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1、课程的性质、目的和任务,环境工程设计是环境工程专业本科生的必修专业课，是从事环境工程专业的科研、设计与施工、生产管理所必须具备的基本技术技能。课程面向的对象主要是项目负责人及项目工程师。通过本课程的学习，对环境工程设计的主要内容、步骤、方法有深刻的认识，再通过毕业设计训练，掌握环境工程设计的规律和方法，为就业做好准备。与本课程关系紧密的主要专业课程：水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理与处置、环境影响评价、环境管理与法学、给排水管道工程、工程招投标、工程概（预）算等。,课时安排：总课时：481、环境工程设计基本内容16课时；2、水污染控制工程设计内容12课时；3、大气污染控制工程设计
2、内容6课时；4、环保设备设计基础6课时；5、施工安装及材料基础4课时；6、其他（技术经济、招投标相关）4课时考试：第14或15周,教材：陈杰容、蒋文举等编环境工程设计基础，高教出版社，2007年3月。主要参考书目：1、李坚等编环境工程设计基础,化工出版社，2002年4月。2、徐新阳等编污水处理工厂设计，化工出版社，2003年4月。3、郝吉明等编大气污染控制工程，高教出版社，1999年9月。4、唐受印等编.废水处理工程，化工出版社，1998年。5、刘齐天等编三废处理工程技术手册，化工出版社，2000年6月。6、蒋展鹏等编环境工程学，高教出版社，1992年。7、国家相关专业设计规范。国家相关法律、
3、法规。,教材及主要参考书目,第一章 绪 论,环境工程设计的任务：运用工程技术和有关基础科学的原理和方法具体落实和实现环境保护设施的建设;以各种工程设计文件、图纸的形式表达设计人员的思维和设计思想，直到建设成功各种环境污染治理设施、设备，并保证其正常运行，满足环保要求，通过竣工验收。,环境工程设计的产生依据：国家建设项目环境保护条例中明确规定，对环境有影响的建设项目需要配套建设环境保护设施。环境保护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。,第一节 概述,一、什么是环境？“环境”广义来说是相对于某一中心事物周围的一切事物的总体。在环境科学领域则是指以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发
4、展的物质条件的综合体，包括自然环境和社会环境。按中华人民共和国环境保护法所称的环境，是指影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原等等。二、什么是工程项目？“项目”本课程所指的项目是指投资与工程建设的项目，并含有一定建筑安装工程的建设项目。如建设一座一定处理能力的污水处理厂，建设一座有一定库容的垃圾填埋场等。,三、什么是环境保护设施？根据国务院建设项目环境保护设计规定，环境保护设施划分的三个基本原则：1、凡属污染治理和保护环境所需的装置、设备、监测手段和工程设施均属环境保护设施；2、生产需要，又为环境保护服务的设施；3、外排废弃物的运
5、载设施、回收及综合利用设施、堆存场地的建设和征地费用列入生产投资，但为了保护环境所采取的防粉尘飞扬措施、防渗漏措施以及绿化设施所需的资金，属环境保护投资。国家对基本建设项目环保设施投资额有指标控制（按工程类型），只能多不能少。,四、工程项目的特征工程项目的六个特性：唯一性、一次性、整体性、固定性、不确定性、不可逆转性1、唯一性每个工程项目都具有明确的目标提供特定的产品服务。由于工程项目建设的时间、地点、条件有若干差别，都涉及某些以前没有做过的事情，其产品或服务在某些特定的方面有别于其他产品或服务，故工程项目具有唯一性。2、一次性每个工程都有其确定的终点，所有工程项目的实施都将达到其终点。从这个
6、意义上讲，它们都是一次性的。一次性并不意味着时间短，实际上许多工程项目要经历若干年。然而，在任何情况下工程项目都是有一定的期限，不是一种持续不断的工作。,3、整体性一个工程项目往往由多个单项工程或多个单位工程组成，彼此紧密相关，必须结合到一起才能发挥工程项目的整体功能。4、固定性工程项目都含有一定的建筑或建筑安装工程，都必须固定在一定的地点，都必须受所在地的资源、气候、地址等条件制约，接受当地政府及社会文化的干扰和影响。5、不确定性工程项目中许多因素带有不确定性，一个工程项目建成往往需要几年甚至更长时间，建设过程中涉及面广，由于各种情况的变化带来的不确定因素较多。6、不可逆转性工程项目实施完成
7、后，很难推倒重来，否则将造成重大损失，因此建设项目具有不可逆转性。,五、工程项目阶段为了顺利完成工程项目，通常将一个工程划分为若干个项目阶段，每个工程项目都以一个或数个可交付成果作为其完成的标志。工程项目建设周期一般划分为四个阶段。1、策划和决策阶段主要工作包括项目的预可行性研究（项目建议书）、可行性研究、项目评估及决策。2、准备阶段主要工作包括项目的初步设计和施工图设计、工程项目计划的制定、工程项目征地及建设条件的准备、设备及工程招标、承包商的选定、签订承包合同3、实施阶段主要任务是将“篮图”变成工程项目的实体，实现投资决策意图。4、竣工验收阶段完成工程项目的联动试车、试生产、竣工验收。试生
8、产正常并经业主验收后，工程项目即告结束。,六、我国工程项目基本建设程序,（一）项目建议书阶段项目建议书是业主单位提出的要求建设某一项目的建议文件，是对建设项目的轮廓设想，是从拟建项目的必要性及可能性方面加以考虑的。在客观上，建设项目要符合国民经济长远规划，符合部门、行业和地区规划的要求。（二）可行性研究阶段项目建议书经批准后，应接着进行可行性研究。可行性研究阶段是对建设项目在技术上和经济上（包括微观效益和宏观效益）进行科学分析和论证工作，是技术经济的深入论证阶段，为项目决策提供依据。,主要任务：通过多方案比较，提出评价意见，推荐最佳方案。其内容可概括为市场研究、技术研究和经济研究三项。以工业项
9、目为例：可行性研究报告书内容包括项目的背景、必要性、经济意义、工作依据与范围、需要预测和拟建规模、资源材料和公用设施情况、建厂条件和厂址方案、工艺技术和主要设备方案、原辅材料用量、土建及公用工程方案、环境保护、企业组织定员及培训、进度建议、投资估算和资金筹措、财务分析社会效益及经济效益等。,（三）设计工作阶段 一般按初步设计和施工图两阶段设计，技术上比较复杂而又缺乏设计经验的项目，在初步设计后增加技术设计（又称扩大初步设计）。（1）初步设计：是根据可行性研究报告的要求所作的具体实施方案，目的是为了阐明在指定地点、时间和投资控制数额内、拟建项目在技术上的可能性和经济上的合理性，并通过对项目所作出
10、的基本技术经济规定，编制项目的总概算。,不得随意改变批准的可研报告所确定的建设规模、产品方案、工程标准、建设地点和总投资等控制指标。如果确实要改，须上报可研报告原审批单位同意，但总投资变动在10%以内不用审批。初设深度要求要能满足设备订货要求。（2）技术设计（又称扩大初步设计）：是根据初步设计和更详细的调查研究资料编制的，进一步解决初步设计中重大的技术问题。（3）施工图设计：应完整和详细地完成工艺布置、管道、设备、电气、给排水、建筑、结构、暖通、电信等各专业的建筑安装图纸。,（四）建设准备阶段（1）预备项目：初步设计已经批准的项目，可列为预备项目。（2）建设准备的内容：征地、拆迁和场地平整；施
11、工用水、用电、路等工程；组织设备、材料订货；准备必要的施工图纸；组织施工招投标，择优选定施工单位。（3）报批开工报告：按规定进行建设准备和具备开工条件后，建设单位要求批准新开工。,（五）建设实施阶段 建设项目经批准开工建设，项目便进入建设实施阶段。一般以动土或打桩的日子为开始施工的日期。（六）竣工验收阶段 当建设项目按设计文件规定的内容全部施工完成后，便可组织试车、考核和验收。它是建设成果转入生产或使用的标志。（七）建设项目后评价 是指项目投产运行后的综合评价，其目的是总结项目投资的经验教训，为以后的投资建设服务。七、我国的工程项目管理程序,项目机会研究，项目概念形成,编制申报项目建议书,批准
12、立项,可行性研究，提出研究报告,编制设计任务书书,项目评估,项目可行吗,可行性研究招标,中止,NO,Yes,决策.下达设计任务书,项目设计,施工准备,施 工,试生产.工程竣工验收,设计招标,编制工程竣工验收报告书,施工招标,我国的工程项目管理程序图,八、工程设计在工程项目建设中的地位1、工程设计在工程项目建设中处于主导地位，一个项目该不该建？如何建？都需要设计单位为有关部门的宏观控制及业主对项目的决策提供科学依据。2、项目确定后，能否保证工程建设的质量，加快建设进度，节省投资；项目建成后能否获得最大的经济效益、环境效益和社会效益，设计工作都起着关键的作用。3、设计工作更重要的是直接影响生产装置
13、建成投产后的产量、质量、消耗、成本以及资源的最佳配置，对整个生产装置的技术水平和劳动生产率起着决定性作用。,第二节 环境工程设计的范围和内容,一、环境工程设计的工作范围 工程不是单纯的技术问题，而与社会经济密切联系，需要综合考虑技术、经济、市场、法律等多方面因素。环境工程设计则贯穿于整个建设项目的全过程。在项目建设的前期阶段（项目批准立项、可行性研究、环境影响评价、编制设计任务书）、工程设计施工阶段和工程后期（处理设备试运行、测试、工程总结）都必须由环境工程设计人员参与工作。,二、环境工程设计的主要内容 1、大气污染防治大气污染物种类很多，一次污染物按其存在状态可分为颗粒物和气态污染物，其中对
14、环境危害严重的气态污染物有硫氧化物、氮氧化物、碳氢化物、碳氧化物、卤素化合物等。对以上大气污染物的主要防治措施有工业污染防治、提高能源效率和节能、清洁煤利用技术、开发新能源和可再生能源、机动车污染控制等。2、水污染防治水污染主要来源是生活污水和工业污水。,3、固体废弃物污染防治固体废弃物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽然未丧失原有利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废弃物管理的物品、物质。按中华人民共和国固体废物污染环境防治法所要控制和防治的产生污染的固体废物主要包括上述分类中的工业固体废物、生活垃圾以及有关的
15、危险废物。4、物理性污染防治重点是环境噪声污染、环境振动破坏、电磁辐射污染、此外放射性污染、热污染、光污染也是防治的内容。物理性污染的主要防治措施是控制污染源、控制传播途径和对接收者采取防护措施等。,三、环境工程设计的程序(一）项目建议书阶段项目建议书应根据建设项目的性质、规模、建设地区的环境现状等有关资料，对建设项目投产后可能造成的环境影响进行简要说明。主要内容：所在地区环境现状；可能造成的环境影响分析；当地环境保护部门的意见和要求；存在的问题。,（二）可行性研究阶段在项目建议书中，应具有对环境保护的专门论述。主要内容：建设地区的环境现状；主要污染源和主要污染物；资源开发可能引起的生态变化；
16、设计采用的环境保护标准；控制污染和生态变化的初步方案；环境保护投资估算；环境影响评价的结论和环境影响分析；存在的问题及意见。在进行可研工作的同时，应当进行建设项目的环境影响评价。,(三）工程设计阶段工程设计一般分为初步设计和施工设计图阶段。1、初步设计阶段建设项目的初步设计必须有环境保护篇（章），具体落实环境影响报告书（表）及其审批意见所确定的各项保护措施。环境保护篇（章）的主要内容：环境保护设计依据；主要污染源和主要污染物的种类；规划采用的环境保护标准；环境保护工程设施及其简要工艺流程、预期效果；对建设项目引起的生态变化措施所采取的防范措施；绿化设计；,环保管理机构及定员；环境监测机构；环境
17、保护投资概算；存在的问题及建议。2、施工设计图阶段即详细设计阶段，要求必须按已批准的建设项目初步设计文件及其环境保护篇（章）所确定的各种措施和要求进行。一般包括；施工总平面图；房屋建筑总平面图；设备安装施工图；非标准设备加工详图；设备及各种材料的明细表；施工图预算。,第三节 环境工程设计的特点,环境工程本身是在多学科交叉的基础上产生的新学科，环境工程设计所依据的知识和理论体系不但源于工程技术领域，还来源于自然科学、社会科学领域。一、社会性和经济性环境工程设计不仅要具有环境效益，而且应具有经济和社会效益。经济性是衡量环境工程设计方案优劣的重要指标之一。二、创新性随着经济的高速发展，传统的环境工程
18、技术已逐渐不能满足新的环境保护要求。因此，必须应用最新的技术成就，交叉应用多门学科知识和多种技术，综合应用社会科学如经济学、管理学等方面的知识，实现环境保护与经济、社会可持续发展目的。,三、交叉性、复杂性和多样性 环境工程设计与环境科学、给水排水工程、通风热力工程、建筑环境与设备工程、化学工艺与工程、能源工程、信息技术、经济学、法学等学科密切相关，充分显示了其交叉性、复杂性和多样性的特点。1、环境科学环境科学的主要任务之一是解决环境工程中的科学问题，为环境工程学科发展提供理论基础。环境科学研究的成果要通过环境工程技术转化为直接的生产力，用来解决环境污染问题。,2、给水排水工程水污染防治工程是在
19、给排水工程的基础上发展起来的，为环境工程废水处理奠定了理论基础及成熟的技术。3、通风热力工程大气污染防治是从通风热力工程发展起来的。工业废气的净化和车间的通风净化密切相关，锅炉的烟气除尘脱硫和热力工程密切相关。4、建筑环境与设备工程建筑环境与设备工程研究的主要内容有建筑物理环境、室内环境及其设备系统、建筑公共设施系统的设计、安装调试运行管理等，这些都与环境工程改善室内环境品质方面与大气污染控制以及物理性污染控制有相通的理论和技术基础。,5、化学工艺与工程化学工艺与工程学科的基本原理、工艺操作、技术手段、仪表设备等为环境工程奠定了理论和技术基础。化学工程中的主要单元操作，如过滤、沉降、分离、吸收
20、、吸附、催化、萃取、膜技术等都是环境工程治理中常用的方法和手段。环境工程治理采用的机械和设备多与化工机械设备相通。6、能源工程能源工程包括一次能源化石燃料转化为电力、热能等；二次能源的生产和利用；风能、太阳能、生物质能等新能源的利用；清洁的核能、燃料电池、（燃料电池难点）洁净煤技术、超导应用等当代高新技术的开发，都是从源头解决环境污染问题的最佳方案之一。,7、信息技术 仿真生态模拟系统的开发利用，为环境工程设计提供了一种获取工艺参数、检验处理效果和运行可靠性等方面的有效手段。计算机因其所具有的高速处理数字、符号、文字、语言、图像等的能力，作为工程设计的强大工具，成为环境工程设计的有力手段。仿真
21、与控制 总之，环境工程设计过程是技术与经济相结合的过程，同时也是从经济上对技术方案的优化过程，设计过程也是决策过程，一个项目经济效益是多少，在绝大部分情况下由设计方案决定，此处的经济效益是指多方面的。,洁净煤技术1、直接烧煤洁净技术，这是在直接烧煤的情况下，需要采用的技术措施：燃烧前的净化加工技术，主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。原煤洗选采用筛分、物理选煤、化学选煤和细菌脱硫方法，可以除去或减少灰分、矸古、硫等杂质；型煤加工是把散煤加工成型煤，由于成型时加入石灰固硫剂，可减少二氧化硫排放，减少烟尘，还可节煤；水煤浆是先用优质低灰原煤制成，可以代替石油。,燃烧中的净化燃烧技术 主要是流化床燃烧
22、技术和先进燃烧器技术。流化床又叫沸腾床，有泡床和循环床两种，由于燃烧温度低可减少氮氧化物排放量，煤中添加石灰可减少二氧化硫排放量，炉渣可以综合利用，能烧劣质煤，这些都是它的优点；先进燃烧器技术是指改进锅炉、窑炉结构与燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放技术。燃烧后的净化处理技术 主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。消烟除尘技术很多，静电除尘器效率最高，可达以上，电厂一般都采用。脱硫有干法和湿法两种，干法是用浆状石灰喷雾与烟气中二氧化硫反应，生成干燥颗粒硫酸钙，用集尘器收集；湿法是用石灰水淋洗烟尘，生成浆状亚硫酸排放。它们脱硫效率可达。,煤转化为洁净燃料技术主要有以下四种：煤的气化技术 有常压气化和
23、加压气化两种，它是在常压或加压条件下，保持一定温度，通过气化剂（空气、氧气和蒸汽）与煤炭反应生成煤气，煤气中主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。用空气和蒸汽做气化剂，煤气热值低；用氧气做气化剂，煤气热值高。煤在气化中可脱硫除氮，排去灰渣，因此，煤气就是洁净燃料了。煤的液化技术 有间接液化和直接液化两种。间接液化是先将煤气化，然后再把煤气液化，如煤制甲醇，可替代汽油，我国已有应用。直接液化是把煤直接转化成液体燃料，比如直接加氢将煤转化成液体燃料，或煤炭与渣油混合成油煤浆反应生成液体燃料，我国已开展研究。,煤气化联合循环发电技术:先把煤制成煤气，再用燃气轮机发电，排出高温废气烧锅炉，再用蒸汽轮机发电，整个发电效率可达。我国正在开发研究中。燃煤磁流体发电技术:当燃煤得到的高温等离子气体高速切割强磁场，就直接产生直流电，然后把直流电转换成交流电。发电效率可过。我国正在开发研究这种技术。,作业一：1、为什么说设计是整个工程的灵魂？2、简述我国工程项目基本建设程序和管理程序。,
