污水处理工程工艺设计从入门到精通

业内专家杭世珺主审,评价该书为”一部难得的来自于实践的好书”作者郑梅女士是我国较早一批从事环保工程的设计者,本书集25年工作经验之精华,是作者多年工程建设心得记录之提炼

 

本书基于污水处理工程设计实践，总结了污水处理各个设计环节，如物理和化学处理工艺、生物处理工艺、消毒处理工艺、污泥处理工艺、鼓风机房、加药间、除臭系统、附属建筑给水排水和消防等的设计思路、接口条件、设计要点和注意事项等，还介绍了相关专业施工图设计条件、总图施工图设计指南等。笔者根据多年从业经验，系统总结了设计当中应注意和应避免的问题，给出了图纸示例，直观易懂，实用性强，是一部实践性很强的设计实战书籍。本书还增加了施工图设计过程把控关键点、设计管理内容和校审要点等内容，供有经验的设计师和设计审核人员参考，以提高设计管理水平和审核效率。本书可作为污水处理工程设计新手的系统培训用书，也可供相关设计人员和审核人员阅读参考。

郑梅，曾任北京桑德环境工程有限公司技术商务部技术总监和设计研究院副总工（工艺）,高级工程师，获建设部科技成果1项;获得国家重点环境保护实用技术示范工程荣誉证书;于2009年受环保部邀请，作为水处理专家参加环保部对山东的总量减排检查组执行核查任务;发表论文4篇，专利4篇，完成北京市科技计划项目－再生水中非常规污染物深度处理技术及成套设备研发与推广应用。在桑德期间负责方案、投标、可研和施工图等工作的协调、管理和审核，同时负责国际项目的前期技术支持工作管理和协调。曾赴沙特、孟加拉、泰国、黎巴嫩、斯里兰卡和尼泊尔等国进行项目勘察、技术交流和项目洽谈。所参与的内蒙古伊泰煤制油煤基合成油污水处理工程获得国家重点环境保护实用技术示范工程。
在北京德基清源环境科技有限公司期间担任副总经理兼总工，主管公司技术管理工作，完成ETS生态污水处理技术的研发和市场推广，该技术通过建设部科技成果评估，被评估为国内领先水平，并获得2项专利，期间完成市政、工业废水和河流治理领域20余个工程项目的从设计到施工调试的全程技术审核、协调和管理。
在北京美华博大环境工程有限公司（现更名博天环境）工作期间研发一体化乡镇污水处理设备，独立完成全套施工图的绘制；基于美华博大成立十数年的图纸，按不同工业废水类型总结提炼各类废水的特点、水质、各工艺段设计参数、运行中的问题、设计问题和设计建议书；研发UASB三项分离器，并将其应用于乳品废水施工图设计中，获得成功，大大降低了三项分离器的成本。

第1章工艺设计中的基本概念1

1.1工程设计的特点1

1.2工程设计要求的素养2

1.3制图注意事项4

第2章工程设计前期的信息资料收集8

2.1新建项目8

2.2改扩建项目11

第3章方案、可行性研究报告和标书编制12

3.1编制深度12

3.2可研评审的主要内容12

3.3编制中需要协作的内容15

3.3.1协作专业和部门15

3.3.2编制方案、可研和标书文件的工作顺序15

3.4设计提示16

3.5价格估算18

3.5.1投资价格构成18

3.5.2价格估算方法19

3.5.3数据资料积累20

第4章物理和化学处理工艺21

4.1粗格栅及提升泵站21

4.1.1接口数据21

4.1.2粗格栅渠22

4.1.3集水池28

4.1.4污水提升泵站30

4.2调节池36

4.3细格栅39

4.3.1设计接口条件和主要参数39

4.3.2细格栅的栅隙选择40

4.3.3细格栅设计40

4.4沉砂池45

4.4.1旋流沉砂池45

4.4.2曝气沉砂池47

4.5混凝反应池52

4.5.1核心设计参数52

4.5.2设计提要52

4.6沉淀池54

4.6.1基本设计思路54

4.6.2中进周出辐流式沉淀池57

4.6.3平流式沉淀池61

4.7高密度澄清池65

4.7.1结构图66

4.7.2工作原理66

4.7.3药剂选择67

4.7.4设计接口条件和主要参数68

4.7.5设计思路68

4.8V形滤池72

4.8.1设计接口条件和主要参数72

4.8.2布置型式72

4.8.3工艺过程72

4.8.4设计思路78

4.9滤布滤池81

4.9.1运行方式82

4.9.2设计接口条件82

4.9.3设计思路82

4.10气浮84

4.10.1涡凹气浮85

4.10.2溶气气浮85

4.10.3浅层气浮87

4.11臭氧氧化89

4.11.1工艺设计概述89

4.11.2臭氧设备间91

4.11.3臭氧接触反应池93

4.12巴氏计量槽96

4.13回用水池97

第5章生物处理工艺99

5.1设计接口条件和主要参数99

5.2生物池设计共性思路100

5.2.1工艺计算100

5.2.2设计思路101

5.2.3生物池的超高103

5.2.4生物池的放空103

5.2.5设备选型104

5.3AAO池104

5.3.1流程设计105

5.3.2进水配水106

5.3.3回流系统107

5.3.4AAO池型108

5.3.5曝气器选择108

5.3.6微孔曝气器109

5.3.7风管设计110

5.3.8电气自控仪表设计113

5.4氧化沟113

5.5带选择区SBR115

5.5.1SBR单体设计思路115

5.5.2各功能区设计117

5.5.3放空和走道板设计118

5.5.4电气自控仪表设计119

5.6升流式厌氧污泥反应器(UASB)119

5.6.1厌氧反应器的原理119

5.6.2厌氧反应器的结构120

5.6.3易被忽略的碱度问题120

5.6.4设计接口条件和主要参数122

5.6.5设计思路122

5.7水解酸化池130

第6章消毒处理工艺133

6.1二氧化氯加氯间133

6.1.1二氧化氯发生器概述133

6.1.2设计接口条件134

6.1.3设计思路134

6.1.4电气自控设计137

6.2液氯加氯间138

6.2.1工作原理138

6.2.2设计接口条件138

6.2.3加氯量的计算139

6.2.4设计要点141

6.3接触消毒及回用水泵站143

6.3.1设计接口条件和主要参数143

6.3.2设计思路143

6.3.3设计要点144

6.4紫外消毒146

6.4.1选型计算146

6.4.2设计要点147

第7章污泥处理工艺149

7.1污泥泵站149

7.2污泥消化150

7.2.1污泥好氧消化150

7.2.2污泥厌氧消化152

7.3污泥脱水系统160

7.3.1设计内容和接口条件161

7.3.2污泥含水率161

7.3.3污泥浓缩方式162

7.3.4污泥浓缩池的主要设计参数162

7.3.5污泥浓缩机和脱水机设计共性思路163

7.3.6污泥贮池167

7.3.7带式压滤机169

7.3.8隔膜式板框压滤机173

7.3.9离心脱水机175

第8章鼓风机房180

8.1设计内容和接口条件180

8.2鼓风机的选型180

8.3鼓风机的布置方式181

8.4几种常用风机简介183

8.5鼓风机房基础及附属设施设计184

第9章加药间186

9.1设计接口条件186

9.2设计思路186

9.3溶药池188

9.4储药池189

9.4.1常规药剂储药189

9.4.2甲醇储药189

9.5常规药剂加药泵190

9.6甲醇加药系统191

第10章除臭系统193

10.1臭气主要成分193

10.2臭气来源193

10.3除臭系统组成和设计接口条件194

10.4设计思路194

10.5臭气收集系统设计194

10.6除臭生物滤池197

第11章附属建筑给水排水和消防200

11.1参考规范200

11.2设计思路201

11.2.1与污水处理工艺相关的建筑设计201

11.2.2给水设计202

11.2.3排水设计204

11.2.4室内消防设计205

11.2.5室外消防设计206

第12章相关专业施工图设计条件209

12.1电气、自控和仪表209

12.2建筑与结构210

12.3暖通211

第13章总图施工图设计212

13.1总平面布置图212

13.1.1总平面布置图设计步骤212

13.1.2总平面布置图设计注意事项214

13.2水力高程图215

13.2.1高程设计基准215

13.2.2设计步骤216

13.3总管线图217

13.3.1工艺管线总图218

13.3.2排水管线总图219

13.3.3道路和雨水管线总图222

13.3.4给水管线图226

13.3.5管道的材质和敷设228

13.3.6电磁流量计井230

13.4工艺管道和仪表流程图231

13.4.1设计内容231

13.4.2PID图结构232

13.4.3仪表图形符号233

13.4.4仪表功能标志233

13.4.5仪表功能标志以外字母含义236

13.4.6格栅PID239

13.4.7泵站PID240

13.4.8A/O池PID241

13.4.9鼓风机房PID242

第14章校审要点243

附录246

1.工艺设计常用图集资料246

2.工艺设计常用标准、规范及其他资料248

参考文献258

污水处理工程项目的实施，从调研、审批、资金筹措、勘察、设计、施工、采购、安装到最终调试，诸多环节紧紧相扣，任何一个环节出现了问题，都会使工程的质量和进度受到影响，而这些环节都和设计密不可分。导致工程质量出现问题的原因有很多，而由勘察设计原因导致的工程质量事故约占总数的1/3。勘察的内容不能有遗漏，各项数据应符合实际，并且要求证其真实性和全面性，不能以偏概全。工程条件、设计基础条件和设计接口条件的确认，工艺和设计参数的选择优化，都需要注意细节，此外，工艺设计与建筑、结构、电气、暖通等其他专业有着密切的交叉配合。因此，勘察设计对一个工程的成败起到关键作用，工艺设计在污水处理工程的设计过程中起到核心作用。笔者作为中国的第一批环保工作者之一，从业25年来，一直拼搏在技术一线。入行之初，做设计时可参考的书籍、手册非常少，笔者靠一点点摸索，从一个个工程项目中不断学习和积累经验。多年的从业经验又把我推到管理岗位，指导新手从计算和绘制单体施工图做起，引导他们尽快走上独立设计之路。在培训中我发现，现在的年轻人虽然可利用的参考书籍和资料不少，但是在起步阶段仍然会手忙脚乱，没有思路，常常会出现各种各样本不应该犯的错误，这让我萌生了总结多年从业实践经验并著录成书的想法，旨在帮助设计新手少走弯路，快速成长。本书内容包括工程设计前期的信息资料收集，方案、可行性研究和标书制作，物理和化学处理工艺，生物处理工艺，消毒处理工艺，污泥处理工艺，鼓风机房，加药间，除臭系统，附属建筑给水排水和消防，相关专业施工图设计条件，总图施工图设计、校审要点等。书中详细介绍了设计中可用到的思路、步骤和资料及应注意的设计细节，总结了施工图设计中容易发生的错误和疏漏，具有实战指南的价值。书中按设计步骤逐条展开，向新手介绍调研、计算、相关因素研究和评估、平面布置到阀门支架管沟等细节设计和注意事项。此外，书中内容不限于技术层面，还延伸到沟通、协调、总结和自我提高等职业素养层面，力求帮助新手在从入门到精通的路上提高专业素养，少犯错误，确保工程设计质量。同时，本书还可供设计审核人员在校审图纸过程中逐条参考，避免遗漏，提高校审质量和效率，对推动工程设计的规范化和体系化具有重要的意义。本书实用价值大，可操作性强，适用面广，适合污水处理工程工艺设计师、审核人、工程技术管理人员和大专院校环境工程专业教师和学生学习参考。本书由现任北京市市政工程设计研究总院副总工程师、享受国务院“政府特殊津贴”的杭世珺教授（博士研究生导师）主审，北京市市政工程设计研究总院刘旭东（教授级高级工程师）和冯凯（教授级高级工程师）参与校审。特别感谢杭世珺教授在本书撰写过程中对笔者的认可和支持，特别感谢刘旭东和冯凯两位专家在百忙中给予本书细致和严格的审核，使该书可以负责任地面向读者出版。在审校过程中，三位专家给予的宝贵意见和建议，使笔者的专业能力和对整个设计工作的理解得到又一次提升，在此深表感激。回首25年的从业之路，很荣幸在入行之初能得到杭世珺老师和齐吉山老师的指点，他们用自己的专业知识教会我如何去寻找答案、如何设计。他们在我事业上给予的无私帮助是我此生最大的财富。还要感谢我的第一任领导常明先生，感谢他给予我充分的信任和支持，帮助我在专业上飞速成长。最后还要感谢我的研究生导师李旭祥教授，李教授的言传身教培养了我严谨求索、创新发展的职业精神，使我在事业发展路上受益终生。本书的顺利编写，还要感谢我团队同事们对我工作的支持，大家把自己的体会、问题和思考相互分享。在这里我要感谢陈贻海、崔力、滑春雨、李建军、万风、吴彩琼、辛红香、袁浩、袁永杰、岳艳利、张琪、张勇和周毅刚。感谢我的领导和良师益友蔡兰丽女士和姜安平先生给予我的鼓励和指教。最后，深深地感谢我的家人，在我迷茫的时候，他们一如既往地支持我，感谢你们。本书编写过程中，参阅了大量的文献资料，在此对这些专家表示感谢。书中难免会有一些不足之处，真诚欢迎读者指正，欢迎发邮件到[email protected]进行沟通，帮助我完善这本书，使它能帮助到更多的设计师，让他们少走弯路。祝愿所有设计师设计出成功运行的污水厂，并在设计中找到成功的乐趣。郑梅2017年3月