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This brand new manual provides thorough coverage of water membrane science, concepts, and theory. Chapters discuss membrane applications, testing of membrane systems, design concepts and operations, costs, residuals, plus the various manufactures. The final chapter covers future trends in low-pressure membranes followed by extensive tables and figures.
现代水处理技术：从混凝沉淀到深度氧化工艺 本书导读 本书旨在全面梳理和深入探讨现代饮用水处理领域的核心技术与前沿进展，重点聚焦于传统水处理工艺的优化、新型物化处理技术的引入，以及对新兴污染物的高效去除策略。不同于侧重于特定膜分离技术的著作，本书构建了一个涵盖水净化全流程的知识体系，强调系统集成与工艺协同效应。 第一章：饮用水源特性与水质挑战的演变 本章首先对全球范围内地表水和地下水的水化学特征进行详尽的分类描述。我们细致分析了影响水处理工艺选择的关键水质参数，包括浊度、pH值、有机物（如天然有机物TOC和腐殖酸）、无机阴离子、重金属、以及微生物负荷的季节性变化规律。 重点讨论了当前饮用水安全面临的“新挑战”。这包括： 1. 微量有机污染物的持久性与毒性： 关注新兴污染物（CECs），如药物残留物（PPCPs）、个人护理产品（PCPs）、内分泌干扰物（EDCs）和农用化学品在水源中的检出频率和浓度水平。 2. 藻毒素的威胁： 深入探讨蓝绿藻水华爆发的频率增加及其产生的微囊藻毒素（Microcystins）和圆柱藻毒素（Cylindrospermopsins）的去除难度。 3. 消毒副产物（DBPs）的前体控制： 分析有机前体物与消毒剂反应的动力学模型，强调源头控制的重要性。 第二章：基础物化处理工艺的优化与强化 本章对饮用水处理的基石——混凝、絮凝与沉淀技术进行了深入的重新审视和优化研究。 1. 混凝理论与实践的深化： 不仅限于传统的硫酸铝和三氯化铁应用，本书详细比较了聚氯化铝（PAC）、聚硫酸铁（PFS）等高性能无机混凝剂的性能差异，并引入了基于zeta电位和沉降速率的优化控制策略。特别讨论了在低温或高有机质水体中，混凝效率下降的应对措施，如预氧化与混凝的耦合。 2. 絮凝过程的动力学建模： 分析了高分子絮凝剂（阴离子、阳离子和非离子聚合物）在不同剪切速率下的絮凝效果，并引入了颗粒接触角度和絮凝网络结构强度的量化评估方法。 3. 沉淀与澄清技术： 详述了斜板沉淀池、隔板沉淀池的设计参数，并着重介绍了沉淀池水力停留时间（HRT）对后续过滤负荷的影响，探讨了如何通过优化沉淀出水水质，有效延长后续过滤周期的技术路径。 第三章：颗粒介质过滤与快速滤池性能提升 过滤是去除混凝沉淀后残留悬浮物和部分微生物的关键步骤。本章侧重于颗粒过滤介质的选择、操作控制及再生。 1. 滤料的选择与优化： 对比了石英砂、无烟煤（Anthracite）、石榴石等不同滤料的物理特性（比重、磨圆度、粒径分布），及其对滤床水头损失和截留效率的影响。 2. 滤池运行管理： 详细阐述了快速砂滤池的运行周期控制，包括滤速对出水浊度的敏感性分析。重点讲解了反冲洗过程的优化，特别是同步气水反冲洗技术，以最小化滤料损失和水耗，恢复滤床的渗透性。 3. 双层/多层滤池的设计与应用： 介绍了如何通过分层滤料配置，实现深层渗透和高效截污，从而提高滤池的抗冲击负荷能力，特别是在藻类爆发期的应用价值。 第四章：消毒工艺的选择、效能与二次污染控制 消毒是确保微生物安全的核心环节，本章聚焦于氯消毒体系的优化管理及非氯消毒技术的应用潜力。 1. 氯消毒动力学与残留控制： 深入分析游离余氯、化合余氯的生成与衰减过程，探讨了pH值、温度和TOC对氯反应速率的影响。重点讨论了如何通过精确投加，在满足微生物灭活要求的同时，将DBP（三卤甲烷TTHMs和卤乙酸HAAs）的生成量控制在法规限值内。 2. 非氯消毒技术评估： 全面评估了二氧化氯（ClO2）、臭氧（O3）和紫外线（UV）消毒的优缺点。 臭氧： 分析了臭氧的氧化潜力，它在去除TOC和特定微量有机物方面的优势，以及与生物活性炭（BAC）结合的深度净化策略。 紫外线： 阐述了UV剂量对隐孢子虫（Cryptosporidium）和贾第鞭毛虫（Giardia）灭活的效能，并讨论了水体浊度和UV透过率对消毒效果的影响。 第五章：水处理系统的耦合、集成与智慧管理 本章超越单一单元操作的讨论，转向系统集成和智能化运营。 1. 工艺串联与协同效应： 分析了预氧化-混凝-沉淀-过滤-深度处理（如活性炭吸附或膜处理）的优化组合。例如，臭氧预氧化如何改善后续混凝效果，或如何通过生物稳定化处理降低腐殖质的生物降解性，减少二次生物污染。 2. 活性炭吸附技术（GAC/PAC）： 重点讨论了颗粒活性炭（GAC）和粉末活性炭（PAC）在去除特定有机污染物方面的吸附机制、再生技术和经济性评估。 3. 水质在线监测与过程控制（TOC/SUVA/SDI）： 强调了利用在线监测数据（如紫外吸收比SUVA、溶解有机碳TOC和沉积密度指数SDI）对工艺状态进行实时诊断和反馈控制，实现水厂的自动化、高效化运行。 结论：面向未来的饮用水安全保障体系 本书总结了现代水处理技术的发展趋势，强调了风险评估（Water Safety Plans）在饮用水安全管理中的核心地位，并展望了在气候变化和水资源压力下，水处理技术向更高效率、更低能耗、更强适应性方向发展的方向。本书为水务工程师、环境科学家和水处理规划师提供了一套系统、实用的技术参考和决策支持框架。
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