水质处理新技术（苏冰琴）

环境保护是我国的基本国策之一，“水质工程学”是21世纪的一门新兴学科。随着国民经济现代化快速发展，以及人民生活水平的大幅提高，人们对于水质处理提出了更高更严的要求，因为水质处理不仅关系到水环境的保护与优化，还直接影响到人们生产和生活的质量与安全。另外，我国是一个水资源不足且分布很不均匀的发展中大国，污水处理的功能正在由处理达标排放的无害化处理方向向处理再用的资源化方向发展。同时，微污染水源水质正在向给水处理传统工艺方法发起挑战。所以，水质处理技术的进一步学习、研究、开发、创新和完善意义重大。

水质处理技术的内涵包括处理的方法、设施、工艺、药剂和材料等方面，其中水质处理方法是核心。

本书共10章，主要介绍了水质处理新技术（共123项），具体包括水质处理方法60个（生物法30个，高级氧化法10个，膜分离和高级还原法8个，电效应等方法5个，磁效应等方法7个），新工艺流程26类，新设施（构筑物、设备、装置）19个以及新药剂和新材料18种。

笔者结合多年来的相关教学和科研工作的内容与实践，并广泛收集查阅有关宝贵资料，按照新技术和新成果两大部分编写了本书，对于水质处理新技术进行逐一重点阐述，旨在力所能及地汇集并传播水质处理新技术，使之更好地为我国的经济建设、人才建设和生态环境建设等服务。

本书由苏冰琴、崔玉川担任主编，余丽担任副主编。具体编写分工如下：第1章由崔玉川编写；第2章由苏冰琴编写；第3章由余丽编写；第4章由崔佳丽编写；第5章和第6章由余丽、苏冰琴、崔佳丽编写；第7章由苏冰琴、刘吉明编写；第8章由崔玉川、王延涛、余丽编写；第9章由崔玉川、刘婷、王延涛编写；第10章由崔玉川、苏冰琴、王延涛编写。全书后由崔玉川、崔佳丽统稿并定稿。

在本书编写过程中，笔者查阅参考了不少中外文献和网络资料，并选择性地列于各章之后，对其作者表示由衷的感谢。另外，宋鑫峂、张霞玲、赵文博、林嘉伟、王健、权晓慧、常占坤等协助笔者认真查找了第10章的参考资料并做了多项工作，深致谢意！

限于编者编写时间及专业知识水平，书中不足和疏漏之处在所难免，敬请读者指教并提出修改建议。

编者

2022年1月于太原

本书以水质处理新技术为主线，主要介绍了水质处理导论、水质生物处理新方法、水质高级氧化处理新方法、水质膜分离和高级还原处理新方法、水质处理电效应等新方法、水质处理磁效应等新方法、水质处理的新工艺流程、水质处理的新设施、水质处理的新药剂和新材料，以及我国水质处理科研新成果及新论文等内容。本书具有较强的系统性、完整性和针对性，可供高等学校环境科学与工程、给排水科学与工程、生态工程及相关专业师生参考，也可供从事废水处理、水污染控制与管理等的工程技术人员、科研人员和管理人员参阅。

本书以水质处理新技术为主线，主要介绍了水质处理导论、水质生物处理新方法、水质高级氧化处理新方法、水质膜分离和高级还原处理新方法、水质处理电效应等新方法、水质处理磁效应等新方法、水质处理的新工艺流程、水质处理的新设施、水质处理的新药剂和新材料，以及我国水质处理科研新成果及新论文等内容。本书具有较强的系统性、完整性和针对性，可供高等学校环境科学与工程、给排水科学与工程、生态工程及相关专业师生参考，也可供从事废水处理、水污染控制与管理等的工程技术人员、科研人员和管理人员参阅。

崔玉川，主要研究方向为水质处理理论与技术、城市与工业节约用水技术与管理，曾任太原理工大学原环境与市政工程系主任、全国高等院校给水排水工程学科专业指导委员会委员、中国土木工程学会给水排水学会理事、山西省锅炉水处理学会副理事长、太原智林节水技术研究所所长等。1993年获得享受政府特殊津贴。2000年被建设部科技司及全国给排水学会确认为“中国水工业有影响的专家学者”。2017年荣获年度中国老科技工作者协会奖。

第1章水质处理导论

1.1水的类别001

1.1.1按自然循环系统分类001

1.1.2按社会循环系统分类002

1.1.3工业用水分类003

1.2水质指标004

1.2.1水质及其指标的含义004

1.2.2水质指标的类别004

1.2.3水的含盐量、溶解固体与矿化度005

1.2.4水质指标的替代参数005

1.3水质处理的意义008

1.3.1水质处理的内涵及类型008

1.3.2水质处理的目的作用008

1.4水质处理技术的组成008

1.5水质处理的方法类别009

1.5.1给水处理009

1.5.2污水处理010

1.6水质处理的未来013

参考文献013

第2章水质生物处理新方法

2.1好氧生物处理方法014

2.1.1复合式生物处理法014

2.1.2联合生物处理法021

2.1.3曝气生物滤池024

2.1.4微孔膜生物反应器028

2.1.5百乐卡法029

2.1.6膜生物反应器032

2.2厌氧生物处理方法037

2.2.1概述037

2.2.2颗粒污泥膨胀床反应器038

2.2.3内循环反应器039

2.2.4生物膜气提反应器041

2.2.5强化厌氧生物处理技术043

2.3生物脱氮新方法044

2.3.1同步硝化-反硝化044

2.3.2短程硝化-反硝化046

2.3.3厌氧氨氧化047

2.3.4好氧反硝化048

2.3.5EM脱氮技术049

2.3.6电极生物膜反硝化技术051

2.3.7生物膜脱氮工艺056

2.3.8OCO法与OOC法057

2.3.9AOR法与AOE法059

2.4其他生物处理新方法060

2.4.1菌-藻共生生物膜技术060

2.4.2生物强化（固定化）技术063

2.4.3耦合生物处理技术066

2.4.4超声波强化生物处理技术069

参考文献070

第3章水质高级氧化处理新方法

3.1MicroFA四相催化氧化法073

3.1.1概述073

3.1.2原理073

3.1.3特点074

3.1.4应用075

3.2光催化氧化法075

3.2.1概述075

3.2.2原理075

3.2.3特点076

3.2.4循环式异相光催化氧化法076

3.2.5石墨烯光催化氧化法077

3.3电子束辐照法080

3.3.1概述080

3.3.2原理081

3.3.3特点081

3.3.4应用081

3.4超临界水氧化法084

3.4.1概述084

3.4.2原理084

3.4.3特点085

3.4.4应用085

3.5湿式氧化法086

3.5.1概述086

3.5.2原理087

3.5.3特点089

3.5.4催化湿式氧化反应设备090

3.5.5第三代湿式氧化技术090

3.5.6微通道催化湿式氧化091

3.5.7应用092

3.6催化湿式过氧化氢氧化法092

3.6.1概述092

3.6.2原理093

3.6.3特点095

3.6.4反应影响因素095

3.6.5应用097

3.7UV/O3氧化法098

3.7.1概述098

3.7.2原理098

3.7.3特点099

3.7.4应用099

3.7.5UV/O3催化氧化技术研究进展100

3.7.6UV-MicroO3技术101

3.8O3/芬顿法102

3.8.1概述102

3.8.2原理102

3.8.3应用103

3.9高级氧化-生化法103

3.9.1概念103

3.9.2臭氧-生物法组合技术104

3.9.3芬顿-生物法组合技术105

3.9.4光氧化-生物法组合技术105

3.9.5生化-高级氧化法106

3.10臭氧混凝气浮多元耦合法108

3.10.1概述108

3.10.2原理109

3.10.3特点110

3.10.4应用111

参考文献113

第4章水质膜分离和高级还原处理新方法

4.1膜分离法118

4.1.1分类118

4.1.2应用124

4.1.3存在问题126

4.2高级还原处理法127

4.2.1概述127

4.2.2紫外/亚硫酸盐高级还原法128

4.2.3紫外/连二亚硫酸盐高级还原法130

4.2.4其他高级还原法131

4.2.5还原剂131

4.2.6反应影响因素132

4.2.7应用134

参考文献136

第5章水质处理电效应等新方法

5.1电絮凝法139

5.1.1概述139

5.1.2原理139

5.1.3特点140

5.1.4影响因素140

5.1.5应用141

5.2电容去离子技术142

5.2.1概述142

5.2.2原理142

5.2.3电极材料143

5.2.4电极成型方式145

5.2.5应用146

5.3电磁处理技术146

5.3.1概述146

5.3.2电磁变频反应器原理147

5.3.3反应器运行的影响因素147

5.3.4电磁变频技术的除垢与除藻148

5.4生物电化学系统强化处理150

5.4.1概述150

5.4.2原理150

5.4.3处理效率的影响因素151

5.4.4应用152

5.4.5用于污水处理时的限制因素155

5.5铁碳微电解法157

5.5.1概述157

5.5.2原理157

5.5.3特点158

5.5.4应用159

参考文献160

第6章水质处理磁效应等新方法

6.1磁絮凝法164

6.1.1概述164

6.1.2机理164

6.1.3特点165

6.1.4应用165

6.1.5耦合技术166

6.2超导磁分离技术167

6.2.1概述167

6.2.2原理168

6.2.3特点168

6.2.4应用168

6.3纳米气泡技术-水力空化法170

6.3.1纳米气泡技术170

6.3.2水力空化法170

6.4低温等离子技术172

6.4.1概述172

6.4.2特点172

6.4.3应用173

6.5气凝胶吸附技术174

6.5.1概述174

6.5.2原理174

6.5.3特点175

6.5.4应用175

6.6超声波技术176

6.6.1概述176

6.6.2原理176

6.6.3特点177

6.6.4影响因素177

6.6.5应用178

6.7压缩蒸发法178

6.7.1概述178

6.7.2原理178

6.7.3特点179

6.7.4应用180

参考文献181

第7章水质处理的新工艺流程

7.1给水处理工艺系统185

7.1.1水源为地表水的处理工艺185

7.1.2特种水质水源的处理工艺187

7.1.3微污染水源水的处理工艺192

7.2饮用纯净水处理工艺201

7.2.1纯净水水源与处理目标201

7.2.2纯净水处理工艺201

7.3水的除盐工艺系统203

7.3.1水的除盐工艺概述203

7.3.2水的除盐工艺类型204

7.4强化污水一级处理工艺216

7.4.1AB法的A段217

7.4.2水解（酸化）工艺218

7.4.3化学-生物联合絮凝沉淀工艺218

7.5污水常规处理新工艺流程222

7.5.1百乐卡工艺222

7.5.2复合生物处理工艺222

7.5.3曝气生物滤池工艺225

7.5.4膜生物反应器工艺226

7.5.5厌氧生物处理工艺228

7.5.6厌氧-好氧生物处理联合工艺230

7.5.7生物膜与活性污泥的联合处理工艺236

7.6高级氧化处理工艺流程236

7.6.1臭氧氧化工艺236

7.6.2光化学氧化工艺237

7.6.3湿式氧化工艺239

7.6.4超临界水氧化工艺239

7.6.5Fenton氧化工艺241

7.6.6高梯度磁分离工艺241

7.7污水脱氮除磷工艺流程242

7.7.1改良Bardenpho工艺242

7.7.2改良A2/O工艺242

7.7.3UCT工艺244

7.7.4VIP工艺244

7.7.5BCFS工艺245

7.7.6氧化沟工艺245

7.7.7SBR变形工艺250

7.7.8改良型AB法工艺258

7.8污（废）水深度处理回用工艺流程260

7.8.1城市污水深度处理回用工艺261

7.8.2工业废水深度处理回用工艺269

参考文献274

第8章水质处理的新设施

8.1絮凝处理新型构筑物276

8.1.1自旋式微涡流絮凝池276

8.1.2水力旋流网格絮凝池277

8.2沉淀处理新构筑物278

8.2.1侧向流倒V形斜板沉淀池278

8.2.2水平管沉淀池281

8.2.3高密度沉淀池282

8.2.4加砂高速沉淀池283

8.2.5磁混凝沉淀池285

8.3过滤处理新型构筑物与设备287

8.3.1流动床滤池287

8.3.2翻板滤池288

8.3.3Denifor V（深度脱氮V形滤池）291

8.3.4U形生物滤池291

8.3.5BIOLEX高速轻质填料生物反应器292

8.3.6GXL型高效自清洗过滤器292

8.3.7GQL型纤维过滤器293

8.3.8浮滤池294

8.3.9反硝化深床滤池297

8.4污（废）水一体化处理装置300

8.4.1SMD埋地式污水处理装置300

8.4.2电镀废水生物反应器302

8.5生化处理曝气设备303

参考文献307

第9章水质处理的新药剂和新材料

9.1水质处理的药剂类别308

9.1.1生活饮用水处理药剂308

9.1.2工业生产用水处理药剂308

9.1.3污（废）水处理药剂308

9.1.4海水淡化处理药剂308

9.2水质处理的新药剂309

9.2.1絮凝剂309

9.2.2杀菌剂310

9.2.3阻垢剂311

9.2.4缓蚀剂312

9.2.5消泡剂312

9.2.6反硝化外加新型碳源313

9.2.7新型除磷药剂314

9.3水质处理的新材料315

9.3.1合金滤料315

9.3.2活性炭纤维316

9.3.3纳滤膜317

9.3.4MIEX树脂318

9.3.5SL新型复合填料319

9.3.6MBBR填料320

9.3.7LEVAPOR悬浮填料320

参考文献321

第10章我国水质处理科研新成果及新论文

10.1水质处理的科研新成果322

10.1.1水质处理科研新成果322

10.1.2省部级水质处理科研新成果325

10.2水质处理的博士论文329

10.3中文核心期刊发表的水质处理的研究论文332

10.4水质处理的综述性领航新思维论文338

本书以水质处理新技术为主线，主要介绍了水质处理导论、水质生物处理新方法、水质高级氧化处理新方法、水质膜分离和高级还原处理新方法、水质处理电效应等新方法、水质处理磁效应等新方法、水质处理的新工艺流程、水质处理的新设施、水质处理的新药剂和新材料，以及我国水质处理科研新成果及新论文等内容。本书具有较强的系统性、完整性和针对性，可供高等学校环境科学与工程、给排水科学与工程、生态工程及相关专业师生参考，也可供从事废水处理、水污染控制与管理等的工程技术人员、科研人员和管理人员参阅。

崔玉川，主要研究方向为水质处理理论与技术、城市与工业节约用水技术与管理，曾任太原理工大学原环境与市政工程系主任、全国高等院校给水排水工程学科专业指导委员会委员、中国土木工程学会给水排水学会理事、山西省锅炉水处理学会副理事长、太原智林节水技术研究所所长等。1993年获得享受政府特殊津贴。2000年被建设部科技司及全国给排水学会确认为“中国水工业有影响的专家学者”。2017年荣获年度中国老科技工作者协会奖。