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《污水处理工程实践》：高等学校实践教学教材
《都市绿脉：城市供水与污水处理系统规划与运维》 内容简介 本书旨在为读者呈现一个全面、深入且贴合实际的城市供水与污水处理系统知识体系。我们跳脱出单一工程技术的窠臼，着眼于城市这一宏观生命体，将供水与污水处理视为其不可或缺的两条“绿脉”，探讨如何通过科学的规划、精细的管理和创新的技术，构筑起安全、高效、经济且可持续的城市生命支持系统。全书共分为五个章节，层层递进，环环相扣，力求为读者提供一套系统性的解决方案。 第一章：城市生命之源——供水系统规划与保障 本章将深入剖析城市供水系统的核心要素，从源头水体的选择与保护，到水源地建设与管理，再到水质监测与预警机制的建立，为城市的“生命之源”奠定坚实基础。我们将详细阐述不同水源（地表水、地下水、非常规水源）的优劣势分析，以及如何根据当地实际情况进行科学选择。在水源地保护方面，将着重探讨生态环境保护、污染源控制、风险评估与应急预案的制定，确保水源的长久可持续利用。 紧接着，本章将聚焦于供水管网的优化设计与智能化管理。从管径计算、水力分析到材质选择、防腐蚀技术，我们将系统性地介绍管网建设的关键技术和工艺。更重要的是，我们将探讨如何利用先进的监测技术，如漏损监测、水质在线监测、压力监测等，实现管网的精细化管理。通过引入大数据分析和人工智能技术，实现管网的故障预警、水量调度优化、水压平衡控制，最大限度地减少输水过程中的水资源损失，提高供水效率和可靠性。 此外，本章还将关注供水系统的安全保障体系建设。包括二次供水设施的管理与维护、水质消毒工艺的科学选择与运行控制、以及应对突发事件（如自然灾害、人为破坏）的应急供水方案。我们将详细介绍各种消毒方法的原理、优缺点以及适用场景，并强调水质安全的关键控制点。在应急方面，将探讨建立多元化的应急水源、储备充足的应急物资、以及高效的应急响应机制，确保城市在任何情况下都能获得安全可靠的供水。 第二章：城市之净——污水收集与输送系统建设 本章将把目光转向城市的“另一条绿脉”——污水处理系统，从污水收集与输送环节入手，构建起高效、环保的污水收集网络。我们将深入探讨雨污分流制的科学设计与实施，分析其在减轻污水处理厂负荷、改善河湖水体水质方面的关键作用。详细介绍不同分流模式的优劣，以及在老旧城区改造和新建城区规划中实施雨污分流的策略和技术要点。 在污水管网建设方面，本章将重点阐述化粪池、截污纳管、泵站选址与设计等关键环节。我们将详细介绍各类污水管道的材料选择、铺设工艺、以及如何根据地形和地质条件进行优化布局，确保污水能够高效、顺畅地输送到处理设施。同时，我们将关注泵站的设计要点，包括流量计算、扬程确定、设备选型、以及如何降低能耗和运行成本。 本章还将深入探讨污水收集系统的智能化管理与维护。通过部署压力传感器、流量计、液位计等物联网设备，实现对污水管网的实时监测。利用数据分析平台，可以及时发现管网堵塞、渗漏、倒灌等问题，并进行预警和定位。我们将介绍各种管道清淤、修复技术，以及如何通过智能化手段优化清淤计划，延长管网使用寿命，降低运维成本。此外，还将探讨管网溢流控制技术，减少雨季期间污水溢流对环境造成的污染。 第三章：城市之肺——污水处理工艺与技术革新 本章将进入城市污水处理的核心——污水处理工艺。我们将系统性地介绍各种主流的污水处理工艺，包括： 物理处理：格栅、沉砂池、沉淀池等，详细解析其工作原理、设计参数以及运行优化。 生化处理：活性污泥法（包括A/O、A2/O、MBBR等）、厌氧-好氧联合处理、膜生物反应器（MBR）等。我们将深入剖析各种工艺的微生物机理、关键影响因素（如溶解氧、pH值、泥龄等），以及如何通过工艺优化提高脱氮除磷效率，降低能耗。 深度处理：包括消毒（紫外线、臭氧、氯消毒等）、过滤、吸附等。我们将详细介绍不同深度处理工艺的适用范围、技术特点，以及如何根据出水水质要求进行组合选择。 本章将特别强调技术革新在污水处理领域的重要作用。我们将介绍当前前沿的污水处理技术，如： 膜技术在污水处理中的应用：包括超滤、纳滤、反渗透等，及其在提标改造、再生水利用中的潜力。 资源化利用技术：如污泥的厌氧消化、沼气发电、磷回收、氨回收等，探讨如何变废为宝，实现污水处理的循环经济。 新兴的污水处理技术：如人工湿地、植物净化、以及利用微生物修复技术等，介绍其在特定场景下的应用前景。 同时，本章还将关注污水处理厂的能耗优化和智能化运行。通过引入先进的自动化控制系统、变频技术、以及能量回收装置，实现对污水处理厂整体能耗的有效控制。我们将探讨如何利用大数据分析优化曝气系统、推流器等关键设备的运行参数，降低运行成本，提高处理效率。 第四章：绿色循环——再生水利用与污泥资源化 本章将聚焦于城市水资源的可持续利用与废弃物的绿色化处理，重点探讨再生水利用和污泥资源化两大领域。 在再生水利用方面，我们将深入分析不同等级再生水的制备工艺及其适用场景。例如，用于工业冷却、景观用水、农田灌溉等场景的再生水，其制备工艺和水质要求各不相同。我们将详细介绍不同处理工艺（如微滤、超滤、反渗透、紫外消毒等）如何结合，以满足不同用途的再生水水质标准。本章还将探讨再生水利用的政策法规、经济可行性以及公众接受度等问题，并分享国内外成功的再生水利用案例，为读者提供实践指导。 污泥是污水处理过程中产生的必然产物，如何有效处理和资源化利用污泥，是当前城市污水处理面临的重大挑战。本章将详细介绍污泥的处理工艺，包括浓缩、脱水、稳定化（如好氧稳定化、厌氧消化）、以及最终处置（如填埋、焚烧、建材利用等）。更重要的是，我们将重点阐述污泥的资源化利用技术，如： 污泥厌氧消化与沼气利用：深入分析厌氧消化的过程，沼气的收集与利用（发电、供热），以及消化后的残渣（沼渣、沼液）的肥料化利用。 污泥焚烧与能量回收：探讨污泥焚烧的技术要点，以及通过余热回收实现能源再利用的可能性。 污泥建材化利用：介绍将污泥作为建筑材料（如砖、混凝土掺合料）的工艺和应用。 本章将强调污泥资源化利用不仅能够解决污泥的堆积问题，更能变废为宝，创造经济价值，实现城市的可持续发展。 第五章：智慧韧性——系统运维管理与未来展望 本章将从宏观层面，探讨城市供水与污水处理系统的长效运维管理和未来发展趋势。 在运维管理方面，我们将重点介绍风险管理和应急响应体系的建设。包括对系统运行风险的识别、评估和控制，以及建立健全的应急预案，以应对突发性事件（如设备故障、管网破裂、水质污染等），确保城市供水和污水处理系统的安全稳定运行。我们将强调基于状态监测的预测性维护，以及通过信息化手段提升运维效率。 本章还将深入探讨“智慧水务”的概念及其应用。我们将介绍如何通过物联网、大数据、云计算、人工智能等技术，构建智能化、精细化的城市供水与污水处理管理平台。这包括： 水厂的智能化运行：自动化控制、能耗优化、水质预测预警。 管网的智能监测与调度：漏损监测、水质在线监测、水量优化调度。 客户服务的智能化：智能抄表、用水行为分析、信息推送。 此外，本章还将展望城市供水与污水处理系统的未来发展趋势。例如，小而分散的分布式处理模式，以及在海绵城市建设中的作用；微生物群落的精准调控在污水处理中的应用；以及更加注重生态修复和生物多样性保护的理念。我们将探讨如何将这些前沿技术和理念融入到城市水务系统的规划与建设中，最终实现城市水循环的全面优化和可持续发展。 本书特色 系统性与宏观性：本书跳脱出单一技术环节，将供水与污水处理系统置于城市整体发展的宏观视角下，构建了一个完整的知识体系。 实践性与前沿性：在理论阐述的同时，注重结合实际工程案例和最新的技术进展，为读者提供可操作的解决方案和前沿的视野。 融汇贯通：将供水、污水处理、再生水利用、污泥资源化等环节有机结合，强调各环节之间的协同效应和整体优化。 注重智能与可持续：贯穿全书的“智慧”理念和“绿色循环”思想，为读者描绘了未来城市水务发展的蓝图。 本书适合于城市规划师、市政工程师、环境工程师、水务管理者、以及对城市水务系统感兴趣的研究人员和学生阅读。它不仅是一本技术参考手册，更是一份关于城市可持续发展的思考和实践指南。
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