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第1篇 基本理论介绍 3

第1章 绪论 3

1.1 21世纪水质科学与工程的发展方向 3

1.1.1 高度重视水资源保护 3

1.1.2 水质标准将更加完善 3

1.1.3 水处理技术的发展趋势 4

1.1.4 水质检测技术快速可造 6

1.1.5 水厂和污水厂控制技术日益提高 6

第2章 水质工程学的基本理论 7

2.1 水溶液的基本性质 7

2.1.1 水合、配合与离子对 7

2.1.2 天然水中的溶解固体 8

2.1.3 水的电导率和电阻率 9

2.1.4 水中阴、阳离子间的关系 10

2.2 反应器与化学反应动力学的基本概念 12

2.2.1 物料衡算和质量传递 12

2.2.2 理想反应器与非理想反应器 13

2.3 水微生物学基础知识 17

2.3.1 微生物生态 17

2.3.2 污染物结构与微生物代谢动力学 18

2.4 水质参数和在线检测技术 20

2.4.1 浊度、悬浮物浓度与悬浮微粒浓度 20

2.4.2 有机物的水质替代参数 23

2.4.3 饮用水水质与健康 24

2.4.4 水质参数的光电检测技术概论 30

2.5 水质标准与水质模型 34

2.5.1 国内外饮用水水质标准概述 34

2.5.2 水体水质基本模型 41

思考题 43

第2篇 物化处理 47

第3章 预处理 47

3.1 格栅的分类与设计 47

3.1.1 格栅的分类 47

3.1.2 格栅的设计 50

3.2 沉砂池的种类与设计 51

3.2.1 平流沉砂池 52

3.2.2 曝气沉砂池 54

3.2.3 钟式沉砂池 55

3.3 沉淀预处理的应用 56

3.4 调节池的分类 57

3.4.1 水量调节池 58

3.4.2 水质调节池 58

3.5 饮用水预处理技术 59

3.5.1 化学预氧化法 59

3.5.2 生物预处理 61

3.5.3 活性炭吸附 61

思考题 62

第4章 颗粒分析与混凝 63

4.1 双电层的构造和界面电位 63

4.1.1 胶体表面电荷的来源和双电层的构造 63

4.1.2 胶体间的相互作用位能和DLVO理论 65

4.1.3 混凝剂的水解反应与混凝机理 66

4.2 絮凝动力学理论 70

4.2.1 异向絮凝动力学模型 70

4.2.2 同向絮凝动力学模型 71

4.2.3 Camp-Stein公式 72

4.2.4 絮凝特性曲线 73

4.3 混凝剂和助凝剂的种类和应用 74

4.3.1 传统铁盐、铝盐混凝剂的应用 74

4.3.2 无机高分子混凝剂 75

4.3.3 有机高分子混凝剂 77

4.3.4 新型无机-有机高分子复合混凝剂的研究进展 78

4.3.5 助凝剂 79

4.3.6 混凝剂的卫生安全性 79

4.4 混凝工艺的工程实践 80

4.4.1 絮凝剂配制投加设备 80

4.4.2 混合设备的设计与计算 82

4.4.3 絮凝池的设计与计算 84

4.4.4 新型组合式絮凝池的研究进展 88

4.5 颗粒分析方法与絮凝过程的自控技术 89

4.5.1 颗粒分析的基本内容 89

4.5.2 絮凝过程的光电检测技术综述 89

4.5.3 絮凝投药自动控制技术与设备 90

思考题 93

第5章 沉淀与气浮 94

5.1 颗粒沉降基本理论 94

5.1.1 颗粒的自由沉降速度 94

5.1.2 自由沉降试验 96

5.1.3 分层沉淀 97

5.1.4 沉淀效率的计算 99

5.2 平流式沉淀池的构造和设计 103

5.2.1 平流式沉淀池的进出水布置 103

5.2.2 平流式沉淀池的排泥设施 105

5.2.3 平流式沉淀池的设计与运行管理 106

5.3 其他沉淀池的设计和计算 107

5.3.1 斜板（管）沉淀池的类型和设计 107

5.3.2 辐流式沉淀池的工作原理与设计 109

5.3.3 其他新型沉淀池的应用 110

5.4 澄清池的原理和设计 112

5.4.1 澄清池的一般工作原理 112

5.4.2 机械搅拌澄清池的设计 112

5.4.3 水力循环澄清池的设计 114

5.4.4 脉冲澄清池与悬浮澄清池的运行特点 114

5.5 浓缩池的理论和设计 116

5.5.1 浓缩池的原理和特点 116

5.5.2 浓缩池的设计 117

5.6 气浮池的设计计算 120

5.6.1 气浮原理概述 120

5.6.2 气浮池的设计 122

5.6.3 吹脱和气提 125

思考题 127

第6章 过滤 128

6.1 过滤理论综述 128

6.1.1 过滤工艺理论的发展历程 128

6.1.2 过滤理论的主要内容 129

6.1.3 迹线分析模型 131

6.2 滤层和承托层 131

6.2.1 滤层综论 131

6.2.2 滤料 132

6.2.3 承托层 136

6.3 滤池的运行方式 137

6.3.1 等速过滤 137

6.3.2 变速过滤 140

6.3.3 滤层负水头 142

6.4 滤池的配水系统 142

6.4.1 配水系统 143

6.4.2 大阻力配水系统 145

6.4.3 小阻力配水系统 146

6.5 滤池的过程控制 149

6.5.1 滤池控制策略 149

6.5.2 液位控制 149

6.5.3 反冲洗控制 150

6.6 普通快滤池的设计计算 155

6.6.1 滤池的面积和滤池的长宽比 156

6.6.2 滤池的深度 157

6.6.3 管廊布置 157

6.6.4 管渠设计流速 159

6.6.5 设计中应注意的问题 159

6.7 其他滤池的特点和应用 159

6.7.1 V型滤池 160

6.7.2 虹吸滤池 161

6.7.3 移动冲洗罩滤池 162

6.7.4 压力滤池 164

6.7.5 多级精细过滤装置 164

思考题 166

第7章 消毒 167

7.1 消毒的基本理论 167

7.2 液氯消毒 168

7.2.1 氯的性质 168

7.2.2 氯消毒作用机理 168

7.2.3 折点加氯法 169

7.2.4 加氯点的确定 170

7.2.5 消毒副产物 170

7.3 其他消毒方法 171

7.3.1 二氧化氯消毒 171

7.3.2 漂白粉和次氯酸钠消毒 172

7.3.3 氯胺消毒 172

7.3.4 臭氧消毒 173

7.3.5 高锰酸钾消毒 173

7.3.6 物理消毒法 174

思考题 174

第8章 吸附 175

8.1 吸附的基本理论 175

8.1.1 吸附类型 175

8.1.2 吸附等温线 176

8.1.3 吸附速率 178

8.1.4 影响吸附的因素 178

8.2 活性炭吸附的理论和设计 180

8.2.1 活性炭的制造 180

8.2.2 活性炭的细孔构造和分布 180

8.2.3 活性炭的表面化学性质 181

8.2.4 活性炭吸附在给水处理中的应用 181

8.2.5 活性炭吸附在废水处理中的应用 181

8.2.6 废水活性炭吸附法处理设计实例 182

8.3 吸附塔的设计 183

8.3.1 吸附工艺 183

8.3.2 吸附塔的设计要点 184

8.3.3 吸附塔的设计方法 185

思考题 187

第9章 其他物化处理方法 188

9.1 萃取 188

9.1.1 基本原理 188

9.1.2 萃取剂的选择与再生 189

9.1.3 萃取工艺过程 189

9.2 蒸馏 190

9.2.1 多效蒸发 190

9.2.2 多级闪蒸 191

9.3 离心分离 192

9.3.1 离心分离原理 192

9.3.2 离心分离设备 192

9.4 氧化还原 195

9.4.1 药剂氧化还原 195

9.4.2 金属还原 196

9.4.3 臭氧氧化 197

9.4.4 空气氧化 198

9.4.5 光氧化 199

9.5 电解 200

9.5.1 概述 200

9.5.2 电解法在水处理中的应用 201

9.6 离子交换 203

9.6.1 离子交换树脂的选择性 203

9.6.2 离子交换法在水处理中的应用 204

思考题 209

第3篇 生物处理 213

第10章 活性污泥法 213

10.1 活性污泥法的基本原理 213

10.1.1 活性污泥法的基本概念与流程 213

10.1.2 活性污泥的形态与活性污泥微生物 214

10.1.3 活性污泥净化反应过程 218

10.1.4 活性污泥净化反应系统的主要控制目标与设计、运行参数 220

10.2 活性污泥动力学基础 221

10.2.1 概述 221

10.2.2 莫诺方程式 222

10.2.3 劳伦斯-麦卡蒂方程式 224

10.2.4 动力学参数的确定 226

10.3 活性污泥处理系统的运行方式 227

10.3.1 传统活性污泥法处理系统 227

10.3.2 阶段曝气活性污泥法系统 228

10.3.3 再生曝气活性污泥法系统 228

10.3.4 生物吸附活性污泥法系统 229

10.3.5 延时曝气活性污泥法系统 230

10.3.6 完全混合活性污泥法系统 230

10.3.7 高负荷活性污泥法系统 231

10.4 活性污泥处理系统新工艺 232

10.4.1 概述 232

10.4.2 氧化沟 232

10.4.3 间歇式活性污泥处理系统 235

10.4.4 AB法污水处理工艺 239

10.5 活性污泥处理系统的工艺设计 241

10.5.1 曝气池的计算与设计 241

10.5.2 曝气系统的计算与设计 244

10.5.3 污泥回流系统的设计与剩余污泥的处置 245

10.5.4 二次沉淀池的计算与设计 247

10.5.5 曝气沉淀池的计算与设计 249

10.5.6 处理水的水质 249

10.6 活性污泥处理系统的维护管理 250

10.6.1 活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化 250

10.6.2 活性污泥处理系统运行效果的检测 252

10.6.3 活性污泥处理系统运行中的异常状况与对策 253

思考题 255

第11章 生物膜法 256

11.1 生物膜法的基本原理 256

11.1.1 生物膜的构造及净化机理 256

11.1.2 生物膜的增长过程 257

11.1.3 生物膜处理法的主要特征 258

11.2 生物滤池的设计计算 258

11.2.1 普通生物滤池 258

11.2.2 高负荷生物滤池 261

11.2.3 塔式生物滤池 265

11.2.4 曝气生物滤池 266

11.3 生物转盘的设计计算 267

11.3.1 生物转盘的构造及净化原理 268

11.3.2 生物转盘系统的特征 268

11.3.3 生物转盘的计算与设计 269

11.4 生物接触氧化 272

11.4.1 概述 272

11.4.2 生物接触氧化池的构造及形式 273

11.4.3 生物接触氧化池的计算 274

11.5 生物流化床 275

11.5.1 概述 275

11.5.2 生物流化床的工艺类型 275

11.5.3 生物流化床技术的特点 276

思考题 276

第12章 厌氧生物处理法 277

12.1 厌氧生物处理法的基本原理 277

12.1.1 基本原理 277

12.1.2 厌氧生物处理的主要特征 278

12.1.3 厌氧消化的影响因素与控制要求 278

12.2 厌氧过程动力学 281

12.3 厌氧活性污泥法 282

12.3.1 普通厌氧消化池 282

12.3.2 厌氧接触法 282

12.3.3 UASB 283

12.3.4 厌氧折流板式反应器（ABR） 285

12.4 厌氧生物膜法 286

12.4.1 厌氧生物滤池 286

12.4.2 厌氧生物转盘 287

12.5 厌氧生物处理的运行管理 287

思考题 288

第13章 污泥的处理及资源化 289

13.1 污泥的分类、性质及性质指标 289

13.1.1 污泥的分类与性质 289

13.1.2 污泥的性质指标 289

13.2 污泥的浓缩 291

13.2.1 污泥重力浓缩 291

13.2.2 污泥气浮浓缩 295

13.2.3 污泥的其他浓缩法 297

13.3 污泥的消化 297

13.3.1 污泥的厌氧消化 297

13.3.2 污泥的好氧消化 305

13.4 污泥脱水与干化 306

13.4.1 机械脱水前的预处理 306

13.4.2 机械脱水的基本原理 308

13.4.3 压滤脱水 309

13.4.4 滚压脱水 309

13.4.5 离心脱水 310

13.4.6 污泥干化 311

13.5 污泥的消毒 311

13.5.1 巴氏消毒法（低热消毒法） 312

13.5.2 石灰稳定法 312

13.5.3 加氯消毒法 312

13.6 污泥资源化技术 312

13.6.1 农肥利用与土地处理 312

13.6.2 污泥堆肥 313

13.6.3 其他方式 314

13.7 污泥减量技术 314

思考题 317

第14章 膜生物反应器 318

14.1 膜生物反应器及其分类 318

14.1.1 膜生物反应器 318

14.1.2 膜生物反应器的分类 318

14.2 膜生物反应器的设计及运行机理 321

14.2.1 膜生物反应器的设计 321

14.2.2 膜生物反应器的运行机理 323

14.3 膜生物反应器特征及膜过滤的影响因素 323

14.4 膜生物反应器处理污水的应用实例 324

14.4.1 膜生物反应器用于处理某石化企业废水实例 325

14.4.2 膜生物反应器处理洗涤、洗浴污水工程实例 326

第4篇 深度处理 331

第15章 污水脱氮除磷技术 331

15.1 污水生物脱氮技术特征 331

15.1.1 生物硝化过程与反硝化过程 331

15.1.2 单级活性污泥脱氮工艺 333

15.2 污水生物除磷技术特征 334

15.2.1 污水生物除磷的机理 334

15.2.2 生物除磷的影响因素 335

15.3 污水生物同步脱氮除磷工艺的选择与设计 336

15.3.1 A-A-O工艺 336

15.3.2 Phoredox工艺 339

15.3.3 UCT工艺 339

15.3.4 VIP工艺 340

15.3.5 其他脱氮除磷工艺 340

思考题 343

第16章 膜分离处理技术 344

16.1 电渗析法 344

16.1.1 电渗析原理及过程 345

16.1.2 电渗析器的构造与组装 346

16.1.3 电渗析法在废水处理中的应用 348

16.2 反渗透 349

16.2.1 渗透现象与渗透压 349

16.2.2 反渗透 350

16.2.3 反渗透膜及其透过机理 350

16.2.4 反渗透装置、工艺流程与布置系统 351

16.2.5 反渗透法在废水处理中的应用 352

16.3 纳滤、超滤和微滤 353

16.3.1 纳滤 353

16.3.2 微滤和超滤 355

16.4 纯水的制备方法 357

思考题 359

第17章 其他深度处理方法 361

17.1 地下水除铁除锰方法 361

17.1.1 地下水除铁方法 361

17.1.2 地下水除锰方法 364

17.2 除氟和除砷技术 365

17.2.1 水的除氟 365

17.2.2 水的除砷 367

17.3 高锰酸钾复合药剂对地表水源处理的应用 369

17.3.1 去除有机物 369

17.3.2 除藻及藻臭 369

17.3.3 去除微污染水的色度与浊度 370

17.3.4 高锰酸钾及PPC与其他方法的联用 370

17.4 纳米技术在水处理中的应用 371

17.4.1 纳米微粒的基本理论 371

17.4.2 半导体纳米颗粒的光催化技术 372

17.4.3 纳米材料的磁性吸附技术 374

17.4.4 纳米材料的吸附与强化絮凝 376

17.5 高级氧化技术的联合应用 377

17.5.1 催化臭氧化 377

17.5.2 臭氧-光催化氧化技术 379

17.5.3 超声-臭氧联用 379

17.5.4 超声-电化学联用 380

17.5.5 超声-光催化联用 381

17.5.6 微波强化光催化氧化技术 382

17.6 新型高效催化氧化技术 383

17.6.1 光催化氧化 383

17.6.2 催化湿式氧化 384

17.6.3 超临界水氧化 385

17.6.4 纳米TiO2光电催化技术 386

17.6.5 超声空化氧化 387

17.6.6 微波氧化 389

思考题 390

第5篇 水厂、污水厂建设与运行管理第18章 水厂的建设和设计 393

18.1 水厂建设的基本内容 393

18.1.1 厂址选择 393

18.1.2 水厂工艺流程选择 393

18.1.3 水处理构筑物类型选择 395

18.1.4 平面布置 395

18.1.5 高程布置 396

18.2 水厂设计和施工基本原则 397

18.2.1 水厂设计原则 397

18.2.2 水厂施工原则 398

18.3 水厂的日常运行管理 399

18.3.1 水厂内控指标 399

18.3.2 水厂生产现场管理 399

18.3.3 水厂现场监测 399

18.3.4 水厂运行控制 400

18.3.5 水量计量设备管理 400

18.3.6 水厂机电设备管理 400

18.3.7 水厂安全生产 401

18.4 给水厂的国内外建设实例 401

18.4.1 狼山水厂平面布置 401

18.4.2 瑞士日内瓦皮约尔水厂 402

思考题 405

第19章 城市污水处理厂设计 406

19.1 污水处理厂设计的基本原则 406

19.1.1 污水处理厂设计内容及设计原则 406

19.1.2 污水处理厂工艺选择 407

19.1.3 污水处理厂选址原则 408

19.2 污水处理厂的平面布置与高程布置 408

19.2.1 污水处理厂的平面布置 408

19.2.2 污水处理厂的高程布置 412

19.3 污水处理厂的运行管理和自动化控制 416

19.3.1 污水处理厂的运行管理 416

19.3.2 污水处理厂运行的自动控制 418

19.4 污水处理厂的国内外建设实例 419

19.4.1 北京市大兴污水处理厂 419

19.4.2 安徽阜阳市某污水处理厂设计 421

19.4.3 美国加州San Jose污水处理厂 422

思考题 426

参考文献 427