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“滴水”支撑整个地球:给排水科学与工程

已有 747 次阅读 2020-8-14 14:13 |系统分类:论文交流

从外太空看到的地球是图1这样美丽的景象,但是如果有一天,地球上的水都被抽光了,地球会是什么样子呢?由美国地质勘探局( the U.S. Geological Survey,USGS)所进行的模拟研究结果表明,将地球上所有的海洋、河流全都抽出,汇集在一起时,其就会变成图2的样子。也就是说,地球上的水汇集起来只能形成直径大约1385km,不足月球直径一半的小水珠。与地球的直径相比,此小水珠看起来更是微不足道。但就是这“滴水”支撑着整个地球上所有的生物(王晓昌,2008)。

 
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图1 从外太空看地球(图片来源:NASA)

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图2 水被抽干后的地球(图片来源:USGS)
 
广义的水资源指世界上一切水体,包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分,是人类宝贵的财富,是地球自然资源的一种。狭义的水资源仅仅指一定时期内,能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体,主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水资源。地球表面72%被水覆盖,淡水资源仅占地球总水量的0.3%左右,但其却是人类目前水资源的主体(何俊仕,2006);近70%的淡水又存在于南极和格陵兰的冰层中,其余多为土壤水或深层地下水,不能被人类利用。因此,地球上仅有不到1%的淡水资源可被人类直接利用。

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图片来源:Pixabay


地下水取水构筑物



用于开采地下水的取水构筑物有很多,如各种类型的管井、水平集水管与渗渠(包括坎儿井)、大口井、复合井与辐射井(图3)等。它们因水文地质条件、施工方法、抽水设备、材料不同而有各种各样的构造(李广贺,2002)。
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图3  辐射井

典型的城镇污水处理流程



城镇污水处理中得到广泛应用的典型流程,处理对象是污水中的悬浮物(suspended solid,SS)和有机物[生化需氧量(BOD)或化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)]。流程中各处理单元的作用可归纳如下:格栅(格网)(screening device)、沉砂池(sand chamber)、一沉池(primary sedimentation basin)、一级处理(primary treatment)、曝气池(aeration tank)、二沉池(secondary sedimentation basin)、二级处理(secondary treatment)。由一级处理和二级处理构成了典型的城镇污水处理系统。
 
 

地下水源水处理



地下水就是存在于地层中的水体,其中包括浅层地下水和深层地下水。地下水具有较好的水质,且不易受污染、水温稳定,因此常作为生活、生产用水水源而优先考虑。我国很多地区地下水中铁、锰含量超标,影响生活用水对色、味、嗅等感官指标的要求,还会影响造纸、纺织、印染、化工、皮革等工业用水的水质。因此,当以含铁、锰的地下水作为水源时,必须进行除铁、除锰处理(许有鹏,2003)。有些地下水中含有氟,使用前也必须进行处理。

接触氧化法除铁、除锰包括曝气和过滤两个单元(陈惠源和万俊,2001),其工艺流程如图4所示。

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图4  接触氧化法除铁、除锰工艺流程
 

参考文献

王晓昌, 张荔, 袁宏林. 水资源利用与保护. 北京: 高等教育出版社, 2008.

何俊仕. 水资源概论. 北京: 中国农业大学出版社, 2006.

李广贺. 水资源利用与保护. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.

许有鹏. 城市水资源与水环境.贵阳: 贵州人民出版社, 2003.

陈惠源, 万俊. 水资源开发利用.武汉: 武汉大学出版社, 2001.



作者简介


牛晓君,现任华南理工大学教授、博士生导师。南京大学环境科学专业理学博士,SCI期刊Environmental Science & Technology、Water Research、Water Environment Research、Bioresource Technology 、Water Science & Technology 、Separation and Purification Technology、Journal of Hazardous Materials Environmental Technology 同行评审专家。


牛晓君教授长期从事水处理理论与资源化技术、污染物的环境行为及生态效应、环境规划与评价等技术研究与开发,先后承担国家自然科学基金、教育部博士点基金、教育部留学回国人员科研启动基金、广东省科技计划、广东省自然科学基金等30 余项科研课题。在国内外核心刊物发表研究论文100 余篇,获得国内授权发明专利35 项,日本授权专利8 项,实用新型专利14 项,专著(合著)1 部。


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ISBN:978-7-03-065330-7

作者:牛晓君 等

责任编辑:郭允允


随着我国国民经济和城市建设的迅速发展,城市基础设施的作用与重要性日趋突出。水是人类的生命之源,与人们的生活息息相关,是城市生活与生产必不可少的物质,与社会环境保护及可持续发展紧密相连!城市给排水系统具有保证城市取水、净水、供水、用水、排水 ,以及水的处理与再生利用等功能,是城市重要的基础设施。

“给排水科学与工程概论”是给排水科学与工程专业教学大纲规定的专业必修课。《给排水科学与工程导论》在编写过程中借鉴了国内外同类教材的内容安排和资料,吸收了部分学校在“给排水科学与工程概论”教学中积累的经验和近年来国内外城市给排水工程的新技术,同时考虑了我国国情和城市给排水系统的特点,以及未来的城市发展及建设事业对给排水科学与工程的需求,注重以城市用水和城市排水为核心,从城市基础设施发展的目的出发,强调城市给排水系统的重要性。

该书共分11章,主要包括绪论、水资源与取水工程概述、水处理系统概述、给排水管网系统概述、城市给水处理概述、城市污水处理概述、建筑给排水系统概述、给排水常用设备概述、给排水工艺过程检测及控制概述、给排水工程施工概述、给排水工程经济概述。该书可作为高等院校给排水科学与工程专业的教学用书,也可作为环境科学与工程专业的教学用书,以及其他相关专业的教学参考书,同时可供有关专业人员参考。

(本文编辑:王芳)

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