第八篇環(huán)境工程設(shè)施設(shè)計、建設(shè)和運行

工程學(xué)的概念是：將科學(xué)技術(shù)、邏輯及數(shù)學(xué)原理運用于實際用途的對象上形成的思想存在物，如設(shè)計文件機器制造圖紙、過程和系統(tǒng)的操作管理規(guī)范等。從英語詞源上講，工程原意是“謀劃”，引申為“計劃”和“設(shè)計”。工程雖然是眾多因素的組合，但其 是設(shè)計。環(huán)境工程是具有環(huán)境目的或環(huán)境背景的工程。狹義的環(huán)境工程指環(huán)境污染監(jiān)測，大氣污染控制工程水污染控制工程，固體廢棄物治理工程，環(huán)境噪聲控制工程等。廣義的環(huán)境工程則內(nèi)延至清潔生產(chǎn)，外延至生態(tài)工程，同時關(guān)聯(lián)到能源和物質(zhì)的合理化利用等多個方面，是一個具有相當(dāng)多內(nèi)容的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。一、思考環(huán)境工程Generated

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only.具有環(huán)境背景和環(huán)境目的的工程。遵循一般工程學(xué)的原則，比起其他門類的工程，環(huán)境工程具有更廣泛的對象群和更高的技術(shù)集成度。環(huán)境工程項目可以分為（1）工程設(shè)計；（2）工程設(shè)施的運行；（3）工程設(shè)施運行的測控和研究三個方面。相關(guān)的技術(shù)和知識應(yīng)在這三個方面上體現(xiàn)出來。工程是技術(shù)的集合，科學(xué)是技術(shù)的保證環(huán)境工程？Generated

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only.想想將來可能從事的工作。工程設(shè)計：按照從框架到細節(jié)的工作順序，將方方面面的經(jīng)驗和知識結(jié)合起來。工程運行：觀察和分析物質(zhì)（如化學(xué)品），能量（如動力投入）是否有節(jié)約的可能，器具（如各種機械量測器，控制器）的使用

的延長。設(shè)備制造：如何節(jié)約材料，如何延長使用

，如何減少故障，如何美觀大方。3.科學(xué)研究：要從上述的方面尋找依據(jù)，并以解決問題為目的，并實現(xiàn)真正的效能。即從現(xiàn)實中來，到現(xiàn)實中去。盡管個人的能力精力有限，但是，要有整體意識，知道自己的工作的意義，并和整體中其他 取得協(xié)調(diào)關(guān)環(huán)境工程怎么做？Generated

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only.盡管思考工程可以有多個角度，多個線索。但是，作為水污染控制工程，應(yīng)該將工程作為主線。建議，從單元作為一個個的節(jié)點，向上延伸為工藝，向下分解為構(gòu)件。單元是個思考的綜合體。是原理的承載體，是功能的執(zhí)行者，是加工的任務(wù)，是建設(shè)的子項目，是控制的對象，是研究的出發(fā)點和歸宿，具有空間大小，具有市場價格，具有繼續(xù)改善的可能性。提出單元的觀點，是維了防止技術(shù)思維的無當(dāng)彌散而造成的空洞化。環(huán)境工程思考的立足點Generated

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only.城市污水處理廠的“工藝”名稱，如“SBR”工藝（法），普通活性污泥工藝，BAF工藝等，一般取自該污水處理廠的

單元名稱，在其之前的，可以稱為預(yù)處理單元，在其后的可以稱為后處理單元。單元，可以理解為執(zhí)行某一個功能的構(gòu)筑物及構(gòu)筑物中的工程構(gòu)件所以，可以把城市污水處理廠的工藝，理解為一系列的構(gòu)筑物，從實物上予以把握。為了獲得實物思維，在規(guī)劃和設(shè)計城市污水處理廠之前，需要參觀很多建成的污水處理廠，學(xué)習(xí)閱讀很多的工程案例文件。最好是既參觀污水處理廠，也閱讀學(xué)習(xí)該污水處理廠的工程文件。二、城市污水處理廠工藝構(gòu)筑Generated

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only.1.活性污泥工藝及其表達Generated

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only.2.生物濾池工藝及其表達Generated

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only.3.高效生物塔—反滲透工藝及其表達Generated

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only.4.曝氣生物濾池工藝及其表達Generated

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only.5.石灰混凝工藝及其表達Generated

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only.從文件形式來看，處理工藝的確定由工藝比較和推薦工藝的論證兩個部分組成。工藝比較是選擇幾個（一般是三個)目前常用的工藝陳述其基本原理，水處理效果，基建投資和運行費用，適合污水處理的規(guī)模等幾個方面。工藝要描述污水處理的效果，對對象污水的適應(yīng)性，

特點，基建投資和運行費用等更詳細的情況，舉出應(yīng)用案例來論證。2.1、城市污水處理廠工藝比較和選擇Generated

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only.當(dāng)主要處理單元即工藝名稱確定以后，確定前處理和后處理的單元。這些單元可以和參考例的單元有所不同。完整的工藝單元確定后，進行工藝單元計算，給出單元的尺寸（長，寬，高）。2.2、城市污水處理廠單元構(gòu)筑物確定Generated

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only.工藝布置分平面布置，管線布置和高程布置，將工藝計算獲得的具有長寬高的構(gòu)筑物，安排在具體的空間（規(guī)劃建設(shè)地上）。這里涉及到水力學(xué)計算。平面布置:將單元的平面尺寸按比例地縮至規(guī)劃地的比例畫出來。剪下來，在規(guī)劃地平面圖上反復(fù)排布征求各專業(yè)意見，達到管線合理，構(gòu)成流暢，節(jié)約用地，視覺大方等目的。參考例見326頁。遵照管線最短原則，在平面圖上給出管線布置，其中需遵守管線間距規(guī)范。例

線，泥線，氣線等用不

同的圖標(biāo)或不同的顏

分。量取和記錄各線的長度和轉(zhuǎn)彎數(shù)量。高程布置需要進行水力學(xué)計算，是工藝設(shè)計 的任務(wù)。三、城市污水處理廠工藝布置Generated

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only.1.污水處理廠各單元的高程設(shè)計的任務(wù)中，有三個控制點，（1）排水管道高程，（2）排放點水位，（3污水泵站的出水口高程。其中，（1）和（2）為已知，求（3）。污水泵站的揚程求解步驟是：從最不利排水點開始作為起點，逆向計算水頭損失，包括管道損失和池體損失，累加起來，即為泵站的最終揚水高程，從污水截留口開始，正向求水頭損失，得到泵前高程，揚水高程減去泵前高程即為所需水泵揚程。在此兩個過程中，也就決定了各個單元的“水面高程”，而池底高程則以在排水點水位之上即可。水頭損失的計算公式是曼寧公式，即v=1/n(R2/3*i1/2)城市污水處理廠高程設(shè)計計算Generated

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only.四、城市污水處理廠技術(shù)集成污水廠工藝設(shè)計的任務(wù)就是定主要工作單元的尺寸和空間位置。確定了工藝設(shè)計后，就是其他專業(yè)技術(shù)設(shè)計的集成（疊加），因為所需的專業(yè)是在單元的空間上集成的所以，工藝設(shè)計是污水處理廠的基礎(chǔ)設(shè)計。一般，建立在工藝設(shè)計基礎(chǔ)上的城市污水處理廠的設(shè)計有：（1）土建設(shè)計；（2）建筑設(shè)計；（3）機械設(shè)備設(shè)計（4）照明，電器自控設(shè)計；（5）暖通設(shè)計；（6）室外設(shè)計等組合而成。工程設(shè)計需要實物思維，是實物思維的疊加和組合。Generated

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only.五、城市污水處理施步驟城市污水處理工程是市政建設(shè)，其建設(shè)須按國家基本建設(shè)程序進行?？梢詣澐譃槿齻€階段。1

項目立項：編制項目和立項可行性。論述項目的必要性和可行性。目的是獲得批準(zhǔn)。多用“擬”字。包括初步設(shè)計階段。2工程建設(shè)階段：工程設(shè)計，工程和設(shè)備招投標(biāo)，工程施工。其中，工程設(shè)計包括擴大設(shè)計和施工圖設(shè)計。工程施工包括土建施工，設(shè)備加工制造及安裝的全過程。對于一般設(shè)計項目，指設(shè)計到現(xiàn)場，解釋設(shè)計圖紙，說明工程目的，提出特殊要求和施工注意事項。3

項目驗收：包括聯(lián)動試車，運行調(diào)試，達標(biāo)驗收Generated

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only.5.1

污水處理工程設(shè)計前期設(shè)計前期工作：主要是可行性，以工程方案設(shè)計或工程方案設(shè)計的文件形式表達。主要論證污水處理項目的必要性，工藝技術(shù)的先進性與可靠性，工程的經(jīng)濟合理性，可行性是國家投資決策的重要依據(jù)。具體為一本《***項目可行性研究報告》，主要內(nèi)容有1

總論：項目編制依據(jù)（、規(guī)劃、公文、）、自然環(huán)境條件、城市社會經(jīng)濟或企業(yè)生產(chǎn)概況，城市或企業(yè)的排水系統(tǒng)現(xiàn)狀，污染源構(gòu)成，污水排放量現(xiàn)狀，污水水質(zhì)現(xiàn)狀，建設(shè)原則與建設(shè)范圍，污水處理廠建設(shè)規(guī)模，污水處理要求目標(biāo)（設(shè)計進出水水質(zhì)）。工程方案：選址及用地，處理工藝比較，處理工藝，系統(tǒng)平面及高程，電氣，土建，輔助設(shè)施，生產(chǎn)組織等。投資估算，（4）工程進度，（5）經(jīng)濟評價，（6）研究結(jié)論，存在問題及建議。Generated

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only.5.2

污水處理工程初步設(shè)計文件包括設(shè)計（計算）說明書，工程量，主要設(shè)備材料，初步設(shè)計圖紙，工程總概算表。文件應(yīng)能滿足 ，投資控制，施工圖設(shè)計，施工準(zhǔn)備，設(shè)備訂購的要求。設(shè)計說明書土建工程量表設(shè)備和主要材料量表工程概算書設(shè)計圖紙，各專業(yè)（工藝、土建、電氣與自控）總體設(shè)計圖，主要工藝構(gòu)筑物設(shè)計圖。Generated

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only.5.3

污水處理工程施工圖設(shè)計以初步設(shè)計為依據(jù)，根據(jù)各專業(yè)施工的要求的進一步精確化具體化。施工圖以圖紙為主。圖紙包括：總體設(shè)計圖：總平面圖，工藝流程圖（高程布置圖），綜合管線圖。單體構(gòu)筑物設(shè)計圖：單元圖，建筑物圖，結(jié)構(gòu)圖，給排水暖通圖，照明配電圖。電氣與自控設(shè)計圖4

輔助設(shè)施圖如道路、辦公、倉庫、機修、、宿舍、車庫等。5

非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計圖：總裝圖、部件圖、零件圖。Generated

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only.六、工程設(shè)計的簡約針對具體的對象，可以將工程的概念按實施順序簡約為（1）：工程背景，工程目的，水質(zhì)、水量、現(xiàn)場條件、立地氣候和周圍環(huán)境。工藝的構(gòu)筑（設(shè)計）及設(shè)計依據(jù)（思想）工藝各單元的論證和設(shè)計參數(shù)確定制圖（包括平面圖，立面圖、剖面圖，細部祥圖）施工圖及材料概算。注意： 規(guī)范是規(guī)定了的工程語言，需要熟悉和充分利用Generated

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only.七、單元及構(gòu)件Generated

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only.西太平洋深度處理工程Generated

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only.泉水污水處理廠S

B

R池Generated

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only.夏家河子污水處理廠配水閘Generated

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only.石灰混凝單元構(gòu)筑物Generated

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only.全自動控制的石灰加藥裝置Generated

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only.熱電廠離子交換器Generated

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only.熱電廠反滲透中水回用裝置Generated

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only.八、水污染控制工程的概念針對水污染控制工程，

可以劃分為（1）生活飲用水處理，（2）污水處理，（3）電廠等循環(huán)使用的工業(yè)用水處理。三個領(lǐng)域。形成實體思維，動作思維和綜合思維。按傳統(tǒng)的觀點，給水和廢水工程合稱水處理工程。目前及將來，水的質(zhì)量控制（污染控制只是其中的部分）是水處理的中心內(nèi)容，不論控制的是給水中的污染物，還是排水中的污染物。這不但是為了環(huán)境保護的需要，也是人類生活，社會活動的需要，由于這些需要是不斷變化的水處理的目的和內(nèi)容是不斷變化的。具體的水污染控制工程是從工程的目的來劃分的，其實施的技術(shù)

則包羅基礎(chǔ)的工程技術(shù)，最直接的為

機械、 土建、

機電。所以，

應(yīng)該從這些工程領(lǐng)域?qū)ふ壹夹g(shù)資源，充實

的內(nèi)容。Generated

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only.八污水水處理廠的設(shè)計—

廠址選擇城市污水廠的廠址選擇要受到污的

處置方式與排放點位置的影響，應(yīng)在

整個排水系統(tǒng)設(shè)計方案中綜合考慮，

全面規(guī)劃。必須進行現(xiàn)場踏勘，經(jīng)過

多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較而確定。（1）廠址應(yīng)選在地質(zhì)條件較好的地方。（2）處理廠應(yīng)盡量少占土地和不占良田。（3）要考慮周圍環(huán)境衛(wèi)生條件。（5）處理廠應(yīng)選擇在不受洪水

的地方Generated

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only.污水處理廠一般需要的面積Generated

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only.廠、站處理方法和流程的選擇設(shè)計污水廠、站，首先要確定處理程度或處理目的。這可能以任務(wù)書的形式下達，但設(shè)計者要仔細的研究這個問題。就城市污水廠說，這主要是在一級處理和和二級處理之間作出選擇。按照我國目前普遍存在的水體嚴(yán)重污染的情況和發(fā)達國家的經(jīng)驗，城市污水廠最終將采取二級處理，甚至更高級的處理。城鎮(zhèn)污水廠的流程按照處理效率，污水廠可以分為三級：一級處理廠，一級加強處理廠和二級處理廠。一級處理常采用沉淀法。一級加強處理指化學(xué)混凝沉淀法。Generated

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only.工業(yè)廢水的處理研究下列各點：工業(yè)廢水的特點，包括污染環(huán)境的是毒物、有機物，還是特殊物質(zhì)（如油、酸、堿、懸浮物等），水量多少，變化如何問題。回收利用廢水中的有用物質(zhì)的方式方法；生活污水情況在解決上述問題后，可研究各分散處理和集中處理的方法和流程。性質(zhì)同生活污水相近的生產(chǎn)廢水可以直接排入城市溝道或一起解決。生產(chǎn)工藝中的廢液應(yīng)盡可能回用，把廢水處理納入生產(chǎn)工藝，或回收廢液中的原材料，回收系統(tǒng)由生產(chǎn)車間管理Generated

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only.污水廠的平面布置污水處理廠包括生產(chǎn)性的處理構(gòu)筑物和泵站、鼓風(fēng)機房、藥劑房、化驗室等建筑物，以及輔助性的修理間、倉庫、 、值班室等。在廠區(qū)內(nèi)還有道路系統(tǒng)、室外照明系統(tǒng)和美化的綠化設(shè)施。在各構(gòu)筑物和建筑物的個數(shù)和尺寸可參照表21-3確定以后，根據(jù)流程和廠區(qū)的地形、地質(zhì)條件，進行平面布置 。Generated

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only.中小型污水處理廠輔助建筑物面積Generated

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only.活性污泥污水處理廠平面布置Generated

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only.污水廠的高程布置在污水廠內(nèi)，各處理構(gòu)筑物之間，水流一般是依靠重力流動的，前面構(gòu)筑物中的水位應(yīng)高于后面構(gòu)筑物中的水位，兩構(gòu)筑物之間的水面高差即為流程中的水頭損失（包括構(gòu)筑物本身、連接管道，計量設(shè)備等的水頭損

失）。在污水處理廠，如果進水溝道和出水溝道之間的水位差大于整個處理廠需要的總水頭，處理廠內(nèi)就不需設(shè)置廢水提升泵站。反之，就必須設(shè)置泵站。水頭損失應(yīng)通過計算確定，并留有余地。Generated

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only.處理構(gòu)筑物的水頭損失Generated

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only.某污水廠的布置及高程設(shè)計某城鎮(zhèn)污水處理廠的平面布置草圖。這個廠的污水流程如下：這個廠的污泥流程如下：污泥干化場的濾液回流到泵站（

G

）的進水井內(nèi)同初次沉淀池的出水相混合。這個廠各種處理構(gòu)筑物的個數(shù)和有效尺寸列于表21-5中。Generated

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only.某生物濾池法的水力計算圖Generated

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only.某污水廠的布置及高程設(shè)計在高程布置前，先設(shè)計各條連接處理構(gòu)筑物的溝道。這個廠的設(shè)計流量為：近期qv

平均=87L/s

，qvmin

=44

L/s

，qvmax

=140L/s；遠期qv

平均=1

7

4

L/s

，qv

m

a

x

=24

5L/s。溝道的水力計算列表進行，如表21-6.Generated

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only.某污水廠的布置及高程設(shè)計在本例中，泵站設(shè)在流程的中間。因此，高程布置的水力計算分兩段進行：泵站上游為一段，從進水干溝終點順流算起；泵站下游為另一段，從河道逆流算起。計算時，流量采用泵站的最大設(shè)計流量。已知地面高程，泵站前1

0.0

0

m

，泵站后8.00m

；河道最高水位8.5

0

m

，常水位5.50m

，進水干溝終點窨井最高水位8.0

5

m

。下面的計算是與圖21-5和表21-6緊密聯(lián)系著的Generated

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only.（1）先決定初次沉淀池的最高

位一水位同決定進水池低水位有關(guān)）。進水干溝終點窨井（點1）最高水位高程8.05m0.003

×

50=0.15

（

m

）0.1m0.33

（

m

）7.72m溝道沿程水頭損失溝道局部水頭損失格柵水頭損失合計配水井（點2）最高水位堰口水頭（

b=2m

）0.10

（

m

）0.003

×

10=0.03

（

m

）跌落水槽沿程水頭損失水槽局部水頭損失合計0.31

（

m

）1

.

0222 9

.

811

.

50

.

08

(

m

)0.11(m)2

/

30.1401.85

20.07(m)0.8422

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e水valua池tion

o最nly.

高水位（這7.41m初次沉淀池（

A

）最高水位堰口水頭（

b=2

×5m

）

自由跌落出水槽水頭損失溝0.10

（

m）0

.

0

0

3

×

1

0

=

0

.

0

3

（

m

）0

.

0

0

9

×

2

5

=

0

.

2

2

（

m

）管沿程水頭損失局部水頭損失合計

0.61

（

m

）泵站（

G

）

進水池（點3）最高水位

6.80m（2）再決定二次沉淀池最高水位和生物濾池濾池表面高程（例算）。高程8.50m0.007

×

80=0.56

（

m

）河道（點9）最高水位出水干溝沿程水頭損失出水干溝局部水頭損失合計0.82

（

m

）0.04(m）2/3

0.1401.85

100

.22

(

m

)1.47

22 9

.8120.26(m)1.5522

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only.泵站（

G

）出流（點8）最高水位9.32m出水槽沿程水頭損失

0.003

×

35=0.10

（

m

）出水槽局部水頭損失跌落

0.10

（

m

）堰口水頭（

b=4

×9

m）合計

0.33

（

m

）9.65m0

.

0

0

1

8

×

1

0

=

0

.

0

2

（

m

）二次沉淀池（

C

）最高水位進水管沿程水頭損失

進水管局部水頭損失合計0.07

（

m

）1.0822

9.812

0.12(m)0.10(m)2/

3

0.0871.85

360.05(m)0.7122

9.812Generated

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only.匯水井（點7）最高水位9

.

7

2

m0.003

×

15=0.05

（

m

）溝道沿程水頭損失溝道局部水頭損失合計0.23

（

m

）0.18(m)1.0822

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