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给水排水工程技术发展与应用 本书旨在全面梳理给水排水工程领域的最新技术发展、经典理论及其在工程实践中的应用。内容涵盖从源头取水到末端排水的整个给水排水链条，深入探讨了各类工程环节的关键技术、设计原则、施工工艺以及运行管理。 第一章 绪论：给水排水工程的地位与发展趋势 本章首先阐述了给水排水工程在保障人类健康、促进社会经济发展中的基础性作用。通过回顾历史，追溯给水排水工程从简陋到现代化的演变过程，揭示其技术进步的驱动因素，如人口增长、城市化进程加速、环保意识提升以及科技创新等。重点分析当前全球给水排水工程面临的主要挑战，例如水资源短缺、水污染加剧、基础设施老化、气候变化带来的影响以及可持续发展的要求。在此基础上，展望未来给水排水工程的发展方向，包括智慧水务、海绵城市、低碳环保技术、韧性城市建设以及数字化与智能化在工程设计、施工、运行和管理中的深度应用。 第二章 水源勘探、评价与保护 本章深入探讨了可靠、优质水源的获取。内容包括： 水源勘探技术： 详细介绍地下水勘探（物探、化探、钻探）和地表水勘探（水文地质勘查、水文测量）的方法与技术要领。 水源评价标准： 阐述水源地的水量、水质、供水稳定性评价指标体系，包括枯水流量、丰水流量、水化学特征、微生物指标、重金属含量、有机污染物等。 水源地保护策略： 重点介绍水源地一级、二级保护区的划定原则与管理措施，包括污染源控制、土地利用规划、生态修复以及法律法规的制定与执行。 非常规水源利用： 探讨雨水收集利用、再生水回用、海水淡化等非常规水源的开发技术、经济性与环境影响，以及其在缓解水资源供需矛盾中的作用。 第三章 给水处理工艺与技术 本章系统介绍各类给水处理工艺，旨在从不同污染物的角度，提供全面的处理方案。 预处理技术： 筛滤与格栅： 介绍不同类型格栅（粗格栅、细格栅）的设计参数、运行方式及在去除固体悬浮物中的作用。 曝气： 阐述曝气的作用（去除溶解性气体、氧化铁锰、增加溶解氧）及其工艺（鼓风曝气、机械曝气、喷淋曝气）。 沉淀： 详细介绍平流沉淀、竖流沉淀、辐流沉淀等沉淀池类型的设计计算、水力停留时间和表面负荷等关键参数，以及投加混凝剂对沉淀效果的影响。 混凝与沉淀： 混凝原理： 深入剖析电中和、压缩双电层、吸附架桥、沉淀物网捕等混凝机理。 混凝剂与助凝剂： 介绍常用的无机混凝剂（如硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁）和有机混凝剂（如聚丙烯酰胺）的性能特点、投加方式与控制，以及助凝剂的作用。 絮凝工艺： 探讨快速混合、慢速搅拌（絮凝）的设计要求，强调搅拌强度与时间的匹配。 过滤技术： 快滤池： 介绍粒状滤料（石英砂、无烟煤）的性能、滤层结构、过滤速度、周期产水量等设计要点，以及滤池的冲洗方式（气水反冲、水反冲）。 慢滤池： 阐述慢滤池的原理、结构特点及其在某些特定情况下的应用。 微滤、超滤、纳滤与反渗透： 详细介绍膜过滤技术在去除微小颗粒、胶体、溶解性盐类和分子量级污染物方面的原理、设备选择、运行维护及优缺点。 消毒技术： 氯消毒： 介绍余氯的概念、消毒机理、有效投加量与接触时间，以及氯消毒的优缺点（副产物问题）。 臭氧消毒： 阐述臭氧的氧化能力、消毒机理、臭氧发生器类型、投加与接触设备，以及臭氧消毒的优点（杀菌谱广、不产生卤代消毒副产物）。 紫外线（UV）消毒： 介绍UV消毒的机理、UV光源、剂量控制以及其在低浊度水中的应用。 二氧化氯消毒： 阐述二氧化氯的消毒特性、制备方法、投加与控制，以及其在控制腐殖质消毒副产物方面的优势。 深度处理技术： 活性炭吸附： 介绍颗粒活性炭（GAC）和粉末活性炭（PAC）在去除有机物、色度、嗅味以及某些微量污染物中的应用，以及活性炭的再生与更换。 离子交换： 阐述离子交换树脂的种类、工作原理，以及在软化水、去除重金属等方面的应用。 高级氧化技术（AOPs）： 介绍臭氧/UV、O3/H2O2、 Fenton反应等高级氧化技术在降解难降解有机物、内分泌干扰物等方面的应用原理与工艺。 第四章 供水管网设计与运行 本章关注将净化后的水高效、安全地输送到用户。 管网规划与设计： 管径计算： 介绍水力计算方法（如Hazen-Williams公式、Darcy-Weisbach公式），确定经济管径，满足供水流量和水压要求。 水力分析： 运用水量平衡法、水力梯度法、节点压力法等，分析复杂管网的水力特性。 压力分区与水泵选型： 基于用户需求和地形条件，合理划分压力区域，选择适宜的水泵机组，保证恒定水压。 管材选择： 介绍各类管材（球墨铸铁管、钢管、塑料管等）的性能、适用范围、连接方式及防腐蚀措施。 管网运行与管理： 水质监测与控制： 介绍管网水质监测点设置、监测指标、频率，以及如何通过二次供水设施管理、水质净化等手段维持管网水质。 漏损控制： 阐述漏损的成因，介绍漏损监测技术（如分区计量、声波探测），以及漏损修复与管理策略。 水压管理： 强调合理控制管网压力，减少漏损，延长管道寿命。 应急供水： 制定突发事件（如爆管、污染）下的应急预案，保障供水连续性。 第五章 污水收集与输送 本章聚焦于城市污水从产生点到污水处理厂的收集与输送过程。 污水流量计算： 介绍污水量计算方法，考虑生活污水、工业废水、雨水等构成，以及人口、用水量、排水系数等影响因素。 污水管网设计： 重力流设计： 强调最小流速、最大流速的控制，保证管道自洁能力，防止沉积和冲刷。 压力流设计： 在地形条件受限时，采用污水泵站和压力管道输送污水，介绍泵站设计、管道水力计算。 管材选择： 考虑污水腐蚀性，选择耐腐蚀的管材，如PVC、HDPE、玻璃钢等。 雨水收集与排放： 雨水流量计算： 采用合理的暴雨强度公式和径流系数。 雨水管网设计： 考虑雨污合流制和雨污分流制的特点，设计满足排水需求的雨水管网。 雨水径流污染控制： 介绍初期雨水截流、雨水调蓄等措施，减轻对受纳水体的污染。 污水泵站设计与运行： 介绍泵站选址、集水井设计、水泵选型、控制方式以及日常运行维护。 第六章 污水处理工艺与技术 本章详细介绍污水处理的主要工艺，旨在去除污水中的污染物，达到排放或回用标准。 预处理： 拦污与沉砂： 介绍粗、细格栅，平流沉砂池、曝气沉砂池的作用及设计参数。 沉淀： 介绍初沉池的设计，去除悬浮物和部分有机物。 一级处理： 主要指沉淀过程，去除污水中的不溶解性固体。 二级处理（生物处理）： 活性污泥法： 详细介绍其工艺流程（曝气池、二沉池），微生物的作用机理，影响因素（DO、污泥龄、水力停留时间），以及其变种（A/O、A2/O、SBR法等）。 生物膜法： 介绍生物转盘、生物滤池、接触氧化法等，其特点是微生物附着在填料上进行处理。 厌氧生物处理： 介绍厌氧消化、UASB（上流式厌氧污泥床）等工艺，适用于高浓度有机废水。 三级处理（深度处理）： 营养物去除： 介绍脱氮除磷工艺，如生物硝化反硝化、聚磷菌吸磷等。 过滤： 介绍砂滤、微滤、超滤等，去除悬浮物和胶体。 吸附： 介绍活性炭吸附，去除有机污染物。 膜处理： 介绍膜生物反应器（MBR）、纳滤、反渗透等，实现高精度处理。 污泥处理与处置： 污泥浓缩： 介绍重力浓缩、气浮浓缩等。 污泥脱水： 介绍机械脱水（带式压滤机、离心机）、自然干化等，降低污泥含水率。 污泥处置： 介绍填埋、焚烧、土地利用（改良土壤）以及资源化利用（沼气发电）。 第七章 智慧水务与可持续发展 本章探讨如何利用现代信息技术推动给水排水工程向更智能、更可持续的方向发展。 智慧水务概念与核心技术： 介绍物联网（IoT）、大数据、云计算、人工智能（AI）、地理信息系统（GIS）等技术在给水排水工程中的应用。 智能监测与控制： 阐述传感器网络、SCADA系统在实时监测供水水质、水量、管网压力、污水流量等方面的作用，实现远程控制与自动化运行。 数据分析与决策支持： 利用大数据分析优化管网调度、预测设备故障、评估水质变化趋势，为管理和决策提供科学依据。 数字化设计与施工： 介绍BIM（建筑信息模型）在给水排水工程中的应用，提高设计精度，优化施工流程。 海绵城市理念与技术： 探讨低影响开发（LID）技术，如绿色屋顶、透水铺装、雨水花园、下沉式绿地等，构建能够“呼吸”的城市，实现雨水的自然积存、渗透和净化。 韧性城市建设： 强调给水排水系统在应对气候变化、自然灾害（如洪涝、干旱）等突发事件时的抗压能力和快速恢复能力。 资源化利用与循环经济： 推广污水再生利用、污泥能源化（沼气发电）、废弃物资源化利用等理念，构建水务领域的循环经济模式。 第八章 案例研究与工程实践 本章通过实际工程案例，展示给水排水工程技术的落地应用。将选取国内外典型的给水厂、污水处理厂、供水管网升级改造、海绵城市建设等项目，从设计理念、技术选择、施工难点、运行效果等方面进行深入剖析，提炼工程实践中的经验教训，为读者提供借鉴。 本书内容力求理论与实践相结合，既有系统性的技术阐述，又不乏前沿性的理念探讨，旨在为给水排水工程领域的专业人士、研究人员及相关院校学生提供一本全面、深入、实用的参考资料。
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