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目 录 1

第1章微生物学基础 1

1.1 细胞 2

1.2分类学与系统发育 4

1.3原核生物 5

1.3.1 细菌 6

1.3.2古细菌 17

1.4.1 真菌 19

1.4真核生物 19

1.4.2藻类 23

1.4.3原生动物 27

1.4.4其他多细胞微生物 30

1.5病毒 31

1.6传染病 32

1.7生物化学 37

1.8 酶 37

1.8.1酶的反应性 40

1.9.1电子与能量载体 44

1.8.2酶活性的调节 44

1.9能量捕获 44

1.9.2能量与电子投入 46

1.10新陈代谢 47

1.10.1分解代谢 50

1.10.2合成代谢 66

1.10.3新陈代谢与营养种群 69

1.11遗传学与信息流 70

1.12脱氧核糖核酸（DNA） 71

1.12.2质粒 75

1.12.1染色体 75

1.12.3DNA复制 76

1.13核糖核酸（RNA） 76

1.13.1转录 77

1.13.2信使RNA(mRNA) 78

1.13.3转运RNA(tRNA) 78

1.13.4翻译与核糖体RNA(rRNA) 79

1.13.6调节 81

1.13.5 翻译 81

1.14 系统发育 82

1.14.1 系统发育分类的基础 84

1.15微生物生态学 86

1.15.1选择 86

1.15.2物质交换 88

1.15.3适应 93

1.16微生物生态学研究工具 95

1.16.1传统富集工具 96

1.16.2分子生物学工具 97

1.16.3多物种模型 103

参考文献 104

习题 106

第2章化学计量学和细菌能量学 110

2.1化学计量方程式举例 110

2.2微生物细胞的经验分子式 111

2.3基质分配和细胞产率 113

2.4能量反应 115

2.5生物生长的总反应 122

2.5.1发酵反应 127

2.6能量学和细菌生长 131

2.6.1能量反应的自由能 132

2.7产率系数和反应能量学 135

2.8氧化态氮源 138

参考文献 140

习题 141

3.1基本速率表达式 144

第3章微生物动力学 144

3.2参数估值 146

3.3基本质量平衡 149

3.4惰性菌体和挥发性固体的质量平衡 152

3.5溶解性微生物产物 153

3.6营养物和电子受体 160

3.7输入的活性菌体 162

3.8颗粒物和多聚物的水解 165

3.9抑制作用 167

3.10其他形式的速率表达式 172

参考文献 173

习题 174

第4章生物膜动力学 181

4.1微生物的聚集 181

4.2为什么要用生物膜 181

4.3理想化的生物膜 182

4.3.1基质现象 184

4.3.2生物膜本身 186

4.5稳态生物膜的解 187

4.4稳态生物膜 187

4.6参数估值 192

4.7生物膜平均SRT 195

4.8完全混合生物膜反应器 196

4.9溶解性微生物产物（SMP）与惰性生物体 198

4.10CMBR工艺特性 201

4.11表面负荷的标准化 203

4.12非稳态生物膜 208

4.13生物膜模型解的特例 213

4.13.2零级反应动力学 214

4.13.1厚生物膜 214

参考文献 215

习题 216

第5章反应器 227

5.1反应器型式 227

5.1.1悬浮生长式反应器 228

5.1.2生物膜反应器 230

5.1.3反应器组合 231

5.2物料衡算 232

5.3间歇反应器 234

5.4带有回流的连续搅拌式反应器 236

5.5推流式反应器 237

5.6带有回流的推流式反应器 239

5.7沉淀后细胞回流的反应器系统 242

5.7.1 带有沉淀和细胞回流的连续搅拌式反应器 242

5.7.2对假设的评价 247

5.7.3带有沉淀和细胞回流的推流式反应器 248

5.9化学当量方程与物料平衡方程的关系 249

5.8利用其他的速率模型 249

5.10反应器的工程设计 252

5.11 串联反应器 255

参考文献 258

习题 258

第6章活性污泥法 264

6.1活性污泥法的工艺特性 265

6.1.1微生物生态 265

6.1.2氧气和营养需求 267

6.1.3污泥停留时间的影响 268

6.2工艺类型 269

6.2.1反应器类型 270

6.2.2供氧类型 274

6.2.3 负荷类型 276

6.3设计与运行参数 277

6.3.1历史背景 277

6.3.2食料微生物比 278

6.3.3污泥停留时间 280

6.3.4负荷因子的比较 282

6.3.5混合液悬浮固体浓度、污泥体积指数SVI和回流比 283

6.3.6 Eckenfelder和McKinney方程 286

6.4曝气系统 287

6.4.1传氧与混合速率 287

6.4.2鼓风曝气系统 289

6.4.3机械曝气系统 290

6.5污泥膨胀与污泥沉降性问题 291

6.5.1污泥膨胀 292

6.5.3污泥上浮 294

6.5.2泡沫和浮渣的控制 294

6.5.4分散生长和针状污泥 295

6.5.5黏性污泥膨胀 295

6.5.6加入聚合物 296

6.6活性污泥工艺设计与分析 296

6.7沉淀池的设计与分析 302

6.7.1活性污泥特性 303

6.7.2沉淀池组成部分 304

6.7.3负荷基准 308

6.7.4通量理论要点 310

6.7.5状态点分析 314

6.7.6沉淀池与曝气池的联系 320

6.7.7状态点分析的局限性 320

6.8离心分离 320

6.9膜分离 321

参考文献 323

习题 325

7.1曝气塘 338

第7章氧化塘 338

7.2稳定塘 344

7.3稳定塘的类型 344

7.4好氧稳定塘 345

7.4.1 基本方程 345

7.4.2太阳能的输入和利用效率 347

7.4.3 BODL的去除 349

7.4.4光合自养生物生长动力学 354

7.4.5兼性稳定塘 357

7.4.6 BOD5表面去除负荷率 358

7.4.7一级反应动力学 359

7.5厌氧稳定塘 362

7.6串联运行 364

7.7大肠杆菌的减量 364

7.8稳定塘设计细节 367

7.9稳定塘出水中悬浮固体的去除 367

7.10湿地处理系统 368

参考文献 369

习题 371

第8章好氧生物膜处理工艺 374

8.1 生物膜处理工艺需要考虑的事项 375

8.2滴滤池和塔式生物滤池 377

8.3生物转盘 388

8.4颗粒滤料滤池 392

8.5生物流化床和循环床生物膜反应器 393

8.6生物膜－悬浮生长复合工艺 398

参考文献 399

习题 400

第9章硝化过程 405

9.1硝化细菌的生化和生理特性 405

9.2普通工艺考虑事项 409

9.3活性污泥硝化工艺：单污泥与双污泥系统 409

9.4生物膜硝化工艺 417

9.5 复合工艺 420

9.6 进水BODL:TKN比率的作用 422

9.7 ANAMMOX工艺 422

参考文献 423

习题 424

第10章反硝化过程 430

10.1反硝化细菌的生理学 430

10.2三级反硝化工艺 433

10.2.1活性污泥 437

10.2.2生物膜工艺 439

10.3单污泥反硝化工艺 440

10.3.1单污泥的基本工艺 441

10.3.2单污泥基本工艺的变形 443

10.3.3单污泥反硝化工艺的定量分析 446

参考文献 454

习题 455

第1 1章除磷 463

11.1 正常生物体对磷的吸收作用 463

11.2在生物处理系统中投加金属盐进行沉淀除磷 465

11.3强化生物除磷过程 467

参考文献 472

习题 473

第12章给水处理 476

12.1 去除生物不稳定物质的好氧生物膜法工艺 477

12.1.1 BOM测定方法 478

12.1.2去除无机生物不稳定物质 479

12.1.3生物膜预处理 480

12.1.4复合生物滤池 482

12.1.5慢速生物滤池 485

12.2微生物的释放 486

12.3特殊有机物的生物降解 486

12.4反硝化 487

参考文献 489

习题 491

第13章 甲烷化厌氧处理工艺 492

13.1 甲烷化厌氧处理的用途 493

13.2反应器结构 495

13.2.1完全混合式反应器 496

13.2.2厌氧接触工艺 497

13.2.3升流式和降流式填充床 497

13.2.4流化床和膨胀床 498

13.2.5升流式厌氧污泥床 499

13.2.6其他厌氧反应器 500

13.3过程化学和微生物学 502

13.3.1过程微生物学 502

13.3.2过程化学 504

13.4过程动力学 520

13.4.1温度 521

13.4.2 CSTR反应动力学 523

13.4.3复杂基质 525

13.4.4过程最优化 529

13.4.5生物膜反应动力学 530

13.4.6水解为限速步骤的动力学 533

13.5厌氧污泥消化池设计中的特殊因素 536

13.5.1 负荷 536

13.5.2混合 538

13.5.3加热 538

参考文献 539

13.5.5反应器运行 539

13.5.4气体收集 539

习题 541

第14章有害化学物质的脱毒 549

14.1 导致分子难降解性的因素 551

14.1.1分子结构 552

14.1.2环境条件 552

14.1.3微生物的存在 554

14.2合成有机化合物的种类 554

14.4电子供体与电子受体 558

14.3能量代谢与共代谢 558

14.5最小基质浓度（Smin） 561

14.6环境污染物的生物降解 563

14.6.1合成洗涤剂 563

14.6.2杀虫剂 564

14.6.3碳氢化合物 566

14.6.4氯代溶剂和其他卤代脂肪烃 572

14.6.5氯代芳香烃 580

14.6.6炸药 585

14.6.7有机化合物归宿的综合模型 586

14.6.8无机元素 588

14.7小结 591

参考文献 591

习题 595

第15章生物修复 600

15.1污染物的范围和特征 601

15.1.1有机化合物 602

15.1.2有机混合物 603

15.1.3共处置产生的混合物 606

15.2生物可降解性 609

15.3生物降解过程中污染物的可给性 610

15.3.1表面吸附 610

15.3.2形成非水相基质 612

15.4可处理性研究 615

15.5生物修复的工程策略 616

15.5.1污染场址描述 616

15.5.2工程化的原位生物修复 617

15.5.4原位生物屏蔽 620

15.5.3原位内源生物修复和自然衰减 620

15.5.5异位生物修复 621

15.5.6植物修复 622

15.5.7气相VOCs的生物修复 623

15.6生物修复评价 624

参考文献 626

习题 629

附录A不同化学物质在25℃时的形成自由能 632

附录B归一化的表面－负荷曲线 639