水处理新技术、新工艺与设备（第二版）

本书的主旨是向读者介绍近年来国内外水处理尤其是水污染治理的新技术、新工艺以及相关的水处理设备技术，同时还介绍了市政污泥的处理处置新技术，使读者能够了解当前国内外水及污泥处理技术的新研发成果和工程实践经验。 

本书对近年来出现的水处理新技术做了较为系统的整理，包括超临界水氧化技术、湿式氧化新技术、TiO2光催化氧化技术、膜处理技术、污水生物脱氮除磷新工艺、污水生物处理新工艺、自然生物净化技术、污泥处理处置新技术、管道分质供水技术以及水处理工艺设备等，对这些新技术与新工艺的*研究成果和发展动向也做了阐述。本书可作为高等学校环境科学与工程、市政工程等专业师生的教学参考书，也可作为市政设计研究院、水处理公司技术人员和研究人员在研究新技术、开发新产品时的参考书。

第1章 水处理基本知识及技术发展1

1.1水体水质状况1

1.2水污染物质及危害4

1.2.1固体污染物5

1.2.2有机污染物5

1.2.3油类污染物6

1.2.4有毒污染物6

1.2.5生物污染物6

1.2.6酸碱污染物6

1.2.7营养物质污染物7

1.2.8感官污染物7

1.2.9热污染7

1.3水污染物造成的损失8

1.4水质指标8

1.4.1理化指标8

1.4.2有机污染综合指标及营养盐10

1.4.3生物指标12

1.4.4放射性指标13

1.5常规水处理技术及典型工艺流程13

1.5.1常规给水处理技术及典型工艺流程13

1.5.2常规污废水处理技术及典型工艺流程13

1.6水处理技术的发展25

1.6.1给水处理技术发展25

1.6.2污废水处理技术发展26

1.7我国水处理技术评价与发展方向29

1.7.1我国水处理技术评价29

1.7.2未来饮用水水质主要问题30

1.7.3未来水处理技术与产业的发展方向32

第2章 超临界水氧化技术33

2.1超临界水氧化技术概述33

2.2基本原理34

2.2.1超临界水的概念及性质34

2.2.2超临界水氧化原理及反应机理36

2.3超临界水氧化技术的工艺及反应器37

2.3.1超临界水氧化技术的工艺37

2.3.2超临界水氧化反应器38

2.4超临界水氧化技术的应用及评价40

2.4.1超临界水氧化技术的应用40

2.4.2超临界水氧化技术的评价46

2.4.3超临界水氧化技术的运行成本48

2.5催化超临界水氧化技术48

第3章 湿式氧化新技术50

3.1湿式氧化技术概述50

3.2湿式氧化技术50

3.2.1湿式氧化基本原理50

3.2.2湿式氧化的主要影响因素53

3.3湿式氧化工艺54

3.3.1催化剂的研究进展55

3.3.2催化湿式氧化法与其他方法的协同作用56

3.4湿式氧化法的工程应用57

3.4.1处理染料废水57

3.4.2处理农药废水58

3.4.3处理含酚废水58

3.4.4处理污泥59

3.4.5处理垃圾渗滤液59

3.5湿式氧化技术的评价60

第4章 TiO2光催化氧化技术61

4.1TiO2光催化氧化技术概述61

4.1.1光催化氧化技术概述61

4.1.2光催化氧化技术应用前景63

4.2TiO2光催化氧化技术64

4.2.1TiO2光催化氧化反应机理64

4.2.2TiO2催化剂65

4.2.3光催化反应器70

4.2.4TiO2光催化氧化的影响因素74

4.2.5提高TiO2光催化反应效率的途径76

4.3TiO2光催化氧化在废水处理中的应用80

4.3.1水中有机化合物的光催化降解80

4.3.2水中无机污染物光催化氧化还原83

4.4TiO2光催化氧化在废气治理中的应用83

4.5TiO2光催化氧化的其他应用84

4.6TiO2光催化氧化存在的问题及发展前景展望85

4.6.1TiO2光催化氧化存在的问题85

4.6.2TiO2光催化氧化技术的发展方向及前景展望86

第5章 膜处理技术88

5.1膜式给水处理技术概述88

5.1.1膜分离技术概述88

5.1.2现代组合膜技术在给水处理中的应用90

5.2膜技术在污废水处理中的应用91

5.2.1膜生物处理（MBR）技术概述92

5.2.2膜生物反应器（MBR）的主要类型及各自特点93

5.2.3膜生物反应器的运行控制参数对运行效果的影响97

5.2.4MBR存在的主要问题及对策98

5.3国内外商品化MBR及其应用101

5.3.1国内外商品膜生物反应器101

5.3.2MBR在国内外的工程应用102

5.4MBR技术工程实例105

5.4.1Kubota膜生物反应器与传统工艺相比的优势105

5.4.2Kubota平板膜组件的构成106

5.4.3Kubota平板膜运行107

5.4.4Kubota平板膜的清洗107

5.4.5Porlock污水厂运行效能107

第6章 污水生物脱氮除磷新工艺108

6.1基本原理及影响因素108

6.1.1生物脱氮原理及影响因素108

6.1.2生物除磷基本原理及影响因素110

6.2传统生物脱氮除磷工艺概述111

6.2.1传统生物脱氮除磷工艺111

6.2.2传统生物脱氮除磷工艺存在的问题112

6.3生物脱氮除磷新工艺与新技术112

6.3.1污水生物脱氮新技术112

6.3.2污水生物脱氮除磷新技术与新工艺118

6.4废水生物脱氮除磷技术工程实例121

6.4.1新建污水厂脱氮除磷工艺121

6.4.2传统污水处理厂脱氮除磷改造工艺122

第7章 污水生物处理新工艺124

7.1几种代表性的污水生物处理新工艺124

7.1.1Linpor工艺124

7.1.2曝气生物滤池工艺126

7.1.3生物接触氧化工艺131

7.1.4射流式SBR工艺133

7.1.5Unitank工艺133

7.1.6MSBR(CSBR)工艺134

7.1.7新型UniFed SBR工艺135

7.1.8SBBR工艺137

7.1.9Biolak(百乐克)工艺140

7.1.10厌氧生物处理工艺进展141

7.2其他生物处理新技术144

7.2.1生物技术处理高浓度有机废水144

7.2.2生物速分技术及生物降解粪便处理技术145

7.2.3利用微生物治理水体污染145

7.2.4组合及改造新工艺147

7.2.5一级强化处理工艺148

7.3废水生物处理技术的经济性分析148

7.3.1废水生物处理技术的经济性分析148

7.3.2当前提高生物处理经济性的方法150

7.4生物处理新工艺工程实例151

7.4.1UniFed新型脱氮除磷工艺的应用151

7.4.2气浮-曝气生物滤池-膜生物反应器处理洗浴废水回用工程151

7.4.3Unitank工艺应用152

第8章 自然生物净化技术154

8.1稳定塘污水处理技术154

8.1.1稳定塘污水处理技术概述154

8.1.2稳定塘污水处理技术的应用现状与发展160

8.2好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘162

8.2.1好氧塘的工作原理与设计要求162

8.2.2兼性塘的工作原理与设计要求164

8.2.3厌氧塘的工作原理与设计要求165

8.2.4曝气塘的工作原理与设计要求166

8.3人工湿地处理技术167

8.3.1人工湿地的类型及其特点167

8.3.2人工湿地的应用168

8.4废水土地处理系统170

8.4.1废水土地处理系统概述170

8.4.2废水土地处理系统的类型170

8.4.3土地处理系统的优势和特点173

8.4.4废水土地处理系统各工艺类型比较175

8.4.5废水土地处理系统的规划176

8.5自然生物净化技术工程实例177

8.5.1氧化塘污水处理技术在长春客车厂区的应用177

8.5.2厌氧/接触氧化/稳定塘工艺处理化工制药废水179

8.5.3天津人工湿地处理废水工程180

第9章 污泥处理处置新技术182

9.1污泥处理处置技术概述182

9.1.1我国污水污泥产量182

9.1.2我国污泥处理处置现状183

9.1.3污泥处理处置技术展望183

9.2利用水生蠕虫减量污泥技术184

9.2.1利用蠕虫减量污泥技术研究现状184

9.2.2利用蠕虫减量污泥技术的稳定性研究189

9.3其他污泥减量技术195

9.3.1向污水处理系统投加微生物制剂195

9.3.2解偶联减量剩余污泥技术196

9.3.3剩余污泥零排放的污水处理技术197

9.4剩余污泥处理处置技术198

9.4.1污泥常规处理处置方法198

9.4.2回流污泥溶胞技术减量剩余污泥199

9.4.3污泥资源化、能源化处置新技术201

9.5污泥处理新技术的工程应用202

9.5.1利用蠕虫减量污泥工程应用的技术分析202

9.5.2蠕虫减量污泥工程应用的经济分析203

第10章 管道分质供水技术205

10.1我国管道分质供水的发展概述205

10.2我国管道分质供水的形式205

10.2.1城市管道分质供水205

10.2.2小区管道分质供水206

10.3我国管道分质供水水处理技术206

10.3.1管道分质供水深度处理技术206

10.3.2管道分质供水消毒技术207

10.4管道分质供水系统工艺设计208

10.4.1管道分质供水管网系统设计原理208

10.4.2管道分质供水系统的计算与参数的规格选择210

10.5我国管道分质供水技术的应用前景214

第11章 水处理工艺设备216

11.1曝气装置与设备216

11.1.1鼓风曝气扩散装置216

11.1.2机械曝气设备221

11.2污泥浓缩设备与脱水设备223

11.2.1污泥浓缩设备223

11.2.2污泥脱水设备224

11.3污泥干燥设备与焚化设备229

11.3.1污泥干燥设备229

11.3.2污泥焚化设备230

11.4水处理工艺设备的应用举例233

参考文献235

前言近年来，伴随着经济的发展，污水产生量大幅增加。编者针对我国水体水质及污染现状，对当前我国水处理技术进行分析评价，并介绍水处理技术发展的最新状况，包括给水处理新技术的发展状况、污水处理最新出现的新技术、新系统以及污水处理可持续技术发展的状况及理念，如膜处理技术、TiO2光催化氧化技术、超临界水氧化技术、湿式氧化新技术、自然生物净化技术以及管道分质供水技术等，并指出未来水处理技术及相关产业的发展方向。在介绍新技术和新工艺的时候，特别指出了其各自的局限性和解决方法，并明确尚需解决的问题。伴随着污水处理量的大幅增加，污泥产量也大幅增加。2015年4月国务院发布的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)，对污泥的处理处置提出了严格要求，因此污泥的处理处置成为热点。本书提出了我国污泥处理处置存在的问题以及解决途径，总结归纳了各国污泥资源化、能源化处置新技术，以便读者把引进、消化和改进、创新结合起来并因地制宜地应用。本书的主旨是向读者介绍近年来国内外水处理尤其是水污染治理的新技术、新工艺和相关的水处理设备技术，以及市政污泥的处理处置新技术，使读者能够了解当前国内外水处理及污泥处理技术的最新研发成果和工程实践经验。本书由白润英主编，肖作义、宋蕾副主编，李冶婷、杜晓力、吴贤格参与了本书的编写工作。肖明慧、徐慧、胡文斌参与了资料收集和整理工作，包建伟、陈槟颖、李白月对本书的编写提供了帮助，在此一并表示感谢。本书可作为高等学校环境科学与工程、市政工程等专业师生的教学参考书，也可作为市政设计研究院、水处理公司技术人员和研究人员在研究新技术、开发新产品时的参考书。本书在编写过程中参考引用了一些国内外文献及相关资料，在此对所有作者表示诚挚的谢意。本书所涉及的水处理新技术、新工艺较多，由于编者知识有限，书中可能有疏漏之处，请读者不吝赐教。编者2017年1月第一版前言近年来，水资源的日趋短缺和水环境污染制约了人类社会和经济的可持续发展，严重威胁着人类生存，迫使人们必须认真对待。这一时期，人们在水污染治理方面，做了大量的研究、开发和工程实践，出现了一些比传统处理技术和工艺更加有效的新技术和新工艺。本书的主旨是向读者介绍近年来国内外水处理尤其是水污染治理的新技术、新工艺以及相关的水处理设备技术，同时还介绍了污泥减量新技术，使读者能够了解当前国内外水处理技术的最新研发成果和工程实践经验。编者查阅了相关期刊和文献，跟踪了解水处理技术的发展过程和当前达到的技术水平，对近年来出现的水处理新技术做了较为系统的整理，包括超临界水氧化技术、湿式氧化新技术、光催化氧化技术、膜处理技术、污水生物脱氮除磷新技术、污水生物处理新技术、自然生物净化技术、污泥处理新技术以及管道分质供水技术等。对这些新技术与新工艺的最新研究成果和发展动向也做了一定阐述。在介绍新技术和新工艺的时候，特别指出了其各自的局限性和解决方法，并明确尚需解决的问题，以便读者把引进、消化和改进、创新结合起来并因地制宜地应用。本书由白润英主编，其中第1、8、11章由肖作义编写；第10章由吴贤格编写；第5章第2节、第3节由李冶婷、李刚编写；第7章第1节由魏欣、张宇编写；第6章第2节、第3节由宋蕾、宋虹苇、陈霄编写；第3章第2节由张进、云霞编写、第3节由杜晓力、刘晓霞编写；其余由白润英编写；肖明慧参加绘图及整理文稿的工作。本书可作为高等学校环境科学与工程、市政工程等专业师生的教学参考书，也可作为市政设计研究院、水处理公司技术和研究人员在研究新技术、开发新产品时的参考书。本书在编写过程中参考引用了一些国内外文献及相关资料，在此对所有作者表示诚挚的谢意。本书所涉及的水处理新技术、新工艺较多，由于编者知识有限，书中可能有疏漏之处，请读者不吝赐教。编者2011年11月