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本书是在“上海市污泥处理处置关键技术研究与应用”的基础性研究背景下完成的，同时编辑整理了上海市政工程设计研究总院近年来完成的部分污泥处理处置工程实践，力求体现污泥处理处置的“循环经济理念、协调发展理念、分类处置理念、市场运作政府监控理念”。本书可供我国污泥处理处置工作人员参考，也可供有关研究人员和技术人员学习参考。
现代水处理工程实践：从理论到应用 本书聚焦于当代水处理技术的前沿进展与工程实践，全面系统地梳理了从源头控制到末端深度净化的全流程水处理技术体系。旨在为水利、环保、市政工程领域的专业人士、设计人员及科研工作者提供一本兼具理论深度与工程指导价值的参考手册。 --- 第一部分：水资源挑战与可持续发展背景 第一章：全球水循环与水资源可持续利用的紧迫性 本章首先深入探讨了全球水资源的分布、循环规律及其面临的严峻挑战，包括气候变化对水资源时空分布的影响、工业化和城市化带来的水质压力等。强调了水资源作为不可再生资源的重要性，并阐述了可持续水资源管理（Sustainable Water Resources Management, SWRM）的核心原则。内容涵盖水足迹概念、虚拟水贸易分析，以及区域水资源承载力的评估方法，为后续的技术应用奠定宏观背景。 第二章：水污染的来源、特征与环境效应 详细分析了当前水体污染的主要来源，包括工业废水、城镇生活污水、农业面源污染和新兴污染物（如微塑料、药物残留等）。本章区分了物理污染、化学污染和生物污染的特性，重点阐述了污染物的生态毒理学效应和对人体健康的长远影响。特别设置了“非常规污染物的识别与监测技术”一节，介绍了新型在线监测技术（如光谱分析、生物传感器）在早期预警中的应用。 第三章：水环境法规、标准与政策导向 本章系统梳理了国际和国内主要水环境法规体系的演变历程。详细解读了最新的国家地表水环境质量标准、饮用水卫生标准以及污染物排放标准（重点分析了“水十条”及相关的技术指南）。内容涵盖了排污许可制度的改革方向、流域水环境综合治理的政策工具（如生态补偿机制），以及水环境风险管理框架的构建方法。 --- 第二部分：传统与强化单元操作的深度解析 第四章：给水处理工艺：从混凝沉淀到深度过滤 本章是关于饮用水深度净化的核心章节。详细介绍了混凝-絮凝过程的机理优化，包括新型混凝剂（如聚合氯化铁、改性硅酸盐）的应用效果对比。深入探讨了沉淀技术（如澄清池、斜板/斜管沉淀器）的设计参数与运行控制。过滤部分，不仅覆盖了快速砂滤、慢速砂滤，还重点分析了多介质滤料的优化配比、反冲洗能耗控制，以及生物滤池在去除有机微污染物中的潜力。 第五章：膜分离技术在水处理中的集成应用 膜技术作为现代水处理的核心驱动力，本章进行了详尽的阐述。内容涵盖了微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）的基本原理、膜污染机理（Scaling, Fouling）及应对策略。特别关注了膜生物反应器（MBR）系统在高水质要求下的设计细节，以及正渗透（FO）技术在海水淡化和废水回用中的前沿探索。详细对比了不同膜组件的能耗特性和使用寿命。 第六章：生物处理技术：从活性污泥到厌氧反应器 本章聚焦于有机污染物和营养盐（氮、磷）的高效去除。详细解析了传统活性污泥法的动力学模型、污泥沉降性评估（SVI）及曝气系统的优化控制策略。深入探讨了A/O、A2/O、SBR等主流工艺的耦合技术，特别是针对低C/N比废水的生物脱氮除磷技术（如Anammox、P-AAO）。厌氧部分，重点介绍了UASB、EGSB等反应器在处理高浓度有机废水（如食品加工、啤酒酿造废水）中的工程化应用。 --- 第三部分：非常规水处理与水资源回收利用 第七章：高级氧化技术（AOPs）及其在难降解污染物去除中的应用 针对传统生物法难以去除的内分泌干扰物（EDCs）、抗生素等微量有机污染物，本章系统介绍了高级氧化技术。详细对比了臭氧氧化、Fenton/类Fenton反应、紫外/过氧化氢（UV/H2O2）和光催化技术（TiO2）的作用机理、反应条件优化（pH、停留时间）及副产物控制。本章还讨论了臭氧深度氧化与生物处理的组合工艺（O3-Bio）的工程实例。 第八章：废水资源化与回用工程 水资源短缺背景下，废水回用成为必然趋势。本章从水质安全和经济性角度，系统论述了工业废水回用、市政中水回用（Treated Wastewater Reuse, TWR）及农业回用的技术路径。重点剖析了TDS（总溶解性固体）的控制技术，如蒸发结晶（MED, MVR）在零排放（ZLD）工程中的应用，以及回用水的消毒技术选择（氯化、紫外消毒、臭氧消毒）。 第九章：水生态修复技术与海绵城市建设 本章探讨了基于自然的解决方案（Nature-Based Solutions, NBS）。详细介绍了人工湿地系统（Surface Flow, Subsurface Flow）的设计参数、植被选择与污染物削减规律。结合海绵城市理念，阐述了低影响开发（LID）技术在雨洪管理中的应用，如透水铺装、下凹式绿地、雨水花园的设计与生态工效评估。 --- 第四部分：工程实施、运行管理与智能优化 第十章：水处理厂的工艺设计与优化 本章将理论与工程实践紧密结合。涵盖了水处理厂的工艺流程选择原则、设备选型依据（如水泵、鼓风机、混合器的能效比）。重点介绍了水处理厂的“跑冒滴漏”管理、污泥脱水技术的经济性比较（板框、离心机、污泥干化），以及不同工艺组合下的占地面积与土建投资估算方法。 第十一章：水处理系统的自动化、监测与过程控制 阐述了现代水处理厂的数字化转型。内容包括分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）在水厂自控中的应用。重点介绍了关键水质参数（如DO、ORP、COD、氨氮）的在线监测技术、传感器维护与校准，以及基于模型预测控制（MPC）的曝气量优化算法，以实现节能减排。 第十二章：水处理运营管理与全生命周期成本分析（LCCA） 本章侧重于水处理设施的长期稳定运行。探讨了设备维护管理（Maintenance Management）的策略（预防性维护与预测性维护）。深入分析了水厂运营成本结构，包括电力消耗、药剂投加与人工成本，并引入生命周期成本分析方法，指导业主进行更具经济效益的工艺升级决策。 --- 附录：水处理工程常用数据手册与计算实例
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