现代水处理技术

　　内容提要 本书在全面总结各种水处理系统原理的基础上，介绍了各种水处理设备的构造、运行、控制、维护等方面的内容。具体涵盖了水质稳定的水化学基础，水的澄清，沉淀软化法和除铁除锰除氟方法，污水的生化处理，颗粒滤料过滤，精密过滤、微滤和超滤，反渗透和纳滤脱盐，电渗析、倒极电渗析和电除盐，离子交换法水处理，水的蒸馏法脱盐，微污染水源的饮用水处理，水的循环再利用，水处理加药系统及自动化，环保型水处理系统的选择等方面的内容。本书提出了笔者的观点，介绍了一些工程实例，可以指导工程技术人员解决实际问题，对研究人员开发新的水处理技术和设备也很有帮助。目录 第一章水质稳定的水化学基础1 第一节水中的碳酸平衡1 一、水的ph值1 二、水中碳酸化合物的存在状态1 三、水的ph值与各种碳酸化合物相对 含量间的关系3 四、碳酸平衡与ph值的关系4 五、各种碳酸化合物的计算5 第二节水的ph值调整7 一、ph值调整基本方程式7 二、水的酸化和碱化10 三、水中碳酸物浓度的计算11 四、溶解co2气体的增减12 五、天然水体的中和能力13 六、混合水的ph值14 第三节水的稳定指数14 一、碳酸钙的溶解平衡14 二、水的稳定指数16 三、稳定性调整计算18 第二章水的澄清21 第一节水中悬浮物的预沉21 一、自由沉淀和拥挤沉淀21 二、作为预沉池的自然沉淀池21 三、斜板、斜管沉淀24 四、水中悬浮物的预沉方式和系统选择26 五、井水除砂27 第二节水的混凝27 一、胶体溶液27 二、混凝机理30 三、絮凝动力学30 第三节混凝设备32 一、混合器的主要形式和参数32 二、反应器的主要形式和参数34 第四节混凝药剂35 一、混凝剂、絮凝剂、助凝剂定义35 二、无机混凝剂35 三、有机高分子絮凝剂37 四、合成高分子絮凝剂39 五、微生物絮凝剂41 六、助凝剂41 七、影响混凝的主要因素和工业条件42 第五节细菌的危害和杀菌灭藻44 一、细菌的危害44 二、杀菌消毒剂44 第六节气浮分离47 一、气浮分离的基本原理47 二、加压溶气气浮法49 三、计算方法50 四、加压溶气气浮设备51 第三章沉淀软化法和除铁除锰除氟 方法55 第一节石灰、碳酸钠、氢氧化钠沉淀法55 一、石灰、碳酸钠沉淀法55 二、氢氧化钠沉淀法55 三、石灰处理后的水质56 第二节镁剂除硅59 一、镁剂除硅的机理59 二、 镁剂除硅的系统59 三、镁剂除硅的药剂60 四、保证除硅效果的必要条件60 第三节石灰、苏打、磷酸钠软化62 一、原理62 二、加药量计算63 三、软化系统64 第四节沉淀、澄清设备65 一、цнииia型澄清器65 二、机械加速澄清器73 三、快速反应器74 第五节适应于混凝、澄清、石灰软化及 镁剂除硅的цнии型澄清器78 一、悬浮泥渣的性质78 二、设计原则80 三、设计程序及工艺计算80 第六节干粉加药系统和石灰处理系统84 一、干粉加药系统84 二、石灰处理系统85 第七节除铁、除锰和除氟87 一、除铁87 二、除锰93 三、氟化作用和除氟96 第四章污水的生化处理99 第一节总论99 一、微生物的新陈代谢99 二、微生物生长的营养及影响因素99 三、废水的可生化性100 四、生化法的发展100 第二节活性污泥法101 一、基本原理101 二、基本流程101 三、活性污泥指标101 四、活性污泥法的分类101 五、活性污泥法的参数102 六、曝气设备102 七、曝气池的曝气方式102 第三节生物膜法103 一、基本原理103 二、生物滤池103 三、生物转盘104 第四节厌氧法处理有机污水104 一、厌氧处理的阶段104 二、水解（酸化）好氧生物处理工艺105 第五节废水脱氮除磷技术106 一、硝化过程106 二、反硝化过程107 三、废水生物脱氮工艺107 四、废水生物脱磷工艺107 五、化学法除磷108 第六节曝气生物滤池108 一、下向流曝气生物滤池108 二、上向流曝气式生物滤池（ubaf）109 三、污水生化处理方案的选择109 第七节生物接触氧化法109 一、基本原理110 二、池体结构110 三、接触氧化池的工艺特点111 四、工艺系统及应用111 第八节ab工艺及其改进工艺112 一、ab工艺112 二、ab工艺的改进工艺112 三、ab工艺的特性113 第九节膜分离生物反应器114 第十节城市污水处理工艺综述115 一、一级物理处理115 二、一级强化处理115 三、二级生物处理115 第五章颗粒滤料过滤121 第一节基本原理和分类121 一、基本原理121 二、过滤分类121 三、过滤装置122 第二节单（双）阀滤池和重力式无阀 滤池122 一、单（双）阀滤池122 二、重力式无阀滤池123 第三节重力式三阀自动滤池125 一、工艺特点125 二、设计数据126 三、本体结构及主要技术参数126 四、滤池的运行127 五、滤池的改进129 第四节压力式过滤器130 一、压力式过滤器130 二、直接过滤134 三、双室和卧式过滤器139 第五节过滤器的选择139 第六节各种滤料的标准141 一、滤料及其级配141 二、各种滤料的标准141 三、滤料和承托料的铺装方法144 第七节粒状滤料过滤器的发展和国外 新型过滤器144 一、粒状滤料过滤器的发展和改进途径144 二、国外新型过滤装置145 第八节滤料、粒径、层高和截污能力的 选择及反洗方式146 一、粒状滤料的材料、粒度和滤层高度146 二、二级过滤148 三、过滤器的反洗方式149 第六章精密过滤、微滤和超滤150 第一节精密过滤150 一、精密过滤150 二、滤芯式精密过滤器150 第二节超滤和微滤152 一、超滤152 二、微滤157 三、浓差极化及其防止157 四、膜污染和化学清洗158 五、消毒和灭菌160 第三节kms超滤160 一、过滤模式161 二、清洗程序162 三、kms超滤特点162 四、kms超滤作为前处理的优势163 五、常用kms中空膜管膜面积及产 水量163 第四节超滤的主要性能和应用业绩165 一、主要性能165 二、用kms超滤处理工业废水实例166 第五节超滤的工业系统及其应用170 一、超滤的水通量和预处理170 二、超滤的原则性系统170 三、超滤在工程中的应用实例171 第七章反渗透和纳滤脱盐174 第一节膜法分离和脱盐概述174 一、薄膜过滤174 二、反渗透原理175 三、反渗透过程175 四、反渗透膜元件及组件176 第二节反渗透膜和纳滤膜元件的规格176 一、kms公司反渗透和超滤膜元件规格176 二、日本东丽公司toray反渗透膜181 三、美国陶式公司filmtec反渗透膜 元件181 四、美国海德能公司反渗透膜元件182 第三节反渗透工艺设计要点185 一、给水水质要求185 二、水通量185 三、膜化学清洗的水流量187 四、抗污染膜的选择187 五、膜数量的计算（估算）187 六、膜的回收率187 七、流量187 八、膜的类型188 九、阻垢剂的选择188 十、反渗透进水及浓水成分的注意 事项188 十一、超低压膜的系统设计——关于水 流合理分布的措施189 十二、反渗透系统设计软件191 第四节纳滤192 一、纳滤的性能及应用192 二、美国生产的纳滤膜性能192 三、设计要点194 第五节反渗透、纳滤结垢预测和防垢 处理194 一、膜的污堵194 二、膜结垢的预测计算和防垢处理196 第六节金属氧化物的污染及预处理205 一、铁的化合物205 二、铝的化合物206 三、金属氧化物的清洗206 第七节胶体的预处理206 一、污泥密度指数207 二、预处理208 三、清洗209 第八节微孔过滤（保安）、杀菌和化学 清洗210 一、微孔过滤器和生物污染210 二、决定化学清洗的条件211 三、化学清洗211 四、两家膜公司关于tfc聚酰胺复合 膜组件清洗导则214 第九节反渗透设计216 一、概述216 二、电中性216 三、确定难溶盐的结垢可能性217 第十节海水反渗透脱盐225 一、海水反渗透元件技术指标225 二、海水反渗透脱盐系统的水通量225 三、反渗透的水回收率226 四、海水淡化反渗透应用简况和经济 指标226 第十一节海水反渗透的能量回收228 一、能量回收装置的基本型式228 二、反渗透给水泵参数的选择230 三、海水淡化过程的电耗计算231 四、高效水压能直接转换装置式能量 回收装置232 第十二节反渗透苦咸水脱盐工程实例234 一、杨柳青电厂3×40t/h水处理系统234 二、上海杨树浦电厂3×120t/h水处 理系统235 三、山东某电厂水处理系统235 四、北京首钢焦化厂水处理系统235 五、徐州电厂3×70t/h水处理系统235 第八章电渗析、倒极电渗析和高 纯水电除盐237 第一节电渗析脱盐的理论基础237 一、多层电渗析脱盐原理237 二、膜的极化及其危害238 三、电流效率240 第二节电渗析器的主要规格241 一、电渗析器的型式241 二、单台设备的产水量和脱盐率241 第三节极限电流及其测试242 一、工业设备电渗析器的电压电流特性 曲线和极限电流的确定242 二、工业装置极限电流的测定方法 （电压电流法）242 第四节电渗析脱盐的工艺系统设计243 一、工艺系统的设计内容243 二、电渗析脱盐工艺系统244 三、流程长度和脱盐率的关系247 四、最佳脱盐率和最佳平均电流密度的 选择250 五、电渗析系统主要附属设备的选择252 第五节水的预处理和膜结垢的防止与 去除254 一、电渗析器对进口水的水质要求 指标254 二、水的预处理系统254 三、电渗析器结垢的原因255 四、电渗析器结垢的防止与去除256 第六节电除盐技术258 一、概述258 二、加拿大ｅｃｅｌｌ公司的ｅｄｉ设备259 三、美国ionpure公司的cedi261 四、cedi与edi性能比较262 第九章离子交换法水处理264 第一节离子交换树脂分类及其性能264 一、离子交换树脂的分类264 二、强酸性苯乙烯系阳树脂264 三、强碱性苯乙烯系阴树脂266 四、弱酸性阳树脂268 五、弱碱性阴树脂269 第二节各种离子交换工艺和设备269 一、概述269 二、顺流离子交换271 三、固定式气水顶压和无顶压逆流 再生床275 四、混合床、双流混床282 第三节离子交换脱盐系统288 一、脱盐系统的再生工艺288 二、各种离子交换器工作周期曲线291 三、十个主要的除盐系统295 第十章水的蒸馏法脱盐299 第一节海水淡化技术299 一、海水淡化发展的概况299 二、海水与苦咸水淡化方法及应用299 第二节多级闪蒸淡化302 一、多级闪蒸原理302 二、多级闪蒸器306 三、多级闪蒸海水淡化装置实例307 第三节多效蒸发淡化308 一、多效蒸发淡化原理308 二、多效蒸发的分类309 三、脱盐常用的几种蒸发器312 四、多效蒸发的综合经济指标314 第四节用于发电厂、热电厂或热电联合 造水工程的苦咸水单效、二效和 六效蒸发器315 一、单效蒸发器和二效蒸发器315 二、不同热力制水方式的热经济指标321 三、六效蒸发器323 第十一章微污染水源的饮用水处理327 第一节水源的污染及其危害327 一、微污染水源的水质特点及危害327 二、污染物的种类和各种参数328 第二节生活饮用水的水质标准330 一、饮用水与人体健康330 二、常规水质分析333 第三节有机物的去除333 一、水中有机物的特性333 二、各种处理工艺去除有机物的效果333 三、不同处理单元对不同分子量 有机物的去除334 四、根据原水codmn选择进水工艺335 第四节微污染水源的常规净化技术和 深度处理技术335 一、微污染水源常规净化技术的进展和 局限性335 二、微污染水源饮用水的深度处理技术336 第五节水的预处理技术和强化混凝339 一、水的预处理技术339 二、强化混凝340 第六节生物预处理341 一、采用生物预处理的必要性341 二、生物膜法的性能及特点341 三、弹性立体填料生物接触氧化池342 四、曝气生物滤池344 五、臭氧生物活性炭技术346 第七节提高混凝沉淀、过滤效果的 方法和消毒技术347 一、提高混凝沉淀、过滤效果的方法347 二、消毒技术349 第八节微污染水源饮用水处理的工艺 选择和组合工艺对富营养化水 源的净化349 一、工艺选择349 二、组合工艺的水质净化350 三、富营养化水源饮用水净化工艺的 选择351 第九节工程实例和系统配置352 一、生产矿泉水10t/h和生产纯净水 10t/h的优质饮用水工程352 二、4t/h（96t/d）纯净水工程354 三、10t/h（240t/d）深度预处理、纳滤 优质饮用水工程354 四、小容量用于饮用的纯净水反渗透 系统的配置357 第十二章水的循环再利用358 第一节循环冷却水的浓缩与污垢控制358 一、循环水的浓缩倍率358 二、循环水的水质计算359 三、判断水质结垢或腐蚀的指标360 四、污垢的控制361 第二节动力厂和电厂循环冷却水处理及 节水技术361 一、概述361 二、循环冷却水补充水处理技术362 三、循环冷却水排污水回收处理技术362 四、城市污水再生水的利用技术363 五、工程实例363 第三节动力厂和电厂汽水循环系统中 凝结水的除盐368 一、概述368 二、凝结水除盐工艺368 三、工程实例简介369 第四节水循环再利用的游泳池水处理370 一、游泳池水处理的总则370 二、标准游泳池和跳水池的水处理 系统371 第五节利用循环水系统对污水去除氨氮 （零费用脱氮技术）372 第十三章水处理加药系统及自动化374 第一节计量泵加药系统374 一、往复式药液计量泵374 二、加药计量泵376 第二节水处理加药系统及其自动化376 一、控制原则376 二、加药泵及其配置377 三、水质控制器377 四、计量泵出口管系的安全及其流量 控制执行机构377 五、比例控制和pid混合控制378 第三节真空加氯设备379 一、真空加氯机原理379 二、加氯系统控制应用381 三、加氯系统382 第十四章环保型水处理系统的选择385 第一节采用石灰软化反渗透脱盐系统 用于饮用水和工业用水脱盐385 一、环保型水处理385 二、以城市污水为水源，采用石灰预处 理的反渗透脱盐系统用于处理生活 饮用水386 三、以工业废水为水源经石灰预处理、 砂滤和活性炭过滤后进入反渗透 脱盐，成品水用于工业用水388 第二节反渗透脱盐及其预处理设备的 选择389 一、反渗透膜元件正常运行的条件389 二、超滤和预处理389 三、对微污染水源的前置预处理390 四、用石灰、混凝处理生活污水和工业 废水时水处理厂的出水水质控制和 运行390 五、冷却水再循环系统的浓缩倍率和 反渗透以回用水为水源时浓缩倍率 高的安全措施390 第三节环保型cao·na2co3→uf→ro→ edi水处理脱盐系统392 一、水回收率和浓缩倍率392 二、技术经济评估393 第四节反渗透后、离子交换深度脱盐系 统的选择395 一、中压锅炉补给水：200t/h反渗透加 混床与反渗透加一级除盐的比较395 二、高压锅炉补给水：480t/h水处理工 程反渗透后接混床和接二级除盐系 统的比较396 三、反渗透后接混床与二级离子交换 除盐比较398 第五节电除盐与混床比较398 第六节以石灰软化水作锅炉补给水时炉 内汽水分离系统的选择399 一、动力锅炉水处理399 二、锅炉饱和蒸汽的含盐量399 三、蒸馏法制取纯净水401 主要参考文献402

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