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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 UASB283

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