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现代城市供水系统中的高效水处理技术：基于膜分离与高级氧化工艺的深度净化方案 图书名称： 现代城市供水系统中的高效水处理技术：基于膜分离与高级氧化工艺的深度净化方案 作者： [此处可根据实际情况填写作者姓名，如：王志明，李芳] 出版社： [此处可根据实际情况填写出版社名称，如：化学工业出版社] 出版年份： [此处可根据实际情况填写出版年份，如：2023年] --- 内容简介 本书聚焦于当前全球城市供水面临的严峻挑战——应对日益复杂的原水水质变化、满足更严格的出水标准以及提高水处理系统的运行效率与可持续性。全书系统地、深入地探讨了以膜分离技术和高级氧化工艺（AOPs）为核心的现代水处理技术体系，旨在为供水行业的工程师、科研人员和管理者提供一套集成化的、具有前瞻性的水质深度净化解决方案。 第一部分：城市供水水质挑战与传统处理技术的局限性分析 本部分首先回顾了当前城市地表水和地下水的水质特征变化趋势，特别关注了微量污染物（如内分泌干扰物、药物残留、新兴有机污染物PPCPs）、高有机负荷（特别是藻毒素和其代谢产物）、以及新型无机污染物（如高砷、高氟）的负荷增加问题。 随后，对传统的混凝-沉淀-过滤-消毒工艺进行了详细的性能评估和局限性分析。重点阐述了传统工艺在去除低浓度、难降解有机物、颗粒物过滤精度、以及消毒副产物（DBPs）前体物控制方面的瓶颈，为引入深度处理技术提供了理论依据。 第二部分：膜分离技术在供水深度处理中的应用 本部分是全书的核心内容之一，详细剖析了当前主流膜分离技术在市政饮用水深度净化中的工程应用、机理及优化策略。 1. 微滤（MF）与超滤（UF）： 深入探讨了MF/UF膜组件的选择（如中空纤维、平板膜）、膜污染（Fouling）的机理分类（物理堵塞、化学吸附、生物粘附），并详细介绍了在线/离线清洗（CIP）的优化配方、操作参数控制（如跨膜压差TMP、给水流速）与膜污染的实时监测方法。强调了如何通过优化预处理工艺（如预氧化、混凝过滤）来延长MF/UF膜的运行周期。 2. 纳滤（NF）与反渗透（RO）： 重点解析了NF技术在去除硬度、有机物（特别是消毒副产物前体物NOM）以及部分无机污染物（如硝酸盐、特定重金属）方面的效能。对于RO技术，本书详细讨论了其在极高标准水质要求（如半导体级用水或特定区域的深度脱盐需求）下的应用，包括抗污染膜元件的设计、高效的预处理组合以及浓水回用与零液体排放（ZLD）的工程实践。特别关注了膜生物反应器（MBR）技术与传统膜技术的集成，分析了其在提高出水水质稳定性和降低污泥产率方面的优势。 3. 膜技术集成与优化设计： 提供了不同膜级联组合（如UF-NF、UF-RO）的设计原则，考虑了能耗、占地面积和一次性投资的平衡。 第三部分：高级氧化工艺（AOPs）的机理、控制与应用 本部分系统介绍了当前用于去除难降解有机污染物（Refractory Organics）的高级氧化技术，这些污染物通常是传统生物法和常规氧化法无法有效去除的。 1. 臭氧氧化（O3）及其强化技术： 详细阐述了臭氧的氧化机理，特别是其与pH、接触时间和有机物浓度的反应动力学。重点讨论了臭氧-生物炭/活性炭（O3/BAC/GAC）组合工艺，用以提高臭氧对特定污染物的去除效率并优化溶解性有机物的后续生物降解性。 2. 紫外（UV）结合氧化技术： 深入分析了UV/H2O2、UV/Cl2等组合工艺中羟基自由基（•OH）的产生效率、寿命及其对微囊藻毒素（如微囊藻毒素LR）和药物残留的降解路径。讨论了紫外灯管的选择（低压、中压）对氧化效率的影响。 3. 电化学氧化与Fenton/类Fenton工艺： 介绍了电催化氧化在去除高浓度有机废水回用领域中的潜力，以及Fenton/类Fenton技术在工业废水预处理和饮用水深度除臭除味方面的应用控制参数（如pH调节、铁源选择）。 第四部分：深度处理技术的耦合与系统集成 本书强调，单一技术难以解决所有问题，成功的供水深度净化依赖于不同技术的合理耦合。本部分详细研究了： 膜生物反应器（MBR）结合臭氧深度处理： 分析了MBR出水作为AOPs进水时的协同效应。 AOPs与活性炭吸附的串联： 探讨了AOPs用于“活化”有机物，提高后续活性炭吸附容量的策略，以控制臭氧或其副产物（如溴酸盐）的生成。 全流程水质风险评估与控制： 引入了基于风险的快速分析工具（如快速吸附指数QAI、生物降解指数BOD/COD比值），指导工程师如何根据原水水质动态调整膜通量、氧化剂量和接触时间，确保系统稳定性和出水水质的持续达标。 第五部分：运行管理、能耗优化与可持续性 最后一部分侧重于工程实践和经济性分析。本书提供了大规模水厂深度处理设施的可靠性设计标准，包括冗余度要求和备用方案。详细分析了膜清洗的化学品消耗与废水处理成本，以及AOPs（特别是臭氧制备）的电耗特性。通过案例研究，展示了如何通过过程分析技术（PAT）和智能控制系统，实现运行成本的最小化，同时提升系统的抗冲击负荷能力，迈向环境友好型和资源节约型的现代化供水管理目标。 --- 本书特色： 强调耦合技术： 不局限于单一技术介绍，重点阐述膜与氧化技术的集成优化设计。 关注新兴污染物： 针对PPCPs和新型藻毒素等前沿水质问题，提供具体的去除策略。 工程应用导向： 结合大量工程参数、运行数据和案例分析，理论与实践紧密结合。
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