城市水工程总论

城市水工程总论摘要：本文从城市水工程学科的定义出发,分别简要地阐述了城市水工程学科在我国的沿革、城市水工程学科的内涵及其未来的某些发展方向。关键字：城市水工程

水质

管网系统工艺设备Abstract:Accordingtothedefinitionofmunicipalwaterengineering,thispaperistoexplainmunicipalwaterengineering’soriginanddevelopmentinourcountry,andthecoresandthefutureofmunicipalwaterengineering.Keywords:municipalwaterengineering

quantityofwater

pipingsystemprocessequipment1.城市水工程学科的沿革

1.1水工程学科水是人类生存、生活和生产不可代替的宝贵资源。人类生存离不开水，每人每天平均需要使用2~4L水。人们为了生活和生产的需要，由天然水体取水，经适当处理后，供人们生活和生产使用。用过的水又排回天然水体。一般天然水体都是一个生态系统，其依靠水体的自净能力，对排入的废弃物有一定的净化能力。但由于社会循环的水量不断增大，排入水体的废弃物已经超过的水体的自净能力，水体水质不断恶化，使得水体遭到污染。受到污染的水体，将丧失和部分丧失使用功能，从而影响水资源的可持续利用，并加剧水资源短缺的危机。以水的自然循环的“水利工程”和以水的采集、净化、生产加工成商品水的“水工业”作为研究对象的学科，称之为水工程学科。水工程学科含盖了水的自然循环和社会循环，它主要包括服务于水的自然循环的“水利工程”和以水的社会循环为服务对象，为实现水的社会循环提供所需的工程建设、技术装备、运营管理和技术服务的“水工业”。1.2城市水工程学科“城市水工程学科”是以水的社会循环为研究对象，以水质为中心，研究其水质和水量的运动变化规律，以及相关的工程技术问题，在社会主义经济条件下，以实现良性社会循环和水资源的可持续利用为目标的工程技术学科。城市水工程学科是支持水工业的主干学科，它是以水工业发展中提出的问题特别是前沿课题为研究对象，以科技进步带动水工业发展和进步。1.3城市水工程学科的沿革给水排水工程学科是“城市水工程”学科的前身，它在我国建于20世纪50年代。那时中华人民共和国刚成立，为学习前苏联建设经验，提出“向苏联学习”的口号，所以也模仿前苏联的模式，建立了“给水排水工程”学科，在高等院校成立了“给水排水工程”专业。建国后的前30年，但由于当时实行的“先生产，后生活”的发展方针，而“给水排水”被归入“生活”类，所以长期发展缓慢，大大滞后与国民经济的发展。进入80年代，我国开始实行“改革开放”政策，国民经济开始了快速发展，相应的对水的需求成倍地增加，而我国是一个说资源短缺的国家，从而引起了供求之间的矛盾。同时，水污染治理滞后，大量城市污水和工业废水未经过处理直接排入水体，再加上农田化肥农药流失，使得水环境污染情况日益严重。80年代以后，水环境污染程度不断加大，这与人对饮用水水质不断提高的要求之间的矛盾也日益增大，这样在水量和水质两个方面，水质矛盾就日益突出而上升成为主要矛盾。与此同时，以水的社会循环为主要研究对象，在水质和水量两个方面以水质为中心的“城市水工程”也孕育而生。

2.城市水工程学科内涵城市水工程学科是以水质为中心，研究水质和水量的运动变化规律，以及相关的工程技术问题的学科，具体的说包括水资源的保护和利用、城市给水排水工程、水工艺设备及水工艺过程检测与控制等三大部分。2.1水资源的保护和利用广义的水资源是指地球上所有的水。不论它以何种形式、何种状态存在，都能够直接或间接的加以利用，是人类社会的财富，属于自然资源的范畴。狭义的水资源则认为水资源是在目前的社会条件下可被人类直接开发利用的水。而且开发利用时必须技术上可行、经济上合理且不影响地球生态，同时要考虑水量和水质的要求。2.1.1水资源概况怒广义的水资源损是指地球上所猴有的水。通常饮所说料的立“兽水资础源功”猪是指陆地上可樱供生产、生活立直接利用的江摩河、湖沼以及圾部分储存是地扇下的淡水资源绿，吗即川“纲可利用的水资支源蹈”屿。从可持续发政展的角度来看首，水资源仅指叼一定地域内逐踢年可以恢复更威新的淡水量，蠢具体来说是指热河川径流量表税征的地表水资脂源，以及参与羊水循环的以底它下径流量表征应的地下水资源妥。对一定地域姻范围而言，水筛资源的量并不茅是恒定不变的沈，它随用水的文目的与水质要疼求的不同、科家学技术与经济忍发展水平的不饲同而变化。地温球上的水通过爷不段的蒸发、贴降雨和径流的惨循环实现再生昆和更新。其循忆环的基本形式避是自然循环和依社会循环。肌进入社会循环渗供人类使用的夸水，主要取自嫌江河、湖泊和梳地下水。渐地球上的总水滔量杏达大14.武6早亿腰km风3灯，但可为人类冷开发利用的淡淹水资源却有限积；特别是现代陪工业发展对水乓资源的污染，震加剧努了兄“洁水快质畅”思型缺水。纳2.1.忠2估水资源的保护瞧与管理磨水资源的保护佣与管理的目的名实现水资源可扛持续开发利用完、保护水生态较环境的良好状零态，促进社会常经济的不段发稍展。唉水资源保护的饭内涵是采取法坑律、行政、经敲济、技术等综处合措施，对水秋资源实行积极姐的保护与科学缎管理：一方面慎对水量的合理滩取用及对其补命给源的保护，沸包括对水资源授的开发利用的斯统筹规划、涵们养及保护水源制、科学合理用忠水、节约用水机、提高用水效遭率等；另一方嘉面是对水质的葬保护，包括制羞定有关法规和也标准、进行水奏质调查、监测渴和评价、制定纯水质规划、治灶理污染等。关水资源管理就关是运用行政、膊法律、经济、偷技术和教育等骡手段，合理开三发利用水资源机，协调水资源去的开发利用与滑社会经济发展执之间的关系，栗处理各地区、穗各部门之间的罩用水矛盾；监纸督并限制各种恶危害水资源的越行为；保护水麦资源的水量及刃水质供应，以捕满足社会现实秒可持续发展对受水资源的要求耕。央怕2.2犹扮市政给水排水璃工程模市政给排水工追程是市政水工务程所研究的主半要内容，它包乞括居民生活用稠水、城市生产转用水、其他市辈政用水、各种脊来源和形式的洽污水与废水及轰各种水的处理萍、净化和排放片。市政给排水淋工程含盖了市扯政水质工程、誉市政管网系统扶工程和建筑给紫水排水系统工费程三大块。轿2.2.彩1环市政水质工程敲2.2.1.燕1孟水质工程简述运市政水质工程秒又可分为市政洽给水水质工程钟和市政排水水练质工程两部分诵。市政给水水园质工程主要是袍对从水源取来沿的水进行相应侍的处理，使得镜经过处理后的涌水符合相应的圆用水水质标准诉；市政排水水迎质工程是对收冒集的污（废）彼水进行处理，溜使经过处理后难的水达到污（贺废）水排放标床准。展市政水质工程愤对水的处理一萄般采用物理方减法、化学方法瓦、物理化学处芽理方法和生物淹处理方法。物科理一般方法有帖格栅和筛网拦以截、混凝和絮潮凝、沉淀、气敞浮、吸附、粒图状材料过滤以江及曝气和吹脱熄等；化学方法融有电解、化学步沉淀、酸碱中制和、氧化还原踪等；物理化学著方法有离子交墨换、电渗析、际反渗透和纳滤泪、超滤和微滤央等；生物处理叮方法有好氧生弊物处理方法和溉厌氧生物处理毙方法等。腾2.2.1.礼2评水及污、废水趁的处理工艺冒对每一项水质疯指标一般都有疲一种或几种处问理方法可供选丑择。但是，有馅时一项水质指玻标只有采用几协种处理方法的缺组合才能达到辆水质标准的要歌求，这种组合枕称为处理工艺融。在具体情况扒下，如果有几补种水质项目需惩要处理，就需敢要采用多种处停理方法进行组推合，从而形成假相应的处理工虹艺。讨当城市以轻度乱污染的河水为晌水源时，水中孟除了浑浊度和类细菌学指标不就符合标准要求迁外，水中有机狐物也常不符合警要求，为除去陷水中有机物，嘴特别是种类繁造多的微量有机轻物，和在混凝帐、沉淀、过滤吧之后，增设臭绸氧氧化和粒状趴活性炭吸附的骗处理方法，或京在混凝投药之论前增设生物预留处理，或在混捎凝投药前后向饲水中投加氧化非剂或粉末活性催炭，经过处理特后的水中微量搏有机物指标便第可符合水质标过准要求。俩城市以含铁井粱水为水源时，览一般水的含铁雹量和细菌学指民标不符和要求曾。对此可以通与过曝气和沉淀转过虑去除二价房铁。向滤后水栗加氯进行消毒涨，便可使水的桥细菌学指标符秧合标准要求。夹对城市生活污惧水的处理，主砖要是降低水中史的有机物含量支和杀灭水中细给菌。一般多采粘用生物处理的骂方法对污水进隔行处理，处理袍后的水在排放捆前加氯消毒。套城市工业废水虹的处理，要针州对废水的性质刮，即要降低有有机物含量，又摸要使其他对人阀体有害的物质同达到排放标准画。率2.2.铃2马市政管网系统耐工程材市政管网系统牢工程由管道和娘相应附属构筑陈物组成。管道乞承当水的输送丹任务；附属构顺筑物则起水压援提升、水量调待控以及污（废兽）水和雨水的国收集等作用。隶市政管网系统吨工程分为市政学给水管道系统队和市政排水管伶道系统。夕2.2.2.丰1脂市政给水管道古系统恨市政给水管道拖系统的任务是比水的提升、水斑的输送和分配售及水量的调节沾。其组成包括太输水管（渠）链道、配水管网挑、泵站、水量缺调节构筑物和熄给水管道系统淋上的附属构筑骤物。只市政给水管道疫系统的总体布览局，可分为统馅一供水系统、耍分质供水系统千、分区供水系棍统和区域供水杯系统；配水管择网的布置是在倾给水系统总体幅布局基础上进锅行的，基本形圾式有树状网和疮环状网。输水情管（渠）选线柴及布置在保证蠢按安全送水和溉满足用户用水甘要求是前提下度，充分利用重伞力流送水，以泻节省工程造价盘；同时要尽量险不穿越如河谷勒、铁路等障碍鞠。给水管道系平统设计的内容华包括流量计算焰、配水管网中丽的管段设计流计量计算、管径寨计算、管道系暴统水力计算、布水泵扬程计算础和给水管道系棚统优化计算。捐2.2.2.臣2床市政排水管道抢系统缩市政排水管道者系统的任务是孙将城市的污（梅废）水和降水欢按要求进行收两集并输送到污倒水厂或天然水号体，其主要由酱污水支管、干弊管、主干管、醉雨水支管、雨调水干管和排水善管道系统上的决附属构筑物组棚成。朵市政排水管道魂系统的体制有需合流制和分流宝制两种基本形走式。前者又分位为完全合流制漏和部分合流制来。新建的城区醉只能采用分流拌制，在旧城改买造过程中，对由改造难度大的镇可以将原来的疯合流制改造为扑部分合流制。往排水管道系统便设计的内容包静括污（废）水封和雨水流量计成算、流速设计吃、最小管径计槽算、最小坡度厉设计及覆土厚见度计算。崭2.2.济3撇建筑给水排水催系统工程炼建筑给水排水让系统工程是城辣市水工程学科弹的重要内容。德从组成上将，判它是给水系统穷工程的末端和罩排水系统工程鹅的起端；从水箭质控制上将，驻建筑给水排水蚊系统工程是关荐键性工程措施培之一。为保证跟人们在节约用匠水的前提下，翻能用到安全优再质的水和排放妥不致污染过分及的水，建筑给咬水排水系统工类程的设备和装泻置起重要的作邻用，因为它们奉是人们直接的恶用水点和排水冬点。佣2.2.3.葱1抖建筑给水系统纠工程授建筑给水系统武工程要保证供停水安全可靠、怠管理修理方便屋的同时，要力吹求工程投资量谎最小；而满足践用户对水的水剂量、水质和水阶压要求是建筑塞给水系统工程芳的核心要求。磨建筑给水系统优工程一般由引别入管、干管、治主管、支管和闯用水设备组成登。按用途不同浩可分为生活给沈水系统、生产理给水系统和消材防给水系统三款类。给水方式督有直接给水方看式，设有水箱暂的供水方式，图设水泵的给水籍方法，设水泵忌、畜水池、高柜位水箱联合供勇水方式和设气倒压给水装置的筝供水方式。供衫水方式的选择浸原则是：保证饥供水安全可靠算，管理维修方着便，在满足用听户用水要求的竖前提下，力求猛给水系统简单杰，造价最省；朽充分利用市政播管网直接供水议。男建筑消防系统芝工程作为建筑析给水的重要组仁成部分，应根餐据消防用水的烤要求供水。特跑别是现代建筑揭中的高层建筑锁和高层建筑群程的消防系统，搬正在成为人们晃研究的重点。阳2.2.3.次2桂建筑排水系统辜工程藏建筑排水系统脊工程按排除污派、废水的类别巷分为生活污水集排水系统、工偿业废水排水系如统和建筑雨水洗排水系统。三剃类排水系统可婆按需要独立设琴置或合并设置抄，分别称为建城筑合流排水系顺统或建筑分流编排水系统。独急立设置或分流贺设置主要考虑单的因素是：污傍、废水的性质赵、污染程度、宽城市排水系统慈的体制以及综妄合利用是可能来性与处理要求那等。同时，排叛水系统应该有味通气管，将排绕水管道中的有邮害气体及时排蔑至建筑物外。浙2.3哄水工艺设备及晚水工艺过程检滥测与控制萍2.3.似1妥水工艺设备笋2.3.1.河1荣水工艺设备概铺述犁水工艺设备，贫是以水质为核草心的水工艺和宜工程的重要组垂成部分。它是画保证水质、提惨高水处理效率疗、降低制水成脾本的关键。现峡代化的水工艺捎与工程，应在粪精密、高效、畅节约动力和原永材料、运行稳墙定的设备方面脂体现出来。境水工艺设备分祖通用设备、专啦用设备和一体混化设备三大类累。通用设备主脊要有各类阀门鸣、泵和风机。寇2.3.1.态2章水工艺专用设绪备菠水工艺专用设传备可分为物化转处理设备和生沟化处理设备。崇在水处理工艺颜中，通过物理吨、化学、或物遥理化学作用去谢除水中某些特屈定物质或承当倦整个水处理工幼艺中某一特定因任务的设备，毯称物化处理设穗备。嚷水工艺中常用由的物化处理设嘉备有：拦污机宰械设备，排泥渔、排沙设备，杀撇油、撇沙设范备，污泥浓缩茶脱水设备，搅愁拌设备，气浮妇设备，投药设户备，消毒设备枕，过滤设备，结离子交换设备杨，膜处理设备易等。惩生化处理设备峡主要有曝气设倦备和生物转盘叔。直含绒水工艺一体化贤设备分小型一引体化净水设备执和小型一体化畏污水处理设备阵。揭妹沫小型一体化净护水设备是以地布面水为水源，徒将混凝、沉淀中、过滤三个净否水单元合理地同组合与同一设吴备内，再配以叛加药、消毒即猴可成为一个完塑整的小型净水炉设备。它适用除于水量较小，沉远离城市供水剂系统以外的区她域。一体化净验水设备混凝、忙沉淀、过滤三颤个净水单元可敬根据不同原水砖水质及处理水情量采用不同型度式，但原则是完：体积小，效替率高。掌小型一体化污谷水处理设备多导用于生活污水声的处理。由于屿生活污水可生拐化性强，采用煎生物处理比较榴经济有效，故愁基本都采用生闲物处理工艺。该根据处理工艺筝流程的不同小价型一体化污水动处理设备可分雷为压力式污水雁生物处理设备葵、间歇式污水寿生物处理设备冲和地埋式污水更生物处理设备豆。尼2.3.测2灵水工艺过程检莫测与控制初水工艺过程检折测分水质检测至、水工艺参数译检测和水工艺巨设备运行参数治检测。黎水质检测的目宁的是为了水处个理工艺过程的鹿控制提供依据灶，并保证处理教后的水质达到泉预期的要求和值规定的水质标颤准，掌握水处鬼理设备运行是瞒状况。水质检颈测包含物理性个检测、化学性贝检测和生物性码检测。隆水工艺参数检乖测的目的主要乐是为了保证水畜工艺过程运行漆正常，为生产涨操作、运行控篮制以及管理提伐供依据。水工违艺参数检测主魔要包括：水力舞特征参数的检阿测；气体特性划参数检测；以拥及其他工艺参位数检测。疤3撕.辨城市水工程学赶科的未来岂在水及污、废姐水处理技术方沉面，水处理的屡新方法和新工脉艺正随着高新株技术的发展，梅随着对水质是铁要求的不段提竹高，随着对水奥处理系统的经凳济性、可靠性传、安全性的要暗求不断提高，邮而不断发展和占不断更新。贡研制多功能高烘效、廉价的新等的水处理药剂皆，是当前的一挽个热点。在混饼凝剂、絮凝剂狐方面，过去主插要用与除浊，罚但现在因水质阳污染、水中有行机物增多，所周以要求研制出银即能高效除浊区，又能高效去看除有机物的新悲型混凝剂和絮妖凝剂。目前，边研制新型无机渠高分子混凝剂串、新型有机高源分子絮凝剂以蓝及各种复合混子凝剂，是该领半域的发展动向止。氯消毒产生跟的消毒副产物而读人体健康构词成危害，研制穷安全有效的新愧型消毒剂以取伍代氯，是消毒蛇技术发展的一屿个方向。忠在氧化剂方面秀，目前正在开箱发的高级氧化管技术，如催化方氧化技术、二窗氧化钛催化氧佳化技术等，能骡提高氧化剂是壳氧化能力，特消别是能产生比贞上述氧化剂强泽的中间产欠物均—趣自由基。友膜技术近年发瞒展非常迅速。竞膜几乎可以去刮除水中的一切宏杂质，研制低顽价的微滤膜和迟超滤膜，用微候滤和超滤取代嫁城市水厂常规阀水处理工艺，肾可以不向水中箭投药或少投药突，减少投药对续水质带来的影封响，处理水质育可以得到进一蛙步，并便于实火现水厂自动化买，这是水处理临技术今后发展飘的一个方向。隐生物技术是当皂代发展最迅速写的一个领域。耗利用生物技术屯对微生物进行蚀分离、纯化，美得到处理所需免的微生物群落奴和利用基因工退程处理微生物雨，得到处理某叼些污水的高效坐菌种这两个方轨面，都将大大伪推动生物法处匙理水技术的进梦步。抱水及污、废水贝处理设备与工抱艺方面，主要红是改进专用设萝备的安全性和业提高设备的使携用效率和成套惕及一体化设备旬的研究。如由遗于废水资源化息和水回用的要篮求，要开发废归水深度处理设滴备（如膜法、然臭氧法、活性院碳法及微过滤晋技术）和新型辟消毒装备。安扇全饮用水技术饺设备：包括水术源水微污