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目录1

第1章 废水厌氧生物处理概论1

1.1厌氧消化的基本原理及其研究进展1

1.2厌氧微生物学的发展概况4

1.2.1国外的发展概况4

1.2.2我国学者的研究简况5

1.3厌氧处理工艺的发展概况6

1.4.2按厌氧反应器的流态分类11

1.4.1按发展年代分类11

1.4厌氧生物处理工艺的分类11

1.4.3按厌氧微生物在反应器内的生长情况不同分类12

1.4.4衍生的厌氧反应器12

1.4.5按厌氧消化阶段分类12

1.5厌氧生物处理技术在废水处理中的地位12

1.5.1有机废水处理的技术路线12

1.5.2厌氧生物处理的技术评估13

2.1.2富集培养物的研究证明厌氧消化由两群菌完成19

2.1.1甲烷的生成是一个微生物学过程19

2.1厌氧生物处理过程的微生物19

第2章 厌氧生物处理微生物学19

2.1.3Hungate严格厌氧菌培养技术20

2.1.4产氢产乙酸菌和种间氢转移的发现22

2.1.5氢营养型细菌和耗氢产乙酸菌的发现23

2.1.6甲烷生产的碳流23

2.2不产甲烷菌及其作用24

2.2.1发酵性细菌24

2.2.2产氢产乙酸菌27

2.2.3耗氢产乙酸菌28

2.3产甲烷菌及其作用31

2.3.1产甲烷菌的分类31

2.3.2产甲烷菌的代表种32

2.3.3产甲烷菌的细胞结构特性35

2.3.4产甲烷菌的营养特征36

2.4不产甲烷菌与产甲烷菌微生物之间的关系37

2.4.2不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境38

2.4.1不产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所必须的基质38

2.4.3不产甲烷菌为产甲烷菌消除有毒物质39

2.4.4产甲烷菌为不产甲烷菌的生化反应解除反馈抑制39

2.4.5产甲烷菌在厌氧消化过程中的调节作用39

2.5硫酸盐还原细菌40

2.5.1硫酸盐还原菌的类群40

2.5.2硫酸盐还原菌的生长条件41

第3章 厌氧过程的能量代谢43

3.1厌氧过程的高能磷酸化合物43

3.1.1厌氧微生物细胞中的能量库43

3.1.2厌氧微生物的YATP43

3.2厌氧过程热力学44

3.2.1微生物的产能代谢44

3.2.2厌氧微生物ATP的生成方式47

3.2.3厌氧微生物能量代谢的热力学效率48

3.2.4沼气发酵的热能转换48

3.3厌氧过程生化反应中的自由能48

3.3.1厌氧消化中H2调节第一位点的热力学49

3.3.2有机物降解中H2调节第二位点的热力学50

3.3.3甲烷形成中的能量释放51

3.4厌氧过程的氧化还原电位51

3.4.1氧化还原电位对微生物生长的影响51

3.4.2微生物生长对氧化还原电位的影响52

3.4.3厌氧消化过程中的氧化还原电位52

第4章 厌氧生物处理生化机理54

4.1葡萄糖的厌氧降解生化途径54

4.1.1单糖酵解为丙酮酸的途径54

4.1.2丙酮酸的厌氧去路58

4.1.3丙酮酸的发酵产物58

4.2有机物厌氧降解途径66

4.2.1纤维素的厌氧降解66

4.2.2淀粉的厌氧降解68

4.2.3果胶的厌氧降解69

4.2.4木质纤维素的厌氧降解69

4.2.5脂肪酸的厌氧降解70

4.2.6蛋白质和氨基酸的厌氧降解71

4.3甲烷形成的生化机理72

4.3.1由H2/CO2形成甲烷72

4.3.2由甲醇和甲胺类物质形成甲烷74

4.3.3由乙酸形成甲烷74

4.4产甲烷菌的营养及特有的辅酶76

4.4.1产甲烷菌的营养76

4.4.2产甲烷细菌特有的辅酶77

第5章 厌氧生物处理动力学83

5.1概述83

5.2微生物动力学基础84

5.2.1Monod动力学84

5.2.2Contois动力学86

5.2.3抑制动力学模型86

5.2.4动力学限速步骤的概念91

5.3.2水解产物的厌氧发酵与厌氧氧化92

5.3.1颗粒有机物水解92

5.3厌氧子过程动力学92

5.3.3产甲烷过程94

5.4厌氧总过程动力学96

5.5悬浮生长厌氧反应动力学96

5.5.1悬浮生长完全混合厌氧反应器动力学96

5.5.2悬浮生长活塞流式厌氧反应器动力学102

5.6附着生长厌氧反应动力学104

5.6.1平面形生物膜反应动力学104

5.6.2球形生物膜反应动力学106

第6章 厌氧消化过程的控制111

6.1厌氧消化过程的酸碱平衡及pH值控制111

6.1.1厌氧微生物的适宜pH值111

6.1.2厌氧缓冲体系111

6.1.3厌氧消化体系中的酸碱平衡112

6.1.4厌氧体系中的碱度113

6.1.5厌氧消化体系中的生化反应及其对酸碱平衡的影响114

6.1.6厌氧消化过程pH值控制数学模型的建立115

6.1.7模型的验证118

6.1.8厌氧生物处理过程中pH值的控制技术120

6.2温度对厌氧生物处理的影响121

6.2.1温度对厌氧微生物宏观活性的影响121

6.2.2温度对厌氧反应过程中动力学参数的影响123

6.2.3温度突变对厌氧消化的影响125

6.2.4厌氧生物处理反应温度的选择与控制126

6.2.5高温厌氧生物处理工艺127

6.3厌氧污泥活性的测试128

6.3.1厌氧污泥活性测试的原理128

6.3.2测试装置及方法129

6.3.3厌氧污泥活性测试的其他方法131

6.4厌氧消化过程中的营养物质133

6.4.1厌氧微生物的碳源和能源134

6.4.2厌氧微生物对氮、磷、硫的需求134

6.4.3微量金属元素135

6.5厌氧消化过程中的抑制物质136

6.5.1概论136

6.4.4维生素136

6.5.2无机抑制性物质137

6.5.3天然有机抑制性物质140

6.5.4人工合成有机抑制性物质141

6.5.5厌氧污泥对抑制性物质的适应与驯化143

6.6厌氧生物处理过程中的监测和控制144

6.6.1工艺控制条件144

6.6.2厌氧生物处理系统的监测与控制对策144

6.6.3厌氧系统的早期警示物145

第7章 厌氧接触法147

7.1厌氧接触法工艺原理147

7.2厌氧接触法工艺系统设计148

7.2.1按有机容积负荷率设计149

7.2.2按动力学关系式计算149

7.2.3沉淀池的设计150

7.3厌氧接触法工艺系统的应用151

8.1.3气、固、液分离器154

8.1.1进水分配系统154

8.1.2反应区154

8.1升流式厌氧污泥层反应器的构造特点154

第8章 升流式厌氧污泥层反应器154

8.1.4出水系统155

8.1.5排泥系统155

8.2UASB反应器厌氧颗粒污泥的形成及其性质155

8.2.1概述155

8.2.2厌氧颗粒污泥形成的条件156

8.2.3厌氧颗粒污泥的形成机理157

8.2.4颗粒污泥的形成过程158

8.2.5厌氧颗粒污泥的基本性质159

8.3UASB反应器处理废水的数学表达方法167

8.3.1UASB反应器的流态模型167

8.3.2UASB反应器的数学表达式168

8.4UASB工艺处理系统的选择171

8.4.1不复杂溶解性废水171

8.4.2不完全溶解的复杂废水172

8.5UASB反应器的设计172

8.5.1反应器所需容积及主要尺寸的确定方法173

8.5.2反应器进水分配系统的设计178

8.5.3三相分离器的设计179

8.5.4排泥系统的设计184

8.5.5其他设计考虑184

8.5.6设计实例184

8.6UASB反应器的启动与运行186

8.6.1处理工业废水UASB反应器的启动与运行187

8.6.2处理生活（或城市）废水UASB反应器的启动运行189

9.1.1厌氧滤池工艺系统192

第9章 厌氧生物膜法192

9.1厌氧滤池192

9.1.2工艺参数与运行效率194

9.1.3填料的选择及水力特性196

9.1.4几种不同类型的厌氧滤池199

9.1.5厌氧滤池的工艺设计201

9.1.6厌氧滤池的运行及影响因素202

9.2厌氧膨胀床及流化床203

9.2.1厌氧膨胀床和流化床的研究现状204

9.2.2固体流态化的原理206

9.2.3流化床上升流速的控制207

9.3厌氧生物转盘210

9.3.1厌氧生物转盘的构造和工作原理210

9.3.2厌氧生物转盘的计算211

第10章 其他厌氧生物反应器213

10.1内循环厌氧反应器213

10.1.1IC反应器的基本构造与工作原理213

10.1.2IC反应器的运行特性214

10.1.3IC反应器的国内外应用情况及发展前景218

10.2膨胀颗粒污泥床218

10.2.1EGSB反应器的构造特点218

10.2.2EGSB反应器的运行性能219

10.2.3EGSB反应器的应用实例219

10.3升流式厌氧污泥床——滤层反应器222

10.3.1UBF反应器的构造特点222

10.3.2UBF反应器的运行性能特点222

10.3.3UBF反应器试验研究和生产性应用223

10.4厌氧折流板反应器224

10.4.1ABR的构造及工艺特点224

10.4.2ABR的动力学模型225

10.4.3ABR的运行特性226

10.4.4国内外试验应用情况228

10.5升流式厌氧固体反应器228

10.5.1USR的构造及工艺特点228

10.5.3国内研究与应用情况229

10.5.2USR的运行特性229

10.6管道厌氧消化器230

10.6.1管道厌氧消化器的构造特点230

10.6.2管道厌氧消化器的运行特性231

10.6.3生产性推广应用情况及前景231

10.7垂直折流厌氧污泥床反应器232

10.7.1反应器的构造特点232

10.7.2垂直折流厌氧污泥床反应器的运行特点233

11.1两相厌氧工艺的基本概念235

第11章 两相厌氧生物处理工艺235

11.2.1相分离的方法236

11.2两相厌氧工艺中相的分离236

11.2.2相分离对中间代谢产物的影响237

11.2.3相分离的实现对整个工艺的影响239

11.2.4相分离后两相反应器之间的相互关系240

11.3两相厌氧工艺的微生物学与动力学241

11.3.1两相厌氧工艺中的微生物学241

11.3.2两相厌氧工艺中的动力学242

11.4.2两相厌氧工艺处理普通的有机废水247

11.4两相厌氧工艺的应用实例247

11.4.1两相厌氧工艺的主要流程247

11.4.3两相厌氧工艺处理含高悬浮物的有机废水248

11.4.4两相厌氧工艺处理固体有机废弃物249

11.4.5两相厌氧工艺处理其他有机废水249

11.4.6抑制性物质对两相厌氧工艺的影响250

11.5温度两相厌氧工艺简介251

12.1.2污泥的性质指标253

12.1.1污泥的分类253

第12章 污泥厌氧消化处理253

12.1污泥的分类及性质253

12.2污泥厌氧消化工艺流程及消化池的构造257

12.2.1污泥厌氧消化工艺流程257

12.2.2消化池的分类及构造258

12.3污泥消化工艺设计261

12.3.1消化池的容积计算261

12.3.2加温设备及计算263

12.3.3热交换器的设计264

12.4污泥消化池的运行管理265

12.4.1消化池的启动265

12.4.2厌氧消化池的运行控制265

第13章 含硫酸盐有机废水的厌氧生物处理269

13.1硫酸盐还原菌的代谢过程269

13.1.1典型的硫酸盐还原菌的代谢反应269

13.1.2硫酸盐还原菌的代谢过程269

13.1.3硫酸盐还原的可能途径270

13.2.1基质竞争性抑制作用271

13.2硫酸盐还原作用对厌氧消化的影响271

13.2.2溶解性硫化物对产甲烷菌的毒害作用272

13.3含硫酸盐有机废水的处理技术274

13.3.1物理化学法274

13.3.2生物法276

14.1难降解有机物的分类及来源282

14.1.1多环芳烃类（PAH）化合物282

第14章 难降解有机物的厌氧生物处理技术282

14.1.2杂环类化合物283

14.1.3有机氰化物283

14.1.4有机合成高分子化合物283

14.2难降解有机物的生物降解基本原理284

14.2.1难降解有机物及生物降解性能的定义284

14.2.2影响有机物生物降解性能的因素285

14.2.3难降解有机物生物降解机理286

14.2.4难降解有机物厌氧生物降解性能评价方法287

14.3.1厌氧酸化对杂环化合物和多环芳烃转化去除效果288

14.3杂环化合物和多环芳烃的厌氧生物处理288

14.3.2杂环化合物和多环芳烃厌氧酸化反应动力学290

14.3.3共基质中易降解有机物对难降解有机物厌氧转化降解的作用290

14.3.4杂环化合物和多环芳烃经厌氧酸化后对后续好氧生物降解性能的改善291

14.4含氯有机化合物的厌氧生物处理292

14.4.1含氯有机化合物厌氧生物降解的机理及降解性能评价293

14.4.2氯代烃类化合物厌氧降解294

14.4.3氯代酚类化合物厌氧降解294

14.4.4氯代苯及多氯联苯类化合物厌氧降解295

14.5硝基取代有机物的厌氧生物处理296

14.6合成染料的厌氧生物处理297

14.6.1合成染料的厌氧生物降解性能297

14.6.2厌氧－好氧组合工艺处理染料废水298

14.6.3高效脱色菌强化染料废水厌氧生物处理299

14.7焦化废水的厌氧生物处理299

14.8制药废水的厌氧生物处理300

14.9造纸废水的厌氧生物处理301