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isbn号码:9780071152341

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• 环境工程
• 环境科学
• 环境技术
• 水处理
• 空气污染
• 固体废物处理
• 可持续发展
• 环境影响评估
• 工程学
• 环境健康

水处理工程师的工具箱：下一代饮用水净化技术深度解析 本书聚焦于当前全球水资源短缺和水质日益复杂的背景下，新兴的、突破性的饮用水处理技术和系统集成方案。它旨在为水务部门的技术决策者、水处理厂的设计师以及环境工程研究人员提供一份详尽的、侧重于实践应用的蓝图。 --- 第一部分：新兴污染物与传统处理的局限性剖析 第一章：全球水文挑战与非常规水源的崛起 本章深入探讨了气候变化、城市化进程加速背景下，地表水和地下水资源面临的压力，以及非常规水源（如再生水、海水淡化、雨洪收集）在未来供水结构中的核心地位。重点分析了传统混凝-沉淀-过滤工艺在处理高有机质、高色度、或富含特定微量元素的非常规水源时的性能瓶颈。 1.1 气候变异性对水源水质的动态影响： 探讨极端天气事件（如干旱、洪水）如何显著改变原水中的溶解性有机碳（DOC）、微生物负荷和新兴污染物的浓度分布。 1.2 再生水回用的水质基准与挑战： 详细对比各国对饮用水级别再生水（Potable Reuse）的水质标准，并分析超滤（UF）和反渗透（RO）膜系统在高回收率运行中面临的浓水管理难题。 1.3 海水淡化能耗的优化路径： 除了基础的膜技术，本章还引入了正渗透（Forward Osmosis, FO）在预处理和低能耗脱盐方面的潜力，以及对膜污染动力学的现场监测方法。 第二章：新一代污染物（CECs）的溯源与风险评估 本章聚焦于那些传统活性污泥法难以有效去除的、对人类健康构成潜在威胁的化学物质。 2.1 内分泌干扰物（EDCs）和药物活性成分（PPCPs）： 详细解析了阿替洛尔、双酚A等典型化合物在典型饮用水源中的迁移路径和环境归趋。重点讨论了如何通过结合高级氧化工艺（AOPs）和生物强化技术，实现对这些“痕量”污染物的有效降解。 2.2 全氟和多氟烷基物质（PFASs）： 鉴于PFASs的持久性和生物累积性，本章专门论述了其在不同水相中的行为特征，并对比了活性炭（GAC/PAC）、离子交换树脂（IX）以及新型吸附剂在去除长链与短链PFASs方面的性能差异和经济性评估。 2.3 微塑料污染的饮用水风险： 探讨了从水体采集、样品前处理到分析检测的全流程标准建立，以及微塑料在传统水处理流程中的截留效率评估模型。 --- 第二部分：突破性净化技术与过程强化 第三章：膜分离技术的深度集成与智能运维 本部分超越了对基础超滤和纳滤的描述，侧重于如何通过集成和优化，提升膜系统的长期稳定性和能效。 3.1 膜生物反应器（MBR）的高级耦合： 探讨了厌氧膜生物反应器（AnMBR）在降低曝气能耗方面的应用，以及MBR系统在处理难降解有机物负荷时的污泥特性演变。重点分析了膜污染的“粘性层”模型和原位清洗（CIP）策略的优化。 3.2 正渗透（FO）在水资源梯级利用中的作用： 详细介绍了FO的“拉力水”（Draw Solution）化学选择，并着重讲解了再生FO膜的工艺，包括磁性吸附技术在去除“拉力水”污染物方面的创新应用。 3.3 膜污染的实时诊断与预测控制： 引入了基于过程分析技术（PAT）的实时传感器网络，通过监测跨膜压差（TMP）的波动模式、浊度变化和表面电位，实现对膜污染的早期预警和自动化反洗周期调整。 第四章：高级氧化与催化降解的效能飞跃 高级氧化是去除持久性有机污染物的关键。本章侧重于高效能、低臭氧/高转化率的氧化技术。 4.1 臭氧-生物炭（O3-Biochar）协同氧化系统： 探讨了生物炭作为多功能催化剂的潜力，它不仅能吸附中间产物，还能促进臭氧的分解产生高活性羟基自由基（·OH），从而提高对内分泌干扰物的去除率。 4.2 电化学氧化（EO）的规模化挑战与对策： 详细分析了DSA电极、硼掺杂金刚石（BDD）电极在水处理中的应用优势，特别是其在无化学药剂投加下的硝酸盐和痕量有机物去除效率，并提出了电极寿命延长和能耗控制的工程化设计参数。 4.3 紫外（UV）-过硫酸盐（PS）激活体系： 比较了不同波长UV光对PS的激活效率，并讨论了在含有高DOC背景水体中，UV穿透深度限制下的反应器设计优化方案。 --- 第三部分：系统集成与可持续性工程 第五章：饮用水消毒副产物（DBPs）的精准控制 传统氯化消毒带来的三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）是饮用水安全关注的焦点。本章致力于如何平衡微生物安全性与DBPs生成风险。 5.1 前处理对DBP前体的去除优化： 论述了通过优化混凝剂的投加量和pH值，最大化去除天然有机物（NOM）中易于氯化的组分，而不是仅仅依赖最终消毒阶段的控制。 5.2 替代性消毒剂的效能与风险分析： 深入比较了氯胺、二氧化氯（ClO2）和紫外线（UV）在不同水质条件下的杀菌效能曲线，并评估了其自身产生的消毒副产物（如溴酸盐在ClO2中的生成）。 5.3 接触时间与温度的耦合模型： 基于现场数据，构建了预测不同消毒剂在输配水管网中DBP生成速率的动力学模型，为二次消毒剂投加点的优化布局提供指导。 第六章：水处理厂的数字化转型与能源自给 可持续水处理不仅仅是去除污染物，更关乎能源和化学品的最小化投入。 6.1 过程控制的数字化孪生（Digital Twin）： 介绍如何为大型水处理厂建立高保真度的数字模型，模拟不同负荷下膜污染、反应动力学和能耗的实时变化，实现预测性维护和参数自动微调。 6.2 污泥能源回收的闭环系统： 探讨了从厌氧消化到沼气净化利用的全过程效率提升。重点关注高级污泥预处理技术（如超声波、热压）如何提高甲烷产率，并论述了燃料电池技术在污泥处理尾气能源化中的前沿应用。 6.3 零液体排放（ZLD）的水回用设计： 针对工业废水处理或特定高盐度水源，分析了多效蒸发（MEE）与膜蒸馏（MD）的混合集成方案，旨在最大限度回收纯水，并将浓缩盐分转化为可回收的工业副产品，实现水资源的完全闭环。 --- 本书的特点在于其对“过程强化”（Process Intensification）和“系统集成”（System Integration）的强调，旨在指导工程师们跳出单一单元操作的局限，构建出更具适应性、更经济高效的下一代水净化基础设施。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种墨绿与泥土色的交织，仿佛能让人闻到雨后泥土的芬芳，立刻将我带入一个充满自然气息的课堂。我得说，这本书的排版布局简直是教科书级别的典范，每一个图表、每一个公式都被精心安置，阅读起来丝毫不觉得拥挤或凌乱。尤其值得称赞的是那些案例分析部分，作者显然花费了大量心血去搜集和整理现实世界中那些错综复杂的环境问题，从工业废水的深度处理到城市化进程中的水资源管理，每一个案例都像一部微型纪录片，详实的数据和清晰的逻辑链条让人不得不佩服。读完第一章，我对“可持续发展”这个看似宏大空泛的词汇有了更具体、更落地的理解，它不再是挂在口号上的漂亮话，而是渗透在每一个工程决策背后的核心理念。那些复杂的化学反应式被配上生动的流程图来解释，即便是初学者也能迅速抓住其精髓。这种将理论深度与直观易懂完美结合的能力，是许多同类书籍望尘莫及的。我感觉自己不是在啃一本枯燥的教材，而是在一位经验丰富的工程师的带领下，进行一场充满探索精神的实地考察。

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这本书的章节组织逻辑简直像是精心编排的交响乐，层层递进，高潮迭起，最终汇集成对整个环境系统工程的宏观把握。起始部分对环境科学基础的铺垫扎实而不冗长，为后续深入的工程技术学习奠定了坚实的理论地基。然后，它巧妙地从水环境、大气环境过渡到固体废物管理，每一个模块之间都有明确的逻辑关联和知识迁移点。最让我感到震撼的是，它在探讨完具体的技术手段之后，总会有一个“伦理与社会责任”的讨论环节。这种将技术能力与道德自觉相结合的教育方式，让我深刻体会到环境工程师的使命感。它引导读者去思考：我们今天所做的每一个处理决定，将如何影响未来世代的生活质量？这种深远的视角，让这本书超越了一本纯粹的技术手册，更像是一部关于我们如何与地球共存的哲学著作。我毫不犹豫地认为，这本书不仅是学习环境工程的必备工具，更是塑造未来环境专业人士价值观的重要指南。

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我必须承认，我是一个对图表阅读能力要求极高的人，很多工程书籍的插图简直是灾难，线条粗糙、标注不清，看得人十分抓狂。然而，这本《Introduction to Environmental Engineering》在视觉传达上达到了一个惊人的高度。那些关于污染物迁移的模型图，每一个箭头、每一个浓度梯度都被渲染得清晰锐利，即便是最复杂的生物降解过程示意图，也能一目了然。它甚至在一些关键的数学推导旁，配上了微小的示意图来解释变量的物理意义，这种“可视化”的努力极大地帮助了我这种偏向视觉学习的读者。而且，这本书的索引做得非常详尽和人性化。我不需要翻阅好几页才能找到一个特定的术语定义，清晰的字母排序和跨页引用功能，让我的查找效率大大提高。这感觉就像是拥有了一位全天候待命的、极其耐心的私人助教，随时准备好为我解释任何模糊不清的概念。这种对阅读体验的极致追求，显示了作者和出版团队对读者群体的深切关怀。

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坦白说，我之前买过几本号称是“入门”的环境工程书籍，结果都成了我书架上的昂贵摆设，因为它们要么过于偏重理论推导而忽略了实际应用，要么就是内容陈旧，完全跟不上行业发展的步伐。这一本完全颠覆了我的预期。它的实用性体现在每一个细节之中。例如，书中的图集部分，收录了大量标准化的图例和符号解释，这对于我这种需要经常与设计图纸打交道的工程师来说，简直是宝藏。我用它对比了几份我手头上的项目设计初稿，发现书中提供的规范参数和设计流程，明显更贴合当前的行业最佳实践。更关键的是，它在处理“不确定性”这一点上做得极其到位。环境工程的现场情况往往充满变数，这本书没有给出万能的公式，而是提供了应对复杂多变的场地条件的决策框架。它教你如何评估风险、如何进行敏感性分析，这种对真实世界复杂性的尊重，是任何一本只关注完美理论的书籍所无法比拟的。每一次查阅，都能找到解决实际难题的钥匙，效率提升不止一个档次。

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翻开这本书的时候，我原本抱着一种“先啃完再说”的功利心态，毕竟环境工程这块头骨硬得很，光是那些流体力学和微生物学的交叉部分就足以让人望而生畏。然而，这本书的处理方式却出乎我的意料——它有着一种近乎诗意的叙事节奏。作者似乎深谙如何将枯燥的工程原理转化为引人入胜的故事。比如，在讨论空气污染控制技术时，它没有堆砌晦涩难懂的参数，而是引入了历史性的工业革命背景，描绘了那些曾经让天空变色的烟囱，然后才逐步引入静电除尘器或洗涤塔的工作原理。这种“先有情境，再谈技术”的手法，极大地降低了我的心理门槛。更让我惊喜的是，它对新兴技术领域的关注度非常高。关于低影响开发（LID）和绿色基础设施的章节，内容新颖且极具前瞻性，简直就是一本未来工程的预演。我尤其喜欢作者在讨论政策法规时所展现出的那种批判性思维，它鼓励读者不只是做执行者，更要做思考者，去质疑现有标准是否足够应对未来的气候变化挑战。这本书的深度，在于它教你如何“思考”工程问题，而不仅仅是如何“计算”工程问题。

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