水，自生命誕生之初便扮演著不可或缺的角色。它是萬物生長的搖籃，是經(jīng)濟繁榮的命脈，水的社會循環(huán)量更是與人類文明的興衰、生活品質(zhì)的提升緊密相連。從古老的灌溉農(nóng)業(yè)到現(xiàn)代的工業(yè)文明，從個體的生命維持到區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展，水始終是推動社會進步的核心動力之一。然而，在工業(yè)化與城市化的浪潮席卷全球、人類活動日益頻繁的當下，這份珍貴的自然資源正面臨著巨大的威脅。
水污染的形成是一個復(fù)雜的物理、化學和生物過程。通過對各種污染物在水體中的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律等的系統(tǒng)認知，能夠清晰地理解污染物是如何進入水體，又是如何在水的介質(zhì)中發(fā)生變化的。例如，有機物的生物降解過程、化學物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)、沉淀與溶解等，這些原理是制定水污染控制策略的科學依據(jù)。只有深入掌握了這些原理，才能準確地把握水污染的本質(zhì)，從而有的放矢地采取相應(yīng)的控制措施。
與此同時，圍繞水質(zhì)與用水需求，諸多亟待解答的問題也成為本書關(guān)注的焦點。何種水質(zhì)能滿足特定功能需求？哪些雜質(zhì)會影響水的健康屬性？從天然水到各類商品飲用水，不同取水方式背后隱藏著怎樣的處理技術(shù)？如何以高效、經(jīng)濟的手段實現(xiàn)水質(zhì)達標？這些技術(shù)又會對水資源總量、生產(chǎn)生活成本、社會發(fā)展以及自然生態(tài)產(chǎn)生何種影響？對這些核心問題的深入探討，貫穿于本書始終，力求為讀者構(gòu)建完整的水污染控制知識體系。
本書系統(tǒng)介紹了各種水污染控制技術(shù)，涵蓋了物理、化學和生物等多個領(lǐng)域。物理處理技術(shù)，如沉淀、過濾、吸附等，采用此類技術(shù)能夠有效地去除水中的懸浮顆粒、膠體物質(zhì)和部分溶解性物質(zhì)；化學處理技術(shù)，如混凝、氧化、還原等，采用此類技術(shù)可以將水中的污染物轉(zhuǎn)化為無害或易于分離的物質(zhì)；生物處理技術(shù)，則利用微生物的代謝作用，對有機污染物進行降解和轉(zhuǎn)化。此外，本書還介紹了一些新興的水污染控制技術(shù)，如厭氧氨氧化、膜分離技術(shù)等，這些技術(shù)為解決復(fù)雜的水污染問題提供了新的思路和方法。
水污染控制不僅是一項科學技術(shù)問題，更是一個涉及社會、經(jīng)濟、環(huán)境等多個方面的綜合性問題。水處理技術(shù)不斷發(fā)展，樣式繁多，效能各異。不同的處理技術(shù)和工藝不僅意味著不同的水處理能力和水質(zhì)效果，而且意味著差異明顯的構(gòu)建成本和運行成本。如何選擇水處理技術(shù)及工藝，是每個水處理用戶面臨的選擇。社會對水處理技術(shù)、設(shè)施與設(shè)備的科學評估體系存在迫切需求。此外，隨著國家雙碳目標的確定，對水污染控制原理和技術(shù)的認識提升到一個新的高度。本書梳理了水處理技術(shù)的目標體系，把低碳納入水處理的目標體系，梳理技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在邏輯、經(jīng)濟動力和發(fā)展脈絡(luò)，嘗試對水污染控制原理和技術(shù)進行實質(zhì)性地評估，引導(dǎo)進一步優(yōu)化和改善。
全書共六章，第一章聚焦水質(zhì)與水污染基礎(chǔ)知識；第二章深入剖析污染物成分、危害及水質(zhì)標準，為后續(xù)學習筑牢認知根基；第三章整合歸納水處理基本方法、原理和工藝流程，梳理水處理面臨的主要問題，討論水處理中的碳排放特征及控制策略；第四章著重介紹污水處理原理和技術(shù)，對好氧及厭氧生物處理、脫氮除磷過程的機制、工藝進行系統(tǒng)解讀，對比物理處理與化學處理技術(shù)，清晰闡釋其技術(shù)原理與應(yīng)用場景；第五章圍繞給水處理原理及技術(shù)展開，講解混凝沉淀、過濾、消毒、膜分離等去除和降解污染物的方法和原理；第六章則圍繞水處理技術(shù)評價與對比， 從處理效率、經(jīng)濟成本、穩(wěn)定性、碳排放等維度構(gòu)建評估框架，并探討了精準醫(yī)療 式水處理技術(shù)與人工智能、大數(shù)據(jù)結(jié)合的發(fā)展趨勢及低碳化前景。
水污染控制是一項長期而艱巨的任務(wù)，需要全社會的共同努力。希望本書的出版能夠為廣大環(huán)保工作者、科研人員、工程技術(shù)人員以及相關(guān)專業(yè)的學生提供有益的參考和借鑒，為推動我國水污染控制事業(yè)的發(fā)展貢獻一份力量。
本書由山西大學劉海龍、張立國共同編寫。本書中涉及的相關(guān)研究成果和書稿撰寫工作在山西大學學科基礎(chǔ)能力建設(shè)項目資助下完成。
由于編者水平有限，書中疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

編者
2025年5月