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第1章 污水处理中的生物膜与生物膜反应器1

1.1 污水与污水生物处理1

1.1.1 污水的来源与污染物1

1.1.2 污水生物处理工艺2

1.2 生物膜3

1.2.1 生物膜及其形成过程3

1.2.2 生物膜的微生物相4

1.3 生物膜反应器6

1.3.1 生物膜反应器的发展沿革6

1.3.2 生物膜反应器的类型与技术现状7

1.3.3 生物膜反应器的特征11

1.3.4 生物膜反应器的发展趋势12

第2章 微生物在载体表面的固定机理14

2.1 微生物固定的一般过程14

2.1.1 微生物向载体表面的运送14

2.1.2 可逆附着过程15

2.1.3 不可逆附着过程15

2.1.4 固定微生物的增长16

2.2 微生物固定动力学16

2.2.1 可逆附着动力学16

2.2.2 微生物不可逆附着模型18

2.3 影响微生物固定的重要因素20

2.3.1 悬浮微生物浓度21

2.3.2 液相pH22

2.3.3 液相离子强度23

2.3.4 悬浮微生物的活性25

2.3.5 载体表面结构与性质27

2.3.6 水力剪切作用28

2.3.7 接触时间31

2.4 硝化细菌在载体表面固定的措施31

2.4.1 载体表面处理31

2.4.2 微生物表面改良34

3.1.1 无机类载体36

3.1.2 有机类载体36

3.1 生物膜载体的种类36

第3章 生物膜载体的选择与细胞固定技术36

3.2 生物膜载体的选择原则38

3.2.1 机械强度38

3.2.2 物理形态38

3.2.3 生物、化学及热力学稳定性39

3.2.4 亲疏水性及表面电性39

3.2.5 孔隙度及表面粗糙度39

3.2.6 比重39

3.3.1 表面吸附固定技术40

3.3 实用微生物固定技术40

3.2.8 可再用性40

3.2.9 价格40

3.2.7 对生物膜活性的影响40

3.3.2 键联固定技术41

3.3.3 细胞间自交联固定技术41

3.3.4 多聚体包埋技术42

3.3.5 孔网状载体截陷固定技术44

3.4 各种固定技术的比较44

第4章 生物膜增长及底物去除动力学47

4.1 生物膜净化机理47

4.2 生物膜增长的一般描述48

4.3 生物膜增长动力学50

4.3.1 生物膜增长速率方程51

4.3.2 Capdeville生物膜增长动力学体系56

4.4 底物去除动力学60

4.4.1 反应-扩散模式60

4.4.2 表面反应模式67

4.5 动力学参数的确定73

4.5.1 生物膜的比增长率73

4.5.2 底物比去除率(qobs)75

4.5.3 生物膜产率系数(Yobs)75

4.5.4 生物膜最大活性厚度(Tha)max76

4.5.5 生物膜密度(p)77

4.5.6 半级反应常数(k1/2)78

4.5.7 有效扩散系数(De)78

4.5.8 生物膜理论最大活性厚度(Tha)maxT78

4.6 附录79

4.6.1 Monod方程的理论推导79

4.6.2 底物在生物膜的扩散能力81

4.6.3 生物膜理论中常用速率表达式82

第5章 生物膜微生物的能量代谢理论83

5.1 PIRT维持能方程83

5.2 修正的PIRT维持能方程85

5.3 微生物内源呼吸代谢86

5.4 PIRT理论与HERBERT理论的比较87

5.5 微生物能量代谢分离理论88

5.5.1 富底物培养的特性88

5.5.2 底物过度利用动力学88

5.5.3 富底物条件下微生物产率模型89

5.5.4 富底物条件下能量分离模型92

5.5.5 微生物能量代谢生物数学模型一览93

5.5.6 模型验证93

5.5.7 微生物能量分离理论的工程意义97

6.1 生物膜重量的确定99

6.1.1 生物膜干重99

第6章 生物膜分析技术99

6.1.2 生物膜TOC100

6.1.3 生物膜COD100

6.1.4 生物膜多聚糖100

6.1.5 生物膜总蛋白质100

6.2 生物膜厚度的确定101

6.2.1 直接显微法101

6.2.4 膜侧线法102

6.2.5 间接计算法102

6.2.3 微米计电导法102

6.2.2 微米计阻力法102

6.3 生物膜活性分析103

6.3.1 ATP法103

6.3.2 INT法104

6.3.3 TTC法105

6.3.4 DNA法105

6.3.5 总蛋白质法106

6.3.6 耗氧率的测定106

6.3.7 活性胞平板计数法108

6.4 生物膜结构与活性观察108

6.4.1 生物膜一般结构与种群分布108

6.4.3 生物膜结构的电镜观察109

6.4.2 桔黄夹氮蒽染色-荧光显微镜观察109

6.4.4 INT标记活性生物膜法110

6.5 附录110

6.5.1 典型生物过程的测量参数110

6.5.2 典型生物过程自动监控示意图111

第7章 影响生物膜反应器运行的主要因素112

7.1 进水底物浓度112

7.2 营养物质115

7.3 水力停留时间与负荷率116

7.3.1 完全混合间歇反应器117

7.3.2 完全混合连续反应器117

7.3.5 扩散推流反应器118

7.3.3 完全混合连续串联反应器118

7.3.4 推流反应器118

7.4 水力剪切力120

7.5 溶解氧123

7.6 pH值124

7.7 温度124

7.8 抑制及毒性作用125

第8章 典型生物膜反应器工艺128

8.1 生物滤池128

8.1.1 普通生物滤池128

8.1.2 高负荷生物滤池133

8.1.3 塔式生物滤池138

8.1.4 厌氧生物滤池140

8.1.5 活性生物滤池142

8.2 生物转盘143

8.2.1 好氧生物转盘144

8.2.2 厌氧生物转盘148

8.3 淹没式生物滤池149

8.3.1 淹没式生物滤池的构造149

8.3.2 淹没式生物滤池的池型150

8.3.3 淹没式生物滤池的典型工艺流程152

8.3.4 淹没式生物滤池的设计与计算152

9.1.1 两相流化床155

第9章 实用新型生物膜反应器工艺155

9.1 生物流化床155

9.1.2 三相流化床158

9.1.3 厌氧流化床158

9.2 厌氧生物膜膨胀床159

9.3 微孔膜生物反应器161

9.4 移动床生物膜反应器162

9.5 复合式生物膜反应器164

9.5.1 活性污泥-生物膜反应器164

9.5.2 序批式生物膜反应器166

9.5.3 升流式厌氧污泥床-厌氧生物滤池168

9.5.4 附着生长污水稳定塘171

10.1 概述174

10.2 生物膜/悬浮生长联合处理工艺类型174

第10章 生物膜/悬浮生长联合处理工艺174

10.2.1 活性生物滤池(ABF)工艺176

10.2.2 普通生物滤池/固体接触(TF/SC)工艺177

10.2.3 粗滤池/活性污泥(RF/AS)工艺177

10.2.4 生物滤池/活性污泥(BF/AS)工艺178

10.2.5 普通生物滤池/活性污泥(TF/AS)工艺178

10.2.6 其他联合处理工艺179

10.3 联合处理工艺的设计要点179

10.3.1 主要设计考虑因素180

10.3.3 悬浮生长反应器183

10.3.2 生物膜反应器183

10.3.4 其他联合处理工艺185

10.3.5 污泥产生与沉降186

10.3.6 出水水质与氮、磷营养物去除187

10.4 联合处理工艺处理设施的设计191

10.4.1 生物膜反应器191

10.4.2 悬浮生长反应器192

10.4.3 其他联合处理工艺192

10.5 生物膜出水澄清要求与能力192

主要参考文献194

索引212