水污染控制工程导学

水是生命之源，孕育和滋养了地球上的一切生物。但是，能供人类直接取用的淡水资源却少之又少。进入21世纪以来，随着我国城市化进程的加速以及社会经济的发展，由此引发的水资源短缺、水环境污染等问题日益严重，许多城市都饱尝了供水不足和水质污染的双重苦果，水环境的恶化已成为生命健康头上的“达摩克利斯”之剑。在此情景下，寻找化解水危机的技术和方法便成了一项复杂的系统工程。目前的解决手段主要是两个方面：一是加强对现有水资源的保护，大力发展和使用节水设备以及建设节水工程项目；二是加强对污水处理的力度，在污水处理理论和技术方面不断创新，并运用到工艺设计中，提高污水处理效果，发展和强化再生水回用技术。因此，全面深入地了解和掌握水污染控制技术和原理，解决我国面临的水污染问题，已成为环境工程专业人员的重要使命。同时，保护和珍惜使用水资源，也是整个社会的共同职责。

本书主要面对环境科学与工程及其相关专业的本科、大专学生及社会学习者，其内容主要基于智慧树MOOC资源《水污染“你”控吗？》，整门课程以OBE（Outcome Based Education成果导向教育）工程教育模式为导向，采用混合式教学方法，其中在线课程包括7章87个知识点，旨在运用简单的表述和部分典型案例，使读者能够循序渐进地了解和掌握污水处理的基本技术和原理。本书在编写的过程中，将每一节内容分为“知识点挖掘、归纳总结、知识拓展、知识回顾”四个部分。其中“知识点挖掘”和“知识回顾”较为简单，可作为课前预习基本知识之用，“归纳总结”“知识拓展”相对较难，可作为课后复习及知识延伸之用。通过对污水处理技术知识点的学习，使读者能够较为全面地了解和掌握城市生活污水及各类工业废水的物理、化学、物理化学、生物等处理方法的基本原理和工艺技术。另外，培养读者独立分析和解决水处理及环境保护问题的基本素质与创新能力，为从事水污染治理技术的工程设计、科学研究、环境管理等奠定良好基础，使读者在掌握水污染控制基本理论的同时，获得解决实际水污染问题的能力。

本书由贵州理工学院李桂贤、余韬、李怡三人共同担任主编，张洋、刘丽梅、唐雅琴三位老师也参加了部分编写工作。各章编写人的具体分工为：李桂贤（第1章、第3章、第5章）；余韬（前言、第2章）；李怡（第4章、第7章）；张洋（第6章），刘丽梅、唐雅琴两位老师参与了视频及答案的录制整理工作。

由于本书编者水平有限，文中存在疏漏和不当之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

编者

2020.05

本书习题均为配套慕课《水污染控制工程》，按照慕课内容知识结构共分7章，每章习题按照知识点挖掘、知识拓展两部分展开。从第1章总论切入，不溶态污染物的分离技术、污染物的生物化学转化法、污染物的化学转化技术、溶解态污染物的物理化学分离技术、废水的脱氮除磷技术、污泥处理与处置技术等七章的配套习题。为巩固慕课学习的效果，按照慕课讲授顺序编写，同时附有二维码扫描，便于知识点的巩固与复习。书后配套习题答案，扫描二维码即可获取。

本书适合普通高等院校环境类本科生配套学习使用，还可供对环境保护有兴趣的学习者参考。

第1章总论 001

1.1走进水环境001

1.2水污染防治基础知识003

1.2.1污染物与污染指标003

1.2.2废水水质控制标准及方法006

1.2.3废水处理系统及水量调节与水质均化008

第2章不溶态污染物的分离技术 010

2.1重力沉降法010

2.1.1重力沉降法概念及分类010

2.1.2沉砂池（一）013

2.1.3沉砂池（二）015

2.1.4沉淀池功能及分类018

2.1.5平流沉淀池020

2.1.6辐流沉淀池022

2.1.7竖流沉淀池024

2.1.8斜板和斜管沉淀池026

2.2混凝澄清法028

2.2.1胶体结构028

2.2.2混凝机理030

2.2.3混凝剂及其作用机理032

2.2.4混凝条件及混凝试验034

2.2.5混凝工艺和设备036

2.3浮力浮上法038

2.3.1浮力浮上法的原理038

2.3.2气浮的运用041

2.4格栅043

2.4.1格栅的结构及分类043

2.4.2格栅的设计045

2.5过滤046

第3章污染物的生物化学转化法 050

3.1活性污泥法050

3.1.1废水生物处理050

3.1.2活性污泥法基本原理（一）——活性污泥法概念052

3.1.3活性污泥法基本原理（二）——活性污泥法的性能指标及影响因素054

3.1.4活性污泥法基本原理（三）——活性污泥法主要设计和运行参数056

3.1.5活性污泥降解有机物的规律（一）——生物处理动力学模型057

3.1.6活性污泥降解有机物的规律（二）——动力学模型的应用059

3.1.7活性污泥法运行方式060

3.1.8曝气原理与曝气池结构063

3.1.9活性污泥法系统的工艺设计065

3.1.10活性污泥法案例067

3.2生物膜法068

3.2.1生物膜法基本原理068

3.2.2普通生物滤池070

3.2.3生物转盘072

3.2.4接触氧化法074

3.2.5生物膜法案例076

3.3厌氧生物处理法077

3.3.1厌氧消化原理077

3.3.2厌氧消化工艺设备079

3.3.3厌氧生物处理法案例081

3.4自然条件下的生物处理法082

3.4.1自然条件下的生物处理法082

3.4.2自然条件下的生物处理法案例085

第4章污染物的化学转化技术 087

4.1中和法087

4.1.1中和法的基本概念087

4.1.2投药中和法089

4.1.3过滤中和法091

4.2化学沉淀法093

4.3化学氧化法096

4.3.1氧化还原法基本概念096

4.3.2臭氧氧化法098

4.3.3空气氧化法100

4.3.4氯氧化法102

4.4化学还原法103

4.5电化学法105

4.6高级氧化法108

4.6.1高级氧化法的基本概念108

4.6.2高级氧化技术应用110

4.7化学消毒法112

4.7.1化学消毒法基本概念112

4.7.2氯消毒法114

4.7.3余氯的脱除118

第5章溶解态污染物的物理化学分离技术 120

5.1吸附法120

5.1.1吸附基本原理120

5.1.2吸附工艺过程及设备123

5.1.3吸附法在废水处理中的应用127

5.2离子交换法127

5.2.1离子交换基本原理127

5.2.2离子交换工艺过程及设备130

5.2.3离子交换法在废水处理中的应用133

5.3膜分离法134

5.3.1扩散渗析法134

5.3.2电渗析法136

5.3.3反渗透法139

5.4溶解态污染物的其他分离方法——萃取法140

第6章废水的脱氮除磷技术 143

6.1氮的去除143

6.1.1氮的去除概述143

6.1.2物化法脱氮145

6.1.3生物脱氮原理（一）146

6.1.4生物脱氮原理（二）149

6.1.5生物脱氮原理（三）151

6.1.6生物脱氮工艺（一）154

6.1.7生物脱氮工艺（二）156

6.2磷的去除158

6.2.1概述及化学除磷158

6.2.2生物除磷原理160

6.2.3生物除磷工艺162

6.3废水生物脱氮除磷技术164

6.3.1废水生物脱氮除磷工艺（一）164

6.3.2废水生物脱氮除磷工艺（二）167

第7章污泥处理与处置技术 170

7.1污泥概述170

7.2污泥浓缩173

7.3污泥调理与脱水176

7.4污泥稳定179

7.5污泥终处置184

习题答案 186

本书习题均为配套慕课《水污染控制工程》，按照慕课内容知识结构共分7章，每章习题按照知识点挖掘、知识拓展两部分展开。从第1章总论切入，不溶态污染物的分离技术、污染物的生物化学转化法、污染物的化学转化技术、溶解态污染物的物理化学分离技术、废水的脱氮除磷技术、污泥处理与处置技术等七章的配套习题。为巩固慕课学习的效果，按照慕课讲授顺序编写，同时附有二维码扫描，便于知识点的巩固与复习。书后配套习题答案，扫描二维码即可获取。

本书适合普通高等院校环境类本科生配套学习使用，还可供对环境保护有兴趣的学习者参考。