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| 內容簡介： |
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本书从我国实际出发，以绿色治理理念为指导，详细介绍我国黑臭水体污染现状、治理研究进展概况，并根据自己的研究成果详细介绍了太阳能曝气治理黑臭水体研究、反应墙治理黑臭水体研究、曝气耦合铁粉锰砂处理黑臭水研究、原理、实验和方法应用，以及黑臭水体底泥抑制剂的研究现状和应用，同时阐述了太阳能曝气-反应墙-底泥稳定工艺治理黑臭水体的工艺原理、方法应用及效果。本书对于从事城市环境治理的科研人员和工程技术人员具有良好的参考和指导作用。
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| 關於作者： |
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朱慧杰，洛阳理工学院教授，2009年6月毕业于中国科学院大学，获污染生态学学位。博士论文主要内容为制备负载型纳米铁吸附治理水中重金属砷铬等离子的污染研究。2009-2018年再河南城建学院市政与环境工程学院给排水科学与工程专业任教。2011年评为副教授。2018年至今调入洛阳理工学院土木工程学院给排水科学与工程专业任教，2018年被聘为正教授。2017-2018年到圣彼得堡国立建筑工程大学访学。2017-至今年被聘为广州大学给排水科学与工程专业硕士研究生导师。近年来，参与国家基金项目3项，获辽宁省自然科学一等奖（排名第三）1项，主持省部级课题5项，国家发明专利10多项。主持的2017年河南省科技攻关项目《太阳能曝气-反应墙-底泥稳定组合工艺治理黑臭水体研究》（编号172102310126）已经结项。
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| 目錄：
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第1章 黑臭水体成因及危害1
1.1 我国黑臭水体概况 1
1.2 黑臭水体的成因 3
1.2.1 外源污染物输入3
1.2.2 内源污染物释放 5
1.2.3 水动力学条件等不足 6
1.2.4 水体的温度高梯度变化 7
1.2.5 航运 8
1.3 黑臭水体机理 8
1.3.1 水体致黑机理 8
1.3.2 水体致臭机理 11
1.4 黑臭水体评价指标 13
1.4.1 黑臭评价指标与确定方法 14
1.4.2 黑臭指数（I）法 15
1.4.3 多元非线性回归模型 16
1.4.4 综合评价法 17
1.5 黑臭水体危害 19
1.5.1 生态环境危害 19
1.5.2 城市景观危害 19
1.5.3 人体健康危害 19
参考文献 21
第2章 黑臭水体治理24
2.1 治理原理 26
2.1.1 物理法 26
2.1.2 化学法 30
2.1.3 生物生态法 34
2.2 黑臭水体治理技术 36
2.2.1 治理技术研究进展 36
2.2.2 主要治理技术 37
2.3 黑臭水体治理技术的发展趋势 44
2.3.1 生物促生技术 44
2.3.2 沉积型微生物燃料电池技术 45
2.3.3 组合技术 46
2.4 黑臭水体治理政策 48
参考文献 49
第3章 基于绿色环保理念视域的环保工程设计54
3.1 低影响开发的启示 54
3.2 基于绿色环保理念视域的环保工程设计 55
3.2.1 绿色环保理念理论基础 56
3.2.2 环保工程和绿色环保理念 56
3.2.3 传统工程建设中存在的问题 59
3.2.4 环保工程设计中绿色环保理念的应用环保型设计管理施工材料 60
3.3 本章小结 63
参考文献 63
第4章 太阳能曝气设备的研制65
4.1 光伏发电技术在水处理中的应用 65
4.1.1 水处理厂发展光伏发电的优势 66
4.1.2 环境效益 68
4.1.3 行业远景 68
4.2 现有太阳能曝气设备的结构、功能及应用 71
4.2.1 从结构分类 71
4.2.2 从功能分类 71
4.2.3 从用途分类 72
4.2.4 从固定方式分类 74
4.3 太阳能曝气设备的研制 75
4.3.1 设计思路 75
4.3.2 主要部件设计 76
4.3.3 系统总体装配设计 79
4.3.4 系统技术特点 80
4.3.5 小结 81
4.4 太阳能驱动高氧曝气模块的研制 82
4.4.1 常见制氧原理 83
4.4.2 常见制氧机特点 83
4.4.3 主要物料 90
4.5 太阳能驱动普通曝气设备的应用 90
4.5.1 实验试剂仪器 90
4.5.2 实验方法 91
4.5.3 曝气法处理黑臭水的研究 94
4.6 本章小结 103
4.6.1 结论 103
4.6.2 展望 103
参考文献 103
第5章 反应墙工艺治理黑臭水体研究105
5.1 研究概述 106
5.2 还原性铁粉对黑臭水的处理效果 110
5.2.1 实验仪器和材料 110
5.2.2 常规水质指标的测定方法 110
5.2.3 实验步骤 114
5.2.4 实验结果 116
5.2.5 pH对铁粉处理效果的影响 116
5.2.6 小结 116
5.3 负载型纳米铁吸附剂去除水中五价砷的研究 118
5.3.1 负载型纳米铁的制备 118
5.3.2 负载型纳米铁去除饮用水中五价砷的研究 141
5.3.3 负载型纳米铁去除水中三价砷的研究 164
5.3.4 负载型纳米铁对三价砷的氧化 175
5.3.5 本研究结论和建议 183
5.4 锰砂对黑臭水的处理研究 186
5.4.1 实验步骤 186
5.4.2 实验结果 187
5.4.3 小结 188
5.5 铁粉 -锰砂耦合工艺组合对黑臭水的处理研究 189
5.5.1 实验步骤 189
5.5.2 实验结果 189
5.5.3 小结 191
5.6 曝气耦合铁粉锰砂处理黑臭水研究 191
5.6.1 实验步骤 191
5.6.2 实验结果 192
5.6.3 小结 193
参考文献 194
第6章 底泥稳定剂的研究及应用199
6.1 底泥稳定剂对水中氨氮的去除 200
6.1.1 方法选择 201
6.1.2 实验准备 202
6.1.3 实验步骤 203
6.1.4 实验结果分析 204
6.2 底泥稳定剂对水中总磷的去除 205
6.2.1 方法选择 206
6.2.2 实验准备 206
6.2.3 实验步骤 207
6.2.4 实验现象与结果分析 207
6.3 底泥稳定剂对水中总氮的去除 209
6.3.1 方法选择 209
6.3.2 实验准备 209
6.3.3 实验步骤 210
6.3.4 实验结果分析 210
6.4 底泥稳定剂对水中 CODCr的去除 212
6.4.1 实验准备 212
6.4.2 实验步骤 213
6.4.3 实验结果分析 213
6.5 小结 214
参考文献 216
第7章 太阳能曝气-反应墙-底泥稳定组合工艺治理黑臭水体研究217
7.1 实验方法 217
7.2 实验结论及分析 218
7.2.1 黑臭水体改善结果 218
7.2.2 黑臭水体底泥改善结果 219
7.3 结论与展望 220
参考文献 221
第8章 太阳能曝气应用案例224
8.1 应用案例一：太阳能曝气强化人工湿地对养猪废水的净化效果 224
8.1.1 材料和方法 225
8.1.2 结果与分析 227
8.2 应用案例二：三种植物对垂直流人工湿地净化分散养殖废水的研究 232
8.2.1 材料和方法 233
8.2.2 结果与分析 234
8.2.3 研究结论 239
参考文献 240
附录 本书常用英文缩写及中文含义243
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| 內容試閱：
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随着城市人口增加以及经济快速发展，与其伴生而来的生产、生活污水流入内河。由于内河纳污容量有限，在长期接纳大量污染物后，水体自净能力不足，逐渐变黑发臭成为黑臭水体。20世纪中期，英国的泰晤士河是世界上最早发生黑臭问题的河流之一；70年代，德国的莱茵河由于流经重工业区，工业污水排入莱茵河，其污染也达到了顶峰；同时期美国的芝加哥河、特拉华河等，也因为遭到严重污染导致水体常年黑臭。
在我国城市化和工业化进程加快的过程中，由于水污染控制与治理措施滞后，或者能力有限与水平低下，一些城市水体尤其是中小城市水体，直接成为工业、农业及生活废水的主要排放通道和场所，导致城市水体大面积受污染，引起水体富营养化，形成黑臭水体。我国河流黑臭现象最早出现在上海苏州河，随后南京的秦淮河、苏州的外城河、武汉的黄孝河和宁波的内河等，均出现不同程度的黑臭现象。近几十年来，黑臭水体的范围和程度不断加剧，在全国大部分城市河段中，流经繁华区域的水体绝大部分受到不同程度的污染。尤其是各大流域的二级与三级支流的黑臭问题更加突出，且劣化程度逐年提高。全国水环境的形势非常严峻：第一，整个地表水受到严重污染的劣Ⅴ类水体所占比例较高，全国约10%，有些流域甚至大大超过这个数。第二，流经城镇的一些河段，城乡接合部污染普遍比较重，公众关注度高，不满意度高。第三，涉及饮水安全的水环境突发事件的数量依然不少。
环境工程专家、中国工程院院士侯立安认为，中国黑臭水体主要成因在于岸上的点源及面源污染，即黑臭的现象在水里、根源在岸上。
黑臭水体污染物主要来自外源污染及内源污染两大方面，外源污染包括工业、生活污水不经处理直接排放、不达标排放、偷排乱排等造成的点源污染，以及大气沉降、城市初期雨水径流对水体产生的面源污染等。河流、湖泊的沉积淤泥所散发的污染物，岸边丢入的垃圾，青岛海洋及太湖所暴发的藻类等都属于内源污染。黑臭水体的形成机理中，直接原因是有机物污染。水体发黑是由于铁、锰等金属元素与水体中的硫离子形成硫化物并吸附于悬浮颗粒上所造成的；水体发臭是由于有机物腐败分解，外加溶解氧不足，产生无机的氨、硫化氢，有机的甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚等恶臭物质，黑与臭同步发生。归根结底，水体黑臭的根本原因是污染物含量超过了水体的自净能力。
中国的水环境生态治理问题具有特殊性：极大的人口和产能规模带来了巨大的污染负荷，同时不平衡的发展状况和资源分布也让中国不同区域的水环境问题各有差异，在此前提下水环境治理技术往往都存在局限，因此针对性的研究与技术集成应用成了水环境治理成功的关键。
黑臭水体生态治理的理念是大势所趋，但由于我国大部分河道治理公司初涉其中，经验不足，容易出现很多误区。比如以下方面。①污染源治理与生态治理不同步：大部分河道水质恶化的主要原因是沿线点源和面源的排入。河道生态治理设计时，有些设计往往只关注生态措施的应用，而对引起水质恶化的源头未采取措施，污染源治理与生态治理不同步，治标而不治本，无法体现河道生态治理的精神和目标。其次，过度强调陆域景观设计，有些设计过度强调陆域景观设计，将生态治理的资金大部分用于陆域景观的建设，将陆域绿化带设计的主题鲜明，美轮美奂，而忽视水下生态的构建，本末倒置，偏离了河道生态治理的总目标，把治河做成了搞绿化。陆域景观园林化和景观化并不意味着生态化，思想要从注重景观转变到生态与景观并重，加强陆域及水域生态理念的体现，特别是要发挥陆域绿化的生态拦截缓冲功能。②河道本底调查不全面，忽视其他生境的构建：目前从事河道生态治理的设计单位大部分是水利行业的，许多单位尚未配套生态、环境专业方向，或者有从事生态、环境设计的人员，对河道生态治理内涵理解不够深刻，部分设计人员认为河道设置了生态型护岸就是进行了生态治理，配上植物治理后就是生态河道了，其他的均按照规划断面进行设计，忽视其他生境的构建。我们知道河道生境包含平面形态、断面形式、护岸材料、河底生境等，这些组合在一起才能形成连续而多样的生境基底，为水生动植物提供适宜的栖息环境。生态护岸只是河道生境构建的一部分，重视它的建设而忽视其他与之密切相关的生境的构建，达不到生境多样性的目标，水生动植物生存仍会受到较大限制，制约了生态系统完整性的构建。③生态护岸与周边功能定位不符：生态河道建设中，采用了许多新型建筑材料来替代传统的水泥和混凝土构建护岸或挡墙，在提高河道美观效果的同时，也增加了水陆系统的交互性，体现了新材料的生态亲和性。亲水性材料多种多样，主要有天然材料木桩、柳枝、土坡等、生态织物生态袋、椰壳纤维毯等、格宾网、土工合成材料土工格栅、土工网等、多孔性生态砌块等，这些材料外形及特征均不相同。有些设计在河道穿越农村段采用较为刚性的护岸材料，使河道看起来较为生硬，与周边地块景观不相容；而在城镇区域的护岸中使用柳枝等材料，虽然生态性较好，但是城镇人口密集，安全性相对较差。④不根据水质随意配置水生植物：有些工程设计人员对于同一个地区内的河道，不管生态系统受损的主要原因，不考虑其水质、水生态现状的差异和对现有植物的保留及保护，配置的水生植物基本是一致的，无针对性的配置水生植物，无法体现河道生态治理的特点，不利于植物群落的恢复和生态系统的构建。
十八届三中全会以来，我国政府多次将生态文明提到更加重要的位置，政府对整个环境治理方面的重视程度不断增加。在水环境治理方面，城市黑臭水体治理则是政府最为关注的领域。可以预见，未来几年，城市黑臭水体治理的趋势将会是水环境治理的重中之重。黑臭水体治理紧迫，必将带来巨大的市场空间。从黑臭水体治理的投资需求来看，我国要想在2030年消除全部城市建成区的黑臭水体，对应的投资需求或将超过7000亿元，其中一半以上与污水处理厂提标改造相关。
本书针对我国目前黑臭水体污染严重的现实，研制出太阳能曝气装置，并分别研究了曝气、反应墙工艺、底泥稳定技术对黑臭水体的治理效果，以及三种技术的组合对黑臭水体的治理效果。
本书是在河南省自然科学基金、国家自然科学基金等课题研究成果的基础上，进行提炼、总结与集成，最后撰写而成。
限于笔者水平，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。
朱慧杰
2020年10月28日于洛阳
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