工业水系统问题的定量预报QUANTITATIVE FORECASTING OF PROBLEMS IN INDUSTRIAL WATER SYSTEMS pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Emerson, A. G. D.

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2003-12

价格:607.00元

装帧:

isbn号码:9789812381842

丛书系列:

图书标签:

• 工业水处理
• 水系统
• 预测
• 定量分析
• 故障诊断
• 可靠性
• 建模
• 优化
• 水质
• 工业工程

《工业水系统管理与可持续发展：前沿技术与实践应用》 内容概述 本书全面深入地探讨了现代工业水系统的运行管理、优化策略以及面向可持续发展的技术创新。面对日益严峻的水资源短缺和严格的环保法规，工业企业必须对其水循环和废水处理过程进行精细化控制与前瞻性规划。本书旨在为工程师、管理者和研究人员提供一套系统、实用的知识体系，涵盖从基础水质监测到复杂系统建模、从传统处理技术到前沿资源回收技术的全链条内容。 全书结构清晰，逻辑严谨，分为五大部分，共十五章，力求在理论深度与工程实践之间找到最佳平衡点。 --- 第一部分：现代工业水系统的基础与挑战（第1-3章） 本部分首先勾勒出当前全球工业用水的宏观背景，分析水资源压力、能源消耗与环境负荷之间的内在联系。 第1章：工业水足迹与生命周期评估（LCA） 本章详细阐述了“水足迹”的概念在工业生产中的应用，区分了虚拟水、灰水和蓝水足迹的计算方法。重点探讨了如何将水系统整合进企业的整体生命周期评估框架中，识别生产流程中的高风险用水环节和潜在的排放热点。讨论了不同行业（如电力、化工、食品饮料）水足迹的结构性差异及其对供应链管理的影响。 第2章：水质基准与法规遵从性 本章聚焦于工业水排放标准和回用水质要求的演变。内容涵盖了国内外主要的工业水排放法规（如欧盟WFD、中国“水十条”要求）的核心指标，如COD、BOD、重金属、特定有机污染物（POPs）和新兴污染物（CECs）的限值。此外，还深入分析了建立企业内部“目标水质基准”的必要性，探讨了不同风险等级的工艺用水水质标准设定原则。 第3章：腐蚀、结垢与生物污损的机理分析 针对工业循环水系统最常见的“三大问题”，本章提供了详细的机理剖析。腐蚀部分侧重于电化学腐蚀的类型（如点蚀、缝隙腐蚀）及其在不同pH值和溶解氧条件下的动态变化。结垢部分着重于碳酸钙、硫酸钙、硅酸盐和磷酸盐结垢的过饱和度计算与晶体生长动力学。生物污损（Biofouling）部分则涵盖了微生物群落结构、生物膜形成过程、以及对传热效率和管路阻力的影响。 --- 第二部分：过程水质的实时监测与分析技术（第4-6章） 本部分侧重于如何通过先进的传感技术和数据采集系统，实现对水质参数的即时、准确掌握。 第4章：在线水质传感器的选择与校准 本章详细介绍了应用于工业水系统的关键在线监测仪表，包括pH/ORP计、电导率仪、浊度计、溶解氧传感器（电化学式与光学式）的原理、抗干扰能力和维护要求。重点讨论了传感器漂移的校准周期和方法，以及如何根据水样特性选择合适的传感器类型（例如，针对高色度或高浊度水样的特定传感器）。 第5章：光谱分析技术在水质监测中的应用 探讨了紫外-可见光（UV-Vis）光谱、荧光光谱（Fluorescence Spectroscopy）以及拉曼光谱在快速识别水中有机物和特定指示剂方面的潜力。特别关注了在线TOC（总有机碳）分析仪的工作原理及其在评估废水可生化性方面的作用。 第6章：水系统数据采集与质量控制（QA/QC） 本章讲解了工业水管理中的数据基础设施建设，包括SCADA系统在水处理单元中的集成、传感器数据的时间序列处理、以及如何建立数据质量保证/质量控制（QA/QC）流程，确保监测数据的可靠性用于后续的优化决策。 --- 第三部分：高效水处理与回用技术（第7-10章） 本部分是全书的核心，系统介绍了当前主流及新兴的水处理技术，强调其在实现高回用率目标中的作用。 第7章：化学混凝与沉淀技术优化 超越传统的混凝剂选择，本章深入探讨了混凝动力学、絮凝体形成与剪切速率的关系，以及混凝助剂（PAC、聚合物）的协同效应。内容包括了沉降池的设计参数（如表面负荷率）对悬浮物去除效率的影响，以及斜板/斜管沉淀器的应用优势。 第8章：膜分离技术在深度处理中的应用 详尽分析了微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）在工业水深度处理中的技术曲线。重点放在膜污染的实时诊断（如跨膜压差的分析）、在线清洗（CIP）的化学方案选择（酸洗、碱洗的周期与浓度控制），以及在高回收率下浓盐水（Brine）的处理对策。 第9章：先进氧化技术（AOPs）与难降解污染物去除 针对传统生化法难以处理的高浓度、难降解有机物，本章重点介绍了臭氧氧化、Fenton/类Fenton反应、光催化（TiO2）和电化学氧化等AOPs的反应机理、反应器设计参数（如停留时间、试剂配比）以及对后续处理单元的影响。 第10章：工业废水资源化与零液体排放（ZLD）策略 本章探讨了水资源的最大化回收。内容包括了蒸发结晶技术（机械蒸汽再压缩 MVR、多效蒸发）在实现ZLD中的作用，以及盐分回收技术（如选择性离子交换）的应用。同时，也涵盖了从废水中回收有价金属或化学品（如磷酸盐、硫酸盐）的经济可行性分析。 --- 第四部分：水循环系统的运行控制与优化（第11-13章） 本部分关注如何利用自动化和控制理论，将处理单元整合成一个稳定、高效的整体系统。 第11章：过程控制基础与 PID 调节器应用 回顾了工业水处理过程中常见的反馈控制回路（如pH调节、液位控制、药剂投加量控制）。重点分析了PID参数的整定方法（如Ziegler-Nichols法）在处理具有大延迟和非线性特性的水处理单元中的局限性，并提出了先进控制策略的引入必要性。 第12章：负荷波动下的适应性控制策略 针对工业生产带来的周期性或突发性的进水负荷波动（如清洗废水冲击、季节性生产变化），本章提出了基于“缓冲池优化”和“模型预测控制（MPC）”的适应性策略。讨论了如何通过预测进水水质变化趋势来预先调整药剂投加和曝气量，以维持出水水质的稳定。 第13章：系统能耗分析与节能优化 水处理是高能耗环节。本章提供了泵、鼓风机、混合器等主要设备的能耗建模方法。探讨了通过优化曝气系统（如采用高效率鼓风机、优化曝气分布）和提高膜系统能效（如优化跨膜压差控制）来实现显著节能的工程案例。 --- 第五部分：前瞻性管理与未来趋势（第14-15章） 最后一部分展望了工业水管理的未来方向，强调数字化和韧性建设。 第14章：水系统的数字化孪生与模拟仿真 本章介绍了如何利用软件工具（如Aspen Plus, MATLAB/Simulink）为复杂的工业水系统建立高保真度的数学模型，即“数字孪生体”。探讨了如何利用数字孪生体进行“What-if”场景分析、控制策略的预测试验，以及人员培训。 第15章：水系统韧性建设与风险管理 讨论了如何设计具有冗余性和模块化的水处理设施，以应对极端天气事件或关键设备故障。内容涵盖了建立早期预警系统、制定应急响应预案，以及如何通过供应链多元化来确保关键水处理药剂的稳定供应，从而增强整个工业水系统的抗风险能力。

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令人耳目一新的是，这本书对“工业”这个范畴的界定非常宽泛，它没有将焦点局限在传统的火力发电或石化领域，而是将视野延伸到了半导体制造所需的高纯水系统，甚至是现代数据中心的冷却循环。这种跨领域的视角，极大地拓宽了我的思维边界。作者在处理不同行业对水质要求的细微差异时，展现出极高的敏感度。例如，他对比了两种行业在控制溶解氧（DO）指标时的根本区别——前者侧重于抑制金属腐蚀，后者则更关注对敏感电子元件的非接触式损害。这种对行业特性的深刻洞察，使得书中的“预报”工具不再是千篇一律的通用模板，而是可以根据实际工艺流程进行定制的“智能诊断系统”。这种细腻的处理方式，让这本书的实用价值呈几何级数增长，远非那些只关注单一应用领域的专著可比拟。

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这本书的封面设计相当引人注目，它没有采用那种老旧的、充满公式和图表的教科书风格，而是用了一种非常现代且具有冲击力的视觉语言。那种深沉的工业蓝调混合着一些象征性的水流纹理，让人立刻联想到精密工程与复杂流体动力学的交汇点。我拿到书的时候，首先被它的装帧质量所吸引，那种坚挺的纸张和清晰的印刷质量，透露出一种专业和严谨的态度。这不仅仅是一本技术手册，更像是一件可以放在案头细细品味的工具书。尽管书名听起来相当学术和硬核，但排版上却做了很多优化，文字的留白恰到好处，使得即使是初次接触这个领域的读者，也不会感到过于压迫。特别是封底的简介，用了一种非常精炼的语言概括了本书的宏大目标，没有过多纠缠于晦涩的理论名词，而是直接点出了解决实际问题的潜力，这在同类书籍中是比较少见的，让人对接下来的阅读内容充满了期待，希望它能在那些传统文献中找不到的“实战经验”上有所突破。

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这本书的结构安排堪称教科书级别的典范，但它巧妙地避开了那种刻板的章节递进方式。它的逻辑推进是围绕“预报”这一核心概念展开的，所有的理论和数据都服务于最终实现精准预测的目标。我发现作者在构建模型和算法时，展现了一种令人称奇的平衡感——既没有过度依赖复杂的、只有顶尖实验室才能运行的黑箱模型，也没有满足于简单的经验公式。他似乎在努力搭建一座桥梁，让拥有基础统计学知识的工程师也能理解并应用那些更高级的预测工具。尤其在关于时间序列分析和异常值识别的那几章，作者提供的图表清晰得令人赞叹，它们不是那种从软件直接导出的原始数据堆砌，而是经过精心提炼，直接指向了决策点。这种对读者认知负荷的尊重，让我在学习新知识的同时，没有感受到丝毫的挫败感，反而有种“原来如此”的豁然开朗。

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阅读的体验就像是进行一次深入的、分阶段的工业现场考察。作者显然不仅仅是理论家，更是深谙一线疾苦的实践者。书中对于“问题”的定义和分类极其详尽，从最基础的腐蚀、结垢到更复杂的微生物污染和系统效率下降，每一个环节都被剖析得丝丝入扣。我特别欣赏的是，作者在描述现象时所采用的叙事手法，它更像是一种经验分享，而不是冷冰冰的定律陈述。例如，在讨论某一特定类型的水垢在特定温度和压力下的形成机制时，他会穿插一些假设性的案例场景，让读者仿佛亲身站在操作台上，去感受参数微小变动带来的连锁反应。这种代入感极大地降低了技术内容的理解门槛，使得原本枯燥的化学平衡和热力学计算，也变得有血有肉，充满了工程美学。这种叙述的层次感，远超我过去阅读过的任何一本工业水处理教材。

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我对这本书的最终印象是，它成功地将“预报”从一种事后归因的工具，提升为一种主动干预的科学。以往的很多文献侧重于“发生问题后如何解决”，而本书则更像是提前安装在系统中的“预警雷达”。作者在讨论不确定性量化时所采用的语言非常审慎而务实，他清楚地认识到工业环境的复杂性，从不做出虚假的“百分之百准确”的承诺，而是为工程师们提供了清晰的置信区间和风险评估矩阵。这使得管理者在决策时，能够基于量化的风险数据做出更明智的资源分配。阅读完毕后，我感觉自己手上多了一套精密的量尺，能够更准确地衡量未来潜在的风险敞口，这比单纯拥有解决旧问题的技术手册要有价值得多。这本书真正体现了预防性维护的精髓，并且用一种极其严谨且令人信服的方式将其理论化了。

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