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出版者:

作者:Michael, A. M./ Khepar, S. D./ Sondhi, S. K.

出品人:

页数:696

译者:

出版时间:2008-5

价格:$ 112.94

装帧:

isbn号码:9780071591201

丛书系列:

图书标签:

• 水井
• 水泵
• 地下水
• 灌溉
• 供水
• 钻井
• 水处理
• 农业
• 工程
• 水资源

深入探索：现代水处理与可持续水资源管理 一、 饮水安全与公共卫生：从历史到前沿 本书致力于深入探讨全球范围内饮用水安全所面临的挑战与最前沿的解决方案。我们不仅仅停留在水质检测的基本层面，而是追溯了人类获取安全饮用水的历史演变，从早期的简单过滤到现代复杂的水净化系统。 1.1 饮用水污染的复杂性与溯源 现代社会中，饮用水源面临的污染威胁是多层次的：微生物污染（细菌、病毒、原生动物）、化学污染物（重金属、农药残留、新兴污染物如微塑料和药物代谢物）以及放射性物质。本书详细分析了每种污染源的迁移路径、环境动力学及其对人体健康的长期影响。特别关注了城市化进程中，地下水和地表水遭受的复合型污染压力。 1.2 消毒技术的革新与优化 消毒是确保饮用水安全的关键环节。我们全面评估了氯化、紫外线（UV）照射和臭氧处理这三大主流技术的优缺点，并深入探讨了它们在不同水质条件下的适用性。重点分析了消毒副产物（DBPs）的形成机理及其控制策略，包括使用更先进的预氧化技术来最小化三卤甲烷的生成。此外，本书还详细介绍了新兴的、非化学性的消毒技术，例如高级氧化过程（AOPs）在去除难降解有机污染物方面的潜力。 1.3 监管框架与全球标准 水安全标准的制定是一个动态且充满争议的领域。本书比较了世界卫生组织（WHO）、美国环境保护署（EPA）和欧盟饮用水指令等主要国际和地区标准的差异与共同点。探讨了“风险评估”在设定饮用水标准中的核心作用，以及如何将科学研究成果有效转化为具有可操作性的公共卫生政策。 --- 二、 进阶水净化技术：效率与可持续性的平衡 水处理技术正在经历一场深刻的变革，核心驱动力在于提高效率、降低能耗并实现更高标准的净化。 2.1 膜分离技术：从宏观到纳米级的筛选 膜技术是现代水处理的基石。本书对微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）进行了详尽的剖析。 机理与应用： 详细阐述了这些膜的孔径分布、材料特性（聚合物、陶瓷）以及驱动压力要求。重点分析了膜污染（Fouling）的机理（如浓差极化、吸附和生物污垢），并介绍了先进的清洗和预处理技术，如磁性纳米粒子辅助清洗。 海水淡化（Desalination）： 专设章节深入研究了反渗透在海水和苦咸水淡化中的应用，包括能耗优化策略、能源回收装置（ERDs）的集成，以及处理高盐度浓水的排放（Brine Management）环境问题。 2.2 颗粒物去除与沉淀/混凝过程的优化 传统的水处理流程依然依赖于高效的颗粒物去除。本书细致分析了混凝过程中的化学反应动力学，包括混凝剂的选择（铝盐、铁盐、聚合物絮凝剂）及其在不同pH值下的性能表现。探讨了超重力沉降和深化澄清技术，以应对水体中高浊度和低可沉降性颗粒的挑战。 2.3 高级氧化过程（AOPs）的实战应用 AOPs（如Fenton、光催化、臭氧-UV组合）被认为是处理内分泌干扰物（EDCs）、药物残留和持久性有机污染物（POPs）的“终极武器”。本书重点分析了不同AOPs产生高活性自由基（如羟基自由基·OH）的效率，以及如何通过反应器设计（如固定床光催化反应器）来实现工业化和规模化应用。 --- 三、 可持续水资源管理与循环经济 水资源短缺的背景要求我们必须超越传统的“取水-处理-排放”模式，转向更加闭环和可持续的管理体系。 3.1 城市污水资源化与再生水利用 再生水（Reuse Water）是未来水安全的重要组成部分。本书系统介绍了从初步处理到深度消毒的再生水处理工艺链，涵盖了膜生物反应器（MBR）、生物活性炭（BAC）滤池等技术。重点探讨了回用标准、公众接受度（Social Acceptance）的构建，以及在农业灌溉、工业冷却和非饮用城市用途中安全实施再生水系统的案例分析。 3.2 雨水收集与分布式水管理 面对极端气候事件导致的洪水和干旱交替，城市海绵系统的建设变得至关重要。本书阐述了绿色基础设施（如透水铺装、绿色屋顶、生物滞留带）在减少地表径流、补充地下水方面的功能。探讨了分布式水管理模式，即在用水点附近进行小规模的水收集和处理，以减轻集中式供水系统的压力。 3.3 水足迹评估与虚拟水贸易 为了实现全球水资源的可持续利用，理解水资源的内在流动至关重要。本书引入了“水足迹”的概念，区分了蓝水、绿水和灰水足迹。通过分析全球农产品和工业品的虚拟水贸易，揭示了发达国家如何通过进口高水足迹产品间接影响发展中国家的水资源压力，并提出了政策建议以促进更负责任的全球水资源消费模式。 --- 四、 水处理设施的数字化与智能化运营 第四次工业革命正将水务行业推向一个数据驱动的时代，预测性维护和实时优化成为可能。 4.1 传感器技术与实时水质监测 详细介绍了最新的水质传感器技术，包括光学传感器、电化学传感器和生物传感器，它们能够实现对pH值、浊度、溶解氧、特定污染物（如氨氮）的连续、实时监测。强调了如何利用物联网（IoT）平台集成这些数据流，为决策者提供即时信息。 4.2 过程控制与人工智能优化 探讨了高级过程控制（APC）在水处理厂中的应用。重点分析了如何利用机器学习算法来预测絮凝剂需求、优化曝气系统能耗、以及预测膜污染爆发的临界点。通过建立数字孪生（Digital Twin）模型，实现对复杂水处理过程的模拟和预测性维护，显著提高运营效率并降低意外停机风险。 4.3 能源效率与碳足迹最小化 水处理是能源密集型产业。本书最后聚焦于如何通过智能泵控系统、厌氧消化污泥产沼气发电、以及优化曝气效率来大幅度降低设施的能源消耗。提出了一系列实现水务设施“近零能耗”或“能源正向”运营的工程策略与管理路径。

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