本章知识点：掌握公用工程设计的主要内容；了解食品工厂的用水水源及水质，掌握给水处理方法及全厂用水量及排水量的计算方法；了解全厂电力负荷的计算及供电、变配电系统的组成；掌握锅炉选型的方法、锅炉房的位置布置及热负荷的简要计算方法；掌握冷库设计要求；了解食品厂对通风、空调和采暖的一般规定。
所谓公用系统，是指与全厂各部门、车间、工段有密切关系的，为这些部门所共有的一类动力辅助设施的总称。就食品工厂而言，这类设施一般包括给排水、供电及仪表、供汽、制冷、暖通等五项工程。
食品工厂的公用系统由于直接与食品生产密切相关，所以必须符合如下设计要求。
（1）符合食品卫生要求。
在食品生产中，生产用水的水质必须符合卫生部门规定的生活饮用水的卫生标准，直接用于食品生产的蒸汽也不含危害健康或污染食品的物质。制冷系统中氨制冷剂对食品卫生有不利影响，应严防泄漏。公用设施在厂区的位置是影响工厂环境卫生的主要因素，环境因素的好坏会直接影响食品的卫生，如锅炉房位置、锅炉型号、烟囱高度、运煤出灰通道、污水处理站位置、污水处理工艺等是否选择正确，与工厂环境卫生有密切关系，因此设计必须合理。
（2）能充分满足生产负荷。
食品生产的一大特点就是季节性较强，导致公用设施的负荷变化非常明显，因此要求公用设施的容量对生产负荷变化要有足够的适应性。对于不同的公用设施要采取不同的原则，如供水系统，须按高峰季节各产品生产的小时需水总量来确定它的设计能力，才能具备足够的适应性。供电和供气设施一般采用组合式结构，即设置两台或两台以上变压器或锅炉，以适应负荷的变化。还应根据全年的季节变化画出负荷曲线，以求得最佳组合。
（3）经济合理，安全可靠。
进行设计时，要考虑到经济的合理性，应根据工厂实际和生产需要，正确收集和整理设计原始资料，进行多方案比较，处理好近期的一次性投资和长期经常性费用的关系，从而选择投资最少、经济收效最高的设计。在保证经济合理的同时，还要保证给水、配电、供汽、供暖及制冷等系统供应的数量和质量都能达到可靠而稳定的技术参数要求，以保证生产正常安全的运营。
第一节给排水工程
食品厂给水工程的任务在于经济合理、安全可靠的供应全厂区用水，满足工艺、设备对水量、水质及水压的要求，而与此同时，食品厂排水工程的任务是收集和处理生产和生活使用过程中产生的废水和污水，使其符合国家的水质排放标准，并及时排放；同时还要有组织地及时排除天然降雨及冰雪融化水，以保证工厂生产的正常进行。
一、设计内容及所需的基础资料
整体项目给排水工程设计内容包括：取水及净化工程、厂区及生活区给排水管网、车间内外给排水管道、室内卫生工程、冷却循环水系统、消防系统等设计。
给排水工程设计大致需要收集如下资料。
（1）各用水部门对水量、水质、水温的要求。
（2）建厂所在地的气象、水文、地质资料。
（3）接入厂区的市政自来水及排水管网状况。
（4）当地环保和消防主管部门的要求。
（5）厂区和厂区周围地质、地形资料（包括外沿的引水排水路线）。
（6）当地管材供应情况。
二、食品工厂用水分类及水质要求
在食品工厂特别是饮料工厂中，水是重要的原料之一，水质的优劣直接影响产品的质量，食品工厂的用水大致可分为：产品用水，生产用水，生活用水，锅炉用水，冷却循环补充水，绿化、道路的浇洒水及汽车冲洗用水，未预见水量及管网漏失量，消防用水量。
一般生产用水和生活用水的水质要求符合生活饮用水标准。特殊生产用水是指直接构成某些产品的组分用水和锅炉用水。这些用水对水质有特殊要求，必须在符合《生活饮用水标准》的基础上给予进一步处理。
三、全厂用水量计算
（一）生产用水量
生产用水包括工艺用水，锅炉用水和冷冻机房冷却用水。食品工厂的工艺用水量，可根据工艺专业的产品水单耗、小时变化系数、日产量分别计算出平均小时用水量，最大小时用水量及日用水量。
锅炉用水可按锅炉蒸发量的1-2倍计算，小时变化系数取1-5。锅炉房水处理离子交换柱的反冲洗瞬间流量，即配置锅炉房进口管径时，应按锅炉的总蒸发量加上最大一台锅炉蒸发量的4~5倍计算。
制冷剂的冷却水循环量取决于热负荷和进出水温差。一般情况下，取t2≤36℃，t1≤32℃。冷却循环系统的实际耗水量即补充水量可按循环量的5%计。
（二）生活用水量
生活用水量的多少与当地气候、人们的生活习惯以及卫生设备的完备程度有关，生活用水量标准是按最大班次的工人总数计算的，按我国的标准定：高温车间（每小时放热量为83-6㎏/m3以上），每人每班次用水量为35L，其他车间25L。
淋浴用水：在易污染身体的生产车间（工段）或为了保证产品质量而要求特殊卫生要求的生产车间（工段），每人每次用水量为40L；在排除大量灰分的生产岗位（如锅炉、各料等）以及处理有毒物质或易使身体污染的生产岗位（如接触酸、碱岗位），每人每次用水量为60L。
盥洗用水：脏污的生产岗位，每人每次5L，清洁的生产岗位每人每次3L，计算生活用水总量时，要确定淋浴的盥洗的次数，乘以每班人数。
家属宿舍以每人每日用水量30~250L计算；集体宿舍以每人每日用水量50~150L计算；办公室以每人每班10~25L计算；幼儿园、托儿所以每人每日25~50L计算；小学、厂校以每人每日10~30L计算；食堂以每人每餐10~15L计算；医务室以每人每次5~15L计算。根据食品工厂的特点，生活用水量相对生产用水量小得多。在生产用水量不能精确计算的情况下，生活用水量可根据最大班人数按下式估算：
生活最大小时用水量=最大班人数×70 100（m3/h）
消防用水量的确定：消防用水，由于消防设备一般均附有加压装置，对水压的要求不大严格，但必须根据工厂面积、防火等级、厂房体积和厂房建筑消防标准而保证供水量的要求。食品工厂的室外消防用水量为10~75L/s，室内消防用水量以2×2-5L/s计，由于食品工厂的生产用水量一般都较大，在计算全厂总用水量时，可不计消防用水量，在发生火警时，可调整生产和生活用水量加以解决。
（三）其他用水量
厂区道路、广场浇洒用水量按浇洒面积2-0~3-0L/（m2·d）计算。厂区绿化浇洒用水量按浇洒面积1-0~3-0L/（m2·d）计算，干旱地区可酌情增加。汽车冲洗用水量的定额，应根据车辆用途，道路路面等级，沾污程度以及所采用的冲洗方式确定。
管网漏失水量和不可预见水量之和，可按日用水量10%~15%计。
（四）生产用水水压的确定
工厂生产用水水压的确定，因车间不同，用途不同而有不同的要求。如要求脱离实际，过分提高水压，不但增加动力消耗，而且要提高耐压温度，从而增加建设费用。如果水压太低，不能满足生产要求，将影响正常生产。确定水压的一般原则为：进车间的水压，一般应为0-2~0-25MPa；如果最高点的用水量不大时，车间内可另设加压泵。
四、水源及水源的选择
水源的选用应通过技术经济比较后综合考虑确定，并应符合水量充足可靠、原水质符合要求，取水、输水、净化设施安全、经济和维护方便，具有施工条件的要求。
食品工厂用地下水作为供水水源时，应有确切的水文地质资料，取水必须最小开采量并应以枯水季节的出水量作为地下取水构筑物的设计出水量，设计方案应取得当地有关管理部门的同意。水下构筑物的型式一般由：
①管井：适用于含水层厚度大于5m，其底板埋藏深度大于15m。
②大口井：适用于含水层厚度在5m左右，其底板埋藏深度小于15m。
③渗渠：仅适用于含水层厚度小于5m，渠底埋藏深度小于6m。
④泉室：这适用于有泉水露头，且覆盖厚度小于5m。
用地表水作为供水水源时，其设计枯水流量的保证率一般可采用90%~97%。
食品工厂地表水构筑物必须在各种季节都能按规范要求取足相应保证率的设计水量。取水水质应符合有关水质标准要求，其位置应位于水质较好的地带，靠近主流，其布置应符合城市近期及远期总体规划的要求，不妨碍航运和排洪，并应位于城镇和其他工业企业上游的清洁河段。江河取水口的位置，应设于河道弯道凹岸顶冲点稍下游处。
在各方面条件比较接近的情况下，应尽可能选择近点取水，以便管理和节省投资，凡有条件的情况下，应尽量设计成节能型（如重力流输水）。
五、给水系统
（一）自来水给水系统
（二）地下水给水系统
（三）地面水给水系统
六、给水处理
给水处理的任务是根据原水水质和处理后水质要求，采用最适合的处理方法，使之符合生产和生活所要求的水质标准。食品工厂水质净化系统分为原水净化系统和水质深度处理系统。如果使用自来水为水源，一般不需要进行原水处理。采用其他水源时常用的处理方法有混凝、沉淀和澄清，过滤软化和除盐等。食品工厂工艺用水处理要根据原水水质的生产要求，采用不同的处理方法。产品用水，生活用水，除澄清过滤处理外，还需经消毒处理，锅炉用水还需软化处理。原水处理的主要步骤如下：
（1）混凝、沉淀和澄清处理：主要是对含沙量较高的原水进行处理（例如长江、黄河水）。投加混凝剂（如硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、三氯化铁等）和助凝剂（如水玻璃、石灰乳液等），使悬浮物及胶体杂质同时絮凝沉淀，然后通过重力分离（澄清）。
（2）过滤：原水经沉淀后一般还要进行过滤。采用过滤方式主要用以去除细小悬浮物质和有机物等。生产用水、生活饮用水在过滤后再进行消毒，锅炉用水经过滤后，再进行软化或离子交换。所以，过滤也是水处理的一种重要方式。过滤设备称过滤池，其型式有快滤池、虹吸滤池、重力或无阀滤池等，都是借助水的自重和位能差或在压力（或抽真空）状态下进行过滤，用不同粒径的石英砂组成单一石英砂滤料过滤，或用无烟煤和石英砂组成双层滤料过滤。
生产用水、生活饮用水还需进行消毒。用液氯或漂白粉加入清水池内进行滤后杀菌消毒，如水质不好，也有采用在滤前和滤后同时加氯的，消毒后水的细菌总数、大肠菌群等微生物指标和游离性余氯量都可达到生活饮用水标准。
（3）清水池：处理后的清水储存在清水池内。清水池的有效容积，根据生产用水的调节储存量，消防用水的储存量和水处理构筑物自用水（快滤池的冲洗用水）的储存量等加以确定。清水池的个数或分格数至少有两个，并能单独工作和泄空。
为了满足食品工厂工艺生产、产品用水的要求，对满足生活用水卫生标准的生产用水作进一步深度处理过程，方法有活性炭吸附、微滤、电渗析、反渗透和离子交换等。
七、配水系统
水塔以下的给水系统统称为配水系统。配水工程一般包括清水泵房、调节水箱和水塔、室外给水管网等。如果采用城市自来水，上述的取水泵房和给水处理均可省去，建造一个自来水储水池（相当于上述的清水池），用来调剂自来水的水量和水压（用泵）。采用自来水为水源，给水工程的主要内容即为配水工程。
清水泵房（也有称二级水泵房）：是从清水池吸水，增压送到各车间，以完成输送水量和满足水压要求为目的。水泵的组合是配合生产设备用水规律而选定，并配置用水泵，以保证不间断供水。
水塔：是为了稳定水压和调节用水量的变化而设立的。
室外给水管网：主要为输水干管、支管和配水管网、闸门及消防栓等。输水干管一般采用铸铁管或预应力钢筋混凝土管。生活饮用水的管网不得和废生活饮用水的管网直接连接，在以生活饮用水作为生产备用水源时，应在两种管道连接处采取设两个闸阀，并在中间加排水口等防止污染生活饮用水的措施。
在输水管道和配水管网需设置分段检修用阀门，并在必要位置上装设排气阀、进气阀或泄水阀。有消防给水任务的管道直径不小于100mm，消防栓间距不大于120m。小型食品工厂的配水系统，一般采用枝状管网。大中型厂生产车间，今后趋向于大型化，一个车间的进水管往往分几路接入，故多采用环状管网，以确保供水正常。
管网上的水压必须保证每个车间或建筑物的最高层用水的自由水头不小于6m，对于水压有特殊要求的工段或设备，可采取局部增压措施。
室外给水管线通常采用铸铁埋地敷设，管径的选择应当恰到好处，管内流速应控制在经济合理的范围内，对于管道的压力降一般控制在66-65Pa/100m之内为宜。