具体描述
现代水处理技术：从理论基石到工程实践 本书聚焦于当代水处理领域的核心技术与工程应用，深入剖析了影响水质净化效率与可持续性的关键环节。全书内容组织严谨，结构清晰，旨在为环境工程师、水务管理人员以及相关专业学生提供一套全面、实用的技术参考手册。 第一部分：水环境化学与污染控制基础 本部分首先为读者奠定坚实的水环境化学基础，这是理解所有水处理过程的先决条件。 第一章：水资源的全球视角与挑战 本章探讨了全球水资源分布不均的现状，分析了工业化、城市化和气候变化对水循环系统的深远影响。重点讨论了当前地表水和地下水面临的主要污染负荷，包括新兴污染物（如微塑料、内分泌干扰物）的检测与风险评估。同时，阐述了可持续水资源管理（SWM）的基本原则及其在区域规划中的应用。 第二章：水体中溶解物质的化学行为 深入解析了水溶液中的离子平衡、酸碱度（pH）的精确控制及其对污染物形态的影响。详细介绍了水体中常见无机污染物（如重金属、磷酸盐、硝酸盐）的化学形态转化，包括络合反应、沉淀平衡和氧化还原电位（Eh）对污染物迁移转化的驱动作用。本章还涵盖了天然有机质（NOM）的结构特性及其在水处理过程中的复杂行为。 第三章：颗粒物迁移与稳定机制 本章的核心在于解释水体中悬浮颗粒物（SS）的稳定性。系统阐述了胶体化学理论，包括双电层理论、Zeta电位测量及其在预测颗粒物分散与聚集倾向中的作用。讨论了颗粒物在水流作用下的运动学（布朗运动、引力沉降、剪切力作用），为后续的固液分离技术提供理论支撑。 第二部分：传统与高级物理化学净化技术 本部分聚焦于水处理工艺的实际操作与优化，从基础的物理分离到复杂的化学反应控制。 第四章：气浮技术在水处理中的应用 详细介绍了不同类型气浮系统（DAF, IAF, EIAF）的原理、设计参数与运行控制。着重分析了气泡尺寸、上升速率与颗粒物捕获效率之间的定量关系。探讨了气浮技术在去除低密度、高粘性污染物（如油类、藻类和生物污泥）方面的独特优势，并提供了工艺优化案例研究。 第五章：膜分离技术：从微滤到反渗透 本章系统梳理了膜技术家族，包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）的膜材料选择、分离机制和操作压力要求。重点讨论了膜污染（Fouling）的机理分析、在线清洗（CIP）策略与预处理技术的设计，以延长膜组件的使用寿命和维护操作的经济性。 第六章：吸附与离子交换原理及工程化 深入讲解了活性炭（颗粒态与粉末态）的孔隙结构与吸附动力学模型（如伪二级反应模型）。对比了不同吸附剂（如生物炭、分子筛）的性能差异。在离子交换方面，详细描述了树脂的选择性、再生工艺流程及在软化、除盐和特定污染物去除中的应用。 第七章：消毒与高级氧化工艺（AOPs） 本章分析了传统消毒剂（氯气、次氯酸盐、氯胺）的杀菌机理、残留控制及副产物（如DBPs）的生成。随后，重点介绍了AOPs的原理，如臭氧氧化、UV/H2O2、Fenton反应和光催化技术。探讨了这些技术在去除难降解有机物和内分泌干扰物方面的效能评估与反应器设计要点。 第三部分：生物处理工艺与污泥管理 本部分将视角转向水处理中不可或缺的生物过程，并延伸至水处理的副产物——污泥的资源化处理。 第八章：活性污泥法的过程控制与优化 详尽解析了活性污泥系统的关键运行参数，如污泥龄（SRT）、食物与微生物比（F/M）、溶解氧（DO）控制的精细化管理。深入讨论了生物脱氮除磷（BNR）过程的生化机理、反应器构型（如A²/O、MBBR）的优缺点及过程监测指标（如ORP、ATP）。 第九章：厌氧消化技术及其在能源回收中的作用 本章专注于厌氧消化（AD）过程，解析了水解、酸化、产酸和产甲烷四个阶段的微生物生态学和生化反应动力学。重点介绍了中温与高温消化的技术差异、反应器类型（UASB, EGSB）的设计规范，以及沼气提纯与回收利用的工程技术。 第十章：污泥减量化与资源化处理技术 探讨了减少污泥产生量（如通过化学除磷优化）和提高污泥处理效率的策略。详细介绍了污泥的脱水技术（板框、带式压滤机、离心机）的选型与操作参数优化。对污泥的热处理（干化、热解、气化）和土壤改良应用进行了全面的技术经济性评估。 第四部分：水回用与非常规水源深度处理 随着水资源压力的增加，本部分着眼于未来水处理的发展方向——水循环利用。 第十一章：饮用水深度净化与安全保障 侧重于饮用水处理厂（WTP）从原水到成品水的全流程优化。讨论了原水水质波动对絮凝沉淀过程的影响及应对策略。详细阐述了水厂出水的消毒副产物控制技术，以及先进的二次消毒剂选择与余氯稳定性保障措施。 第十二章：废水/再生水回用技术集成 本章构建了从市政或工业废水到非饮用（如景观、工业冷却）或饮用级别（Direct/Indirect Potable Reuse, DPR/IPR）水质提升的技术路线图。重点分析了针对特定回用标准的TOC、氮磷和微量有机污染物的去除组合工艺（如UF-RO-UV/AOPs串联）。讨论了回用水的水质标准、健康风险评估及公众接受度问题。 附录：水处理厂的自动化、数字化与远程监控 简要介绍了现代水处理设施中SCADA系统的架构、传感器技术（在线浊度、ORP、光谱分析）的应用，以及大数据分析在预测工艺波动和优化化学品投加中的潜力。 本书通过整合经典理论与前沿工程案例，旨在构建一个跨越基础科学、单元操作到复杂系统集成的知识体系，确保读者能够掌握现代水处理领域的全景视图和解决实际问题的能力。
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