环境工程设计基础复习内容

工程建设基本程序：工程项目建设周期一般划分为四个阶段：工程项目策划和决策阶段、工程项目准备阶段、工 程项目实施阶段和工程项目竣工验收阶段1. 策划和决策阶段论证投资的必要性、可行性，以及为什么要投资、何时投资、如何实施等 重大问题2. 准备阶段初步设计和施工图设计、计划制定、征地、招投标，合同签定。3. 实施阶段 即施工阶段4. 验收与总结评价环境工程设计的程序：设计后期项目建议书可行性研究初步设计施工图设计配合施工工程试运转设计回访工癌设在总结L主要由建设 r单位实施设计单位|2.1 环境工程设计的原则1、工程设计的一般原则 工程设计应遵循技术先进、安全可靠、质量第一、经济合理的原则。 设计中要认真贯彻国家的经济建设方针、政策（如产业政策、技术政策、能源政策、环保 政策等）。应充分考虑资源的充分利用。选用的技术要先进适用。工程设计要坚持安 全可靠、质量第一的原则。坚持经济合理的原则。2、环境工程设计的原则环境保护设计必须遵循国家有关环境保护法律、法规，合理开发和充分利用各种自然在资源，严格控制环境污染，保护和改善生态环境。 建设项目要配套建设的环境保护设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使 用。 环境保护设计必须遵守污染物排放的国家标准和地方标准;在实施重点污染物排放总量控 制的区域，还必须符合重点污染物排放总量控制的要求。 环境保护设计应当在工业建设项目中采用能耗物耗少、污染物产生量少的清洁生产工艺。 实现工业污染防治从末端治理向生产全过程控制的转变。2.2.环境保护法体系环境保护基本去：宪法与环境保护法r环境污染防治法：大气、水、噪声、固废、有 毒有害物、海洋污染等 环境资源单行法 自然资源保护法：土地、矿产、森林、草原等 自然保护法律：水土保持、自然保护区等I建设项冃环境管理和环境影响评价制度环境质量标准环境保护标准彳污染排放标准环境基础标准、方法标准、标准物质标准等处理环境纠纷的法规 却保法规週吩约与协定：臭氧层、气候变化、生物多样性、海洋污染等2.3.1、中国环境管理制度老三项制度 环境影响评价制度：对可能影响环境的重大工程建设、规划或其他活动，事先进行调查、 预测和评价，为防止和减少环境损害制定最佳方案。“ 三同时”制度：指要求一切企业、事业单位在进行新建、改建和扩建工程时，对其中防治 污染和其他公害的设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的环境保护法律制 度。 排污收费制度：指一切向环境排放污染物的单位和个体生产经营者，应当依照国家的规定 和标准，缴纳一定费用的制度。2.3.2、中国环境管理制度新五项制度 环境保护目标责任制 城市环境综合整治定量考核制 排放污染物许可证制 污染限期治理 污染物集中控制制环境敏感区的界定原则 需特殊保护地区：国家法律、法规、行政规章及规划确定或 经县级以上人民政府批准的 需要特殊保护的地区，如饮用水 水源保护区、自然保护区、风景名胜区、生态功能保护区 基本农田保护区、水土流失重点防治区、森林公园、地质公 园、世界遗产地、国家重点文 物保护单位、历史文化保护地 等。 生态敏感与脆弱区：沙尘暴源区、荒漠中的绿洲、严重缺水 地区、珍稀动植物栖息地或 特殊生态系统、天然林、热带雨 林、红树林、珊瑚礁、鱼虾产卵场、重要湿地和天然渔场 等。 社会关注区：人口密集区、文教区、党政机关集中的办公地 点、疗养地、医院等，以及 具有历史、文化、科学、民族意 义的保护地等。 环境质量已经达不到环境功能区划要求的地区。污染物排放量的计算方法 一、实测法 废水或废气中某种污染物的排放量： 如果污染源有几个排放口，则某种污染物的总排放量为：记住，气体污染物单位mg/m3,水污染物mg/L4.5.2、废水排放量几个概念 平均日流量（m3/d）: 般用来表示污水处理厂的规模，并用来计算污水厂的栅渣量、沉 砂量、年抽升电量、耗药量、处理总水量、总污泥量等。目前，我国对污水处理厂的规 模按平均日流量划分如下：小型污水处理厂：W5万m3/d中型污水处理厂：5万10万m3/d大型污水处理厂：10万m3/d 最大流量（m3/h或L/s）：污水处理厂进水管设计用此流量，污水厂各构筑物（除另有规 定外）及厂内管渠都应满足此流量。由平均日流量根据“室外排水设计规范”的规定，选用其总变化系数Kz,而得到设计最大 流量。当污水用泵抽升进入污水处理厂时，可用水泵组合流量作为设计最大流量，但组合流 量应尽量与设计流量相吻合。设计最大流量用来计算各构筑物工艺尺寸（曝气池除外）及厂内 管道的大小。 最小污水流量（m3/d）：根据经验，一般为平均日污水量的1/21/4。最小污水流量常用 来作为污水泵选型或处理构筑物分组的考虑因素，当最小污水流量进入处理厂时，可以 开启一台泵或使并行构筑物的一组（个）运行。 降雨时的设计流量（m3/h或L/s）：降雨流量用于截流合流式的排水系统，它包括旱天流 量和截流几倍的初期雨水流量。用该流量校核初沉池以前的构筑物和设备，此时初沉池停留时间大于或等于 30min。1、几个概念 日变化系数 Kd 为一年中最大日污水量与平均日污水量的比值变化系数； 时变化系数 Kh 为最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值； 总变化系数 Kz 为最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值。三者之间的关系 为：Kz=KdXKh当缺乏日变化系数和时变系数的数据时，可用下式计算：Kz=2.72/Q 0.108P其中Qp为平均日平均时污水流量4.1.1 工艺路线选择的原则1、合法性；2、先进性；3、可靠性；4、安全性；5、简洁和简单性4.1.2 工艺路线选择的基本步骤1、收集资料，调查研究(1) 概况 处理的规模污染物的排放方式：间歇或连续； 污染物的主要类别及废水性质：酸碱性、可吹脱性、可吸附性、可化学氧化性、毒性、 可生化性等 R-COOH、R-COO-R或R-OH的非毒性脂肪族化合物易降解； R-CO-R和C=C中等可降解； RNH2和ROH的降解性有:伯碳仲碳叔碳； RX卤素取代程度越高越难降解。(2) 国内外同类污染物处理工艺(3) 水、汽、电、燃料供应，基建材料供应情况；(4) 厂址、水文、地质、气象资料；(5) 车间布置和周围环境。2、设备、设施及仪器的落实 购买国内已有定型的产品、进口国外或自己设计； 关于利用世行贷款项目； 是否采用专 利设备；3、国内各种处理工艺路线的比较 应用状况及发展趋势； 处理效果； 投资及运行费用。4、处理路线的最终确定 技术、经济条件比较 处理工艺路线最终的确定综合各种处理方法的优点，减少缺陷，最终确定出最佳的处理工艺 路线，使该处理工艺路线无论在技术上，还是在经济上都可行。一级强化工艺一级处理是物理处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物、生化需氧量(BOD)只能 去除 25左右，一般达不到排放标难，所以一级处理属于二级处理的前处理。一级强化处理目的是提高有机物的去除量，一般要去除50%以上的BOD,可用较少的投 资解决当前的污染，待有能力时再完成二线处理设施。 一级强化处理可以分为两大类，即化学一级强化处理工艺和生物一级强化处理工艺。城市污水处理厂选址 室外排水工程规范(2000 年版)：1、污水处理厂位置的选择，应符合城镇总体规划和排水工 程总体规划的要求，并应根据下列因素综合确定：(1) 在城镇水体的下游；(2) 在城镇夏季最小频率风向的上风侧；(3) 有良好的工程地质条件；(4) 少拆迁，少占农田，有一定的卫生防护距离；(5) 有扩建的可能；(6) 便于污水，污泥的排放和利用；(7) 厂区地形不受水淹，有良好的排水条件；(8) 有方便的交通、运输和水电条件。固体废物填埋场选址应遵循的原则丰地下水位应低，距下层填埋物至少1.5m丰远离居民区500m,位于城市下风向丰交通运输方便丰地下水防护条件好，防渗衬里如沥青、橡胶、塑料薄膜，渗透系数10 7cm/s,厚度至少为1m丰不在石灰岩地区丰不在地震多发区2、厂址选择的原则(1) 服从国家长远规划和城镇规划；(2) 选择与建设项目性质相适应的环境条件；(3) 节约用地；(4) 生产力布局；(5) 注意环境保护和生态平衡5.1.4 厂址选择的步骤1 、准备阶段丰首先明确自身的要求：工厂的生产规模和扩建规划为前提，确定原料、产品运输量、能源水源、职工需求量及行业特殊要求；丰进行选点(建设地点选择)和定址(具体地址的选择)丰调查初步选定的几个地址，如：地形、地貌、土壤、工程地质、水文、交通等丰确定厂区及各功能区位置2、方案比较阶段（1）技术条件比较丰定性比较：列出主要影响因素，如位置、地质条件、占地、运输、环境保护等，确定每 个因素的最高分和等级，然后评分，根据总分得出评定结果。丰定性分析只能用于厂址方案的初步筛选，定性分析后还需要定量分析最终确定厂址方案。（2）经济条件比较丰通过衡算基建投资和经营费用，比较不同方案的经济效益。5.2.1 一般工厂总平面布置的原则1、生产车间布置丰生产线路尽可能直线，无返回流动；丰功能工艺相似的车间、工段尽可能布置在一起，便于集中管理；丰车间之间管道尽可能沿道路铺设；丰有害气体车间布置在下风向。2、环保车间丰布置在厂区一侧，也可布置在靠近污染源的地方。3、辅助车间丰锅炉房附近不能配置有起火或爆炸危险的车间或易燃品仓库、应将它们放置于厂区的下 风位置；丰配电室一般应布置在用电大户附近，并位于产生空气污染的上风位置；丰机修车间应放与各生产车间联系方便而安全的位置；丰中心实验室和仪表修理间一般应置于于清洁卫生、震动和噪声少、灰尘少的上风位置；丰仓库应设在与生产车间联系方便并靠近运输干线的位置；丰消防站应设在一旦发生火灾车辆能顺利到达现场的有利地点，并能通向厂外的交通要道。4、行政管理部门和住宅区丰管理部门建在厂区边缘或厂外，最好在上风位置；丰住宅区建在厂区外围，上风位置。5、建筑物间距离丰考虑防火：防火距离可以保证一旦失火，在蔓延距离内消防队员可以赶到；丰考虑采光和通风：建筑物间距不小于15m,有15m以上的高建筑物，间距不应小于两相 邻建筑物高度之和的一半。6、厂内道路丰人行道宽度1.82m；丰车行道宽度不小于5m,并应有回车道。7、其他丰绿化面积：污水处理厂不小于30%，水厂不小于20%。5.2.2 污水处理厂总平面布置的原则（参考室外排水工程规范： 2000年版）1、整体布置丰污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气 和地质条件等因素，经过技术经济比较确定，并应便于施工、维护和管理。丰污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观，选材恰当，并应使建筑物和构筑物群体的效果 与周围环境协调。丰生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求合理，并应与处理构筑物 保持一定距离。2、各处理单元构筑物的平面布置丰污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用原有地形，符合排水通畅，降低能耗、平衡土 方的要求。丰污水和污泥的处埋构筑物宜根据情况尽可能分别集中布置。处理构筑物的间距应紧凑、 合理，并应满足各构筑物的施工、设备安装和埋设各种管道以及养护维修管理的要求。丰厂区消防及消化池，贮气罐、余气燃烧装置、污泥气管道及其它危险品仓库的位置和设 计，应符合现行的建筑设计防火规范的要求。3、管、渠的平面布置丰污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的 连通管渠。丰污水厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰，管道复杂时宜设置管廊，处理构筑物间 的输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、水头损失小、流行通畅、不易堵塞和便于 清通，各污水处理构筑物间的通连，在条件适宜时，应采用明渠。丰污水厂应合理地布置处理构筑物的超越管渠。丰处理构筑物宜设排空设施，排出的水应回流处理。4、辅助部分丰污水厂附属建筑物的组成及其面积，应根据污水厂的规模工艺流程和管理体制等结合当 地实际情况确定，并应符合现行的有关规定。丰根据维护管理的需要，宜在厂区内适当地点设置配电箱、照明、联络电话、冲洗水栓、 浴室、厕所等设施。丰污水厂的绿化面积不宜小于全厂总面积的30%。丰污水厂内可根据需要，在适当地点设置堆放材料、备件、燃料或废渣等物料以及停车的 场地。丰污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道。5.3、高程布置1、高程布置的主要任务丰确定各处理构筑物和泵房的标高；丰确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；丰通过计算确定各部标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保 证污水处理厂的正常运行。2、为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为 宜（污泥流动不在此例）。为此，必须精确地计算污水流动中的水头损失，水头损失包括： （1）污水流经各处理构筑物的水头损失，在作初步设计时，可按下也表中所列数据估算，但 应当认识到，污水流经处理构筑物的水头损失，上要产生在口和出口和需要的跌水（多在出 口处），而流经处理构筑物本体的水头损失则较小。丰（2）污水流经连接前后两处理构筑物管渠（包括配水设备）的水头损失一一包括沿程与局部 水头损失。丰(3)污水流经量水设备的水头损失。3、注意事项丰(1)选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证 在任何情况下，处理系统都能够运行正常；丰(2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量(或泵的最大出水量)作为构筑物和管渠的设计 流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的 备用水头；丰(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点, 逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬 程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过 大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。丰(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。工艺方案流程图的组成包括：流程、图例、设备一览表等三部分。流程中有设备示意图、流 程管线及流向箭头、文字注解。图例中只需标出管线图例，阀门、仪表等无须标出。工艺方案流程图的绘制的步骤如下：(1) 用细实线画出厂房各层地平线；(2) 用细实线根据流程从左到右，依次画出各种设备示意图，近似反映设备外形尺寸和高低 位置；各设备之间留有一定的距离用于布置管线；每个设备从左到右依次加上流程编号。(3) 用粗实线画出主要流程线，并配上流向箭头。在流程线开始和终了位置用中文注出污染 物名称、来源和去处。(4) 用中实线画出非主要流程线，如空气、水，并配上方向箭头，在开始和终了部位上用文 字注明介质的名称。(5) 流程线的位置应近似反映管线安装的位置高低。(6) 二流程线相交时，一般是细实线让粗实线，粗实线流程线不断，细实线断开，视具体情 况而定。(7) 在图的下方或标题中表明图例和设备编号及名称。1、管道(1)管径 管道直径的大小用管道外径、内径或内外径作为定性尺寸；工程上采用公称直径表示管道的大小，符号为Dg或DN,系指它与管道的内径相近，但 不一定相等。管道直径的定性尺寸：管道直径的大小可用管道外径、内径或 内外径作为定性尺寸。公称直径：工程上将外径相同而实际内径相近(但不一定相等)的管道用常用公称直径来表示 其管道直径的大小，用符号Dg和DN表示。例如Q 108mmX 4mm和Q 108mmX 6 mm无缝钢管，都称作公称直径为100mm的钢管，但 它们的内径分别是 100mm 和 98mm。采用公称直径的目的：公称直径是管道、阀门和管件的特性参数，采用公称直径可使管道、 阀门和管件的联结参数统一，利于装管工程的标准化。（4）管材的选择a、输送介质的种类 污水：铸铁、搪瓷、陶瓷、混凝土管、塑料管；给水：铸铁管（内衬水泥砂浆）、钢筋混凝土管、镀锌管、UPVC （硬聚氯乙烯）、PPR （聚 丙烯）； 蒸汽：无缝钢管、镀锌管（可用于低压）； 腐蚀介质：硅铁管、镍铬钢无缝钢管、铝管、搪瓷、陶瓷、有衬钢管、聚氯乙烯管； 压力介质：无缝钢管、铜管、石棉压力管。b、管道的工作压力c、介质的温度d、室内还是室外（1）阀门 可定义为截断、接通流体（含粉体）通路或改变流向、流量及压力值的装置。 截断、导流、调节、节流、防止倒流、分流或卸压功能 基本参数：公称直径、公称压力，工作温度及动力参数b、用途 截止阀（球心阀）：用于受压流体管路，不能输送含悬浮物和易结晶物料的管路上； 闸阀（闸板、插板阀）：闸板升降调节，阻力小，易调节，用于切断管路和调节流量； 蝶阀（翻板阀）：只能用于调节流量，不能切断管路；旋塞阀：可用于含SS和固体杂质的管路，但流量调节不精确；（4）计算系统总压力损失，进行压损平衡，防止短路。a、选择最不利管路，即压损最大路线计算；b、计算沿程和局部压力损失；c、并联管路压损平衡：两个并联管线压力损失之差不能超过10% ；d、根据流量和压力选择适当的泵和风机。6.3 管道布置图的绘制 概念：管道布置图又称管道安装图或配管图，是处理工艺管道安装施工的依据。组成：包 括一组平面图和剖视图以及有关尺寸及方位等内容。 平面图上一般画出全部管道、设备、建筑物或构筑物的简单轮廓、管件阀门、仪表控制点 及有关尺寸； 立面图和剖视图则是用于表达清楚管道空间布置的不同。 立面图或剖面图可以与平面图画在同一张图纸上，也可以单独画在另一张图纸上。6.3.2 管道布置图的绘制 线型的选择要看重点表现的对象而定： 工艺流程图：主要流程线用粗实线、辅助流程线用中实线，设备用细实线； 设备布置图：设备用粗实线，设备基础、操作台用中实线，厂房平面图用细实线； 管道布置图：管道用粗实线，设备、厂房用细实线。由法兰标准确定法兰尺寸的依据 只要法兰的公称直径、公称压力确定了，兰的尺寸也就确定了。压力容器法兰公称直径同压 力容器 例如DN 1000mm的压力容器，应当配用DN 1000mm的压力容器法兰。三、风机的性能参数和特性曲线1. 风量：按入口状态计的单位时间内的排气体积。 m3/s， m3/h2. 全风压：单位体积气体通过风机时获得的能量。 J/m3， Pa二、水处理常用泵分类：水泵按其作用原理可分为以下三类：1、叶片式水泵：它对液体的压送是靠装有叶片的叶轮高速旋转而完成的。属于这一类的有 离心泵、轴流泵、混流泵2、容积式水泵：它对液体的压送是靠泵体工作室容积的改变来完成的。一般使工作室容积 改变的方式有往复运动和旋转运动两种。3、其它类型水泵：这类泵是指除叶片式水泵和容积式水泵以外的特殊泵。属于这一类螺旋 泵、射流泵、水锤泵、水轮泵以及气升泵。8.2.2 泵的选择4、离心泵安装高度的计算和校核（1）气蚀产生的原因 泵进水口处压力低于大气压； 泵的几何安装高度 Hg 过大； 泵安装地点的大气压过低； 泵所输送的液体温度过高。（2）气蚀的破坏 水泵中最低压力如果降低到被抽液体工作温度下的饱和蒸汽压力（即汽化压力） 时，泵壳 内即发生气穴和气蚀现象。 叶轮进口低压区的压力降低到被抽液体工作温度下的饱和蒸汽压力（即汽化压力） 时，水 就大量汽化，同时，原先溶解在水里的气体也自动逸出，出现“冷沸”现象。 汽泡随水流带入叶轮中压力升高的区域时，汽泡突然被四周水压压破，水流因惯性以高 速冲向汽泡中心，在汽泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象，其瞬间的局部压力，可以达到 几十兆帕。此时，可以听到汽泡冲破时炸裂的噪音，这种现象称为气穴现象。