水行业是能源密集型行业。在全球化石能源日趋枯竭和气候变化的双重压力下，节能与二氧化碳减排，将与供水保障、洪涝灾害防治和水环境保护一起，成为未来城市水系统设计和运行的目标。城市水系统的碳排放与城市水量、水质、水压、水温需求密切相关。它取决于系统建设、运行和维护过程中能源和物质的消耗，还取决于水处理过程中生化反应产生的温室气体。本书以评估和管理城市水系统的碳排放为目的，阐述城市水系统与碳排放的基本原理，探讨供水系统、污水处理系统、建筑水系统和雨洪系统碳排放的规律和评估方法，并介绍城市水系统碳减排的途径。
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第一篇 基本原理
第1章 概述 3
1.1 城市水系统的结构与功能 3
1.1.1 城市水系统的结构 3
1.1.2 城市水系统的功能 4
1.1.3 城市水系统的演变 5
1.2 城市水系统的规划 6
1.2.1 城市水系统规划的目标 0
1.2.2 城市水系统规划的原则 7
1.2.3 城市水系统规划的内容 8
1.3 城市水系统碳减排压力 10
1.3.1 城市水系统能耗与碳排放水平 10
1.3.2 碳减排的相关条约、政策和目标 12
1.4 城市水系统的发展方向 15
参考文献 10
第2章 城市水文与水环境原理 17
2.1 水循环 17
2.1.1 自然水循环 17
2.1.2 城市水循环 18
2.2 明渠和管道流动 20
2.2.1 基本概念 20
2.2.2 伯努利方程 21
2.2.3 明渠均匀流基本方程 23
2.2.4 明渠非恒定流基本方程 24
2.3 地表径流过程 25
2.3.1 雨量分析 25
2.3.2 产流分析 27
2.3.3 地表漫流分析 29
2.4 水污染物的迁移转化 30
2.4.1 城市水体中的主要污染物 30
2.4.2 对流与扩散 32
2.4.3 吸附与解吸附 33
2.4.4 降解与转化 34
2.4.5 水质模型 35
2.5 地表污染物的累积与冲刷 36
2.5.1 城市面源污染 30
2.5.2 地面污染累积 37
2.5.3 污染物冲刷 38
参考文献 38
第3章 城市给水系统 39
3.1 给水系统组成与结构 39
3.1.1 城市给水系统组成与布置 39
3.1.2 水源及取水系统 40
3.1.3 给水管道系统 41
3.1.4 城市自来水厂水处理系统 43
3.2 给水系统的流量关系 46
3.2.1 设计流量 40
3.2.2 配水管网水力计算 40
3.3 给水系统的水压关系 49
3.3.1 浑水输水管渠的压力关系 49
3.3.2 清水管渠及配水管网的压力关系 49
3.3.3 水头损失的计算 50
3.4 给水系统的运行分析 51
3.4.1 混凝剂用量分析 51
3.4.2 过滤材料用量分析 52
3.4.3 消毒剂用量分析 52
3.4.4 能耗分析 53
参考文献 55
第4章 城市排水系统 56
4.1 城市排水体制 56
4.2 城市排水系统组成 58
4.2.1 城市污水排水系统 58
4.2.2 工业废水排水系统 59
4.2.3 雨水排水系统 59
4.2.4 城市排水管道的附属构筑物 60
4.3 污水管道系统设计 60
4.3.1 城市污水管网系统布置原则 60
4.3.2 污水量计算 61
4.3.3 污水管网水力计算 63
4.4 雨水管渠系统设计 66
4.4.1 雨水管渠系统的布置原则 66
4.4.2 雨水管渠设计流量的计算 67
4.4.3 雨水管渠的水力计算 68
4.5 合流制管渠系统设计 69
4.5.1 截流式合流制排水管渠系统的布置原则 69
4.5.2 截流式合流制排水管渠设计流量 69
参考文献 70
第5章 城市污水处理系统 71
5.1 城市污水处理原理 71
5.1.1 概述 71
5.1.2 预处理 73
5.1.3 生物处理 73
5.1.4 消毒 78
5.1.5 污泥处理 79
5.2 城市污水处理厂的主要工艺 80
5.2.1 SBR工艺 80
5.2.2 A2/0工艺 80
5.2.3 氧化沟工艺 81
5.2.4 生物滤池工艺 82
5.2.5 生物接触氧化工艺 83
5.3 城市污水处理厂运行分析 84
5.3.1 能耗分析与影响因素 84
5.3.2 物耗分析与影响因素 86
5.3.3 案例分析 87
参考文献 90
第6章 水系统碳排放基本原理 91
6.1 水系统碳排放的类型 91
6.1.1 按排放方式分类 91
6.1.2 按水资源开发利用过程划分 93
6.1.3 基于水系统活动划分9%
6.2 水系统温室气体释放原理 95
6.3 水系统能耗原理 98
6.3.1 水菜 98
6.3.2 鼓风机 98
6.3.3 搅拌机 99
6.3.4 污泥消化池能耗 99
6.3.5 建筑集中热水供应系统耗热量 100
参考文献 100
第二篇 碳排放评估方法
第7章 碳排放评估方法 103
7.1 碳排放评估的酿层面 103
7.1.1 国家或地区层面 103
7.1.2 企业或组织层面 104
7.1.3 产品或服务层面 105
7.1.4 个体层面 105
7.1.5 水系统碳排放评估的层次 107
7.2 碳排放评估方法 107
7.2.1 排放因子评估法 107
7.2.2 生命周期评估法 109
7.2.3 投人产出法 113
7.3 碳排放评估的相关标准 119
参考文献 120
第8章 城市供水与碳排放 122
8.1 供水系统碳排放的类型 122
8.1.1 排放方式 122
8.1.2 活动类型 122
8.1.3 供水过程 123
8.1.4 生命周期各阶段 124
8.2 供水系统碳排放评估方法 126
8.2.1 碳排放计算方法 126
8.2.2 基于WEST的供水系统碳排放评估方法 127
8.3 供水方案的碳排放比较 129
参考文献 133
第9章 污水处理系统与碳排放 134
9.1 污水处理系统碳排放的类型 134
9.1.1 排放方式 134
9.1.2 污水处理阶段 135
9.1.3 污泥处理处置阶段 136
9.2 污水处理系统碳排放评估 141
9.2.1 基于《IPCC国家温室气体清单指南》的碳排放评估 141
9.2.2 基于WWEST的污水处理碳排放评估方法 144
9.3 污水处理系统管理方式的碳排放比较 146
9.4 污水回用与碳排放 147
9.4.1 再生水用户及水质要求 147
9.4.2 再生水处理系统 151
9.4.3 再生水回用的碳排放分析 151
参考文献 153
第10章 建筑水系统与碳排放 154
10.1 终端用水与碳排放 154
10.1.1 用水单元的用水量 154
10.1.2 用水单元能耗 155
10.1.3 能耗与碳排放估算 156
10.2 建筑中水回用与碳排放 158
10.2.1 中水的用途与水质要求 158
10.2.2 建筑中水处理与回用系统 158
10.2.3 建筑中水回用的碳排放分析 161
10.3 建筑雨水利用与碳排放 162
10.3.1 建筑雨水的水量分析 162
10.3.2 建筑雨水的水质分析 165
10.3.3 建筑雨水系统 167
10.3.4 建筑雨水利用的碳排放分析 169
参考文献 171
第11章 雨洪系统与碳排放 173
11.1 与碳排放相关的排水活动与阶段 173
11.2 城市暴雨径流模拟 174
11.2.1 地表径流过程模拟 174
11.2.2 污染物积累冲刷过程模拟 176
11.2.3 传输过程模拟 176
11.2.4 模型构建过程 177
11.3 城市暴雨管理的碳排放评估方法 178
11.4 案例分析 179
参考文献 181
第三篇 水系统碳减排途径
第12章 节水与碳排放 185
12.1 节水措施 185
12.1.1 生活节水 185
12.1.2 工业节水 186
12.1.3 市政节水 187
12.1.4 激励机制 189
12.2 节水措施的碳排放评估 191
12.2.1 评估方法 191
12.2.2 案例分析 192
参考文献 194
第13章 低影响开发与碳排放 195
13.1 低影响开发模式 195
13.1.1 LID及相关概念 195
13.1.2 LID的基本原理 196
13.1.3 典型LID单元 197
13.1.4 LID的效益 198
13.2 低影响开发模式的碳排放 198
13.3 案例分析 199
13.3.1 研究区的LID设计 200
13.3.2 径流计算 201
13.3.3 碳排放计算 202
参考文献 203
第14章 城市污水处理系统碳减排 205
14.1 设备优选 205
14.1.1 提升菜 205
14.1.2 曝气系统 206
14.1.3 其余设备 208
14.2 过程优化 208
14.3 工艺优选与改进 210
14.3.1 一级处理工艺 210
14.3.2 二级处理工艺优选 211
14.4 能源回收与新能源利用 214
14.4.1 有机能源回收 214
14.4.2 污水中物理热能的利用 216
14.4.3 新能源的利用 217
参考文献 217
京公网安备 11010102004214号