楼中产生的污水有粪便污水和洗涤废水之分，它们由不同的排水 管排放到户外，而粪便污水必须经过预处理后才允许进入城市污水排水系统。 (3）混合制排水系统 许多城市由于历史沿革或分期开发建设，其排水系统往往既有分流制又有合流制， 这样的排水体制称为混合制。 (4）区域排水系统 两个以上城镇或地区的废水通过统一收集和处理、排放的排水系统叫做区域（或流 域）排水系统，以便能有效地进行控制和管理，属于区域环境污染组合治理的重要组成。 2，污水量的估算 知道废水量的大小是设计废水排入处理系统的必要条件。废水量与供水量有一定的 相关性，但由于废水产生的途径各种各样、废水沟渠的渗漏以及人们对污水不自觉的偷 排行为使得废水量往往很难准确测量和计算。通常，可以通过调查供水量、用水人口规 模、工业产品产量和产值以及在排污沟渠实地测量等方式来进行污水量的估算。 (1)生活污水设计流量估算 1)居民区生活污水设计流量估算 计算公式： Q1 = n.N.K 总 (L/s) (3－1) 24×3600 式中：n－设计污水量标准(L/人.d)，与给水量标准、卫生设备设置、气候条件和
环境工程概论 生活水平有关 N一设计人口数(人),与设计人口密度以及规划排水面积相关 Kg-污水流量的总变化系数 Kg=K时.K日 K时一时变化系数,是最大时污水量与平均时污水量的比值 KB一日变化系数,是一年中最大日污水量与平均日污水量的比值 2)工厂内生活污水设计流量估算 计算公式: A.B.K总 Qz=∑ (L/s)(3-2) 3600.T 式中:A一生产车间最大班人数(人) B一车间生活污水量标准(L/人.班)。对于一般车间B取25L/人.班,对于高 温、脏车间B取35L/人.班 T一每班工作时间h) Kg-总变化系数,一般取2.5~3.5 3)工厂内淋浴污水流量估算 计算公式 C D Q3=∑ (L/s)(3-3) 3600 式中:C一生产车间最大班使用淋浴的人数(人 D一车间淋浴污水量标准(L/人.班)。对于一般车间D取40L/人.班,对于高 温、脏车间D取60L/人.班 T一每班工作时间(h) (2)工业废水设计流量的估算 计算公式 皿M.K总 (L/s)(3-4) 3600.T 式中:m一生产每单位产品的平均排水量(m) M一平均日产量 T一每日生产时数(h) Ka一总变化系数 (3)雨水设计流量估算
环境工程概论 16 生活水平有关 N－设计人口数(人)，与设计人口密度以及规划排水面积相关 K 总－污水流量的总变化系数 K 总＝K 时.K 日 K 时－时变化系数，是最大时污水量与平均时污水量的比值 K 日－日变化系数，是一年中最大日污水量与平均日污水量的比值 2)工厂内生活污水设计流量估算 计算公式： Q2 =∑ A.B.K 总 (L/s) (3－2) 3600.T 式中：A－生产车间最大班人数(人) B－车间生活污水量标准(L/人.班)。对于一般车间 B 取 25 L/人.班，对于高 温、脏车间 B 取 35 L/人.班。 T－每班工作时间(h) K 总－总变化系数，一般取 2.5～3.5 3)工厂内淋浴污水流量估算 计算公式： Q3 =∑ C.D (L/s) (3－3) 3600 式中：C－生产车间最大班使用淋浴的人数(人) D－车间淋浴污水量标准(L/人.班)。对于一般车间 D 取 40 L/人.班，对于高 温、脏车间 D 取 60 L/人.班。 T－每班工作时间(h) （2）工业废水设计流量的估算 计算公式： Q4 = m.M.K 总 (L/s) (3－4) 3600.T 式中： m－生产每单位产品的平均排水量（ m ³） M－平均日产量 T－每日生产时数(h) K 总－总变化系数 (3)雨水设计流量估算