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第1章绪论1

1.1环境污染及其现状1

1.1.1环境污染1

1.1.2环境污染的分类1

1.1.3环境污染的特征3

1.1.4环境污染的危害4

1.1.5我国环境污染现状5

1.2环境污染源及其优先污染物9

1.2.1环境污染源9

1.2.2优先污染物10

1.2.3持久性污染物11

1.3废水、废气质量指标与排放标准11

1.3.1废气质量指标与排放标准11

1.3.2废水水质指标与排放标准12

1.4环境生物工程的基础与研究对象13

1.4.1主要研究对象与目的13

1.4.2主要研究内容13

习题14

参考文献14

第2章环境微生物及其对环境的自净力15

2.1环境中微生物的主要类群15

2.1.1土壤微生物15

2.1.2微生物气溶胶18

2.1.3水体微生物20

2.1.4极端微生物21

2.2环境微生物的生理特征23

2.2.1微生物营养23

2.2.2微生物生长25

2.2.3微生物代谢27

2.3环境微生物的生态29

2.3.1生态与生态平衡29

2.3.2微生物生态系统30

2.3.3微生物之间的相互关系31

2.4微生物与污染环境的相互作用32

2.4.1污染环境对微生物的影响32

2.4.2微生物对环境污染的影响33

2.5湖泊、水库与河流水质评价模型34

2.5.1湖泊、水库水质富营养化模型34

2.5.2湖泊、水库富营养化水平判别条件35

2.5.3水库水环境预警评价模型36

2.5.4河流水体的耗氧与复氧规律38

2.5.5斯特里特-菲尔普斯模型39

习题42

参考文献43

第3章主要元素循环与生物计量学基础44

3.1主要元素的生态循环44

3.1.1碳元素循环44

3.1.2氮素循环45

3.1.3硫元素循环46

3.1.4磷元素循环48

3.2微生物反应计量学基础49

3.2.1微生物细胞的经验分子式49

3.2.2电子供体及其特征50

3.3微生物反应能量学基础52

3.3.1电子与能量载体52

3.3.2反应能量与细胞产率53

3.4微生物反应动力学55

3.4.1微生物反应动力学基础55

3.4.2细胞培养过程动力学模型59

3.4.3生物膜生化反应动力学模型61

习题67

参考文献68

第4章污染物的生物降解基础70

4.1污染物的生物可降解性70

4.2微生物对污染物的作用72

4.2.1微生物的共代谢作用72

4.2.2微生物的解毒作用73

4.2.3微生物的激活作用74

4.2.4微生物的吸着作用74

4.3有机污染物的阈值和协同作用75

4.3.1有机污染物的阈值75

4.3.2微量有机毒物的协同作用76

4.4影响生物降解的因素76

4.4.1污染物种类对降解性影响76

4.4.2化学结构对生物降解的影响78

4.4.3环境条件对生物降解的影响78

4.5污染物的生物降解反应及其中间产物79

4.5.1水解79

4.5.2氧化79

4.5.3碳羟基化80

4.5.4还原80

4.5.5裂解80

4.5.6酰化82

4.5.7甲基化83

4.5.8转化83

4.5.9二聚83

4.6典型有机污染物的生物降解机理84

4.6.1卤代有机物的生物降解84

4.6.2芳香族化合物生物降解87

4.6.3多环芳烃的降解89

4.6.4邻苯二甲酸酯类的生物降解89

4.7污染物的真菌降解90

4.7.1依靠LiP的氧化91

4.7.2依赖LiP的还原91

习题92

参考文献92

第5章污水好氧生物处理94

5.1好氧生物处理及活性污泥工艺94

5.1.1好氧生物处理原理94

5.1.2典型活性污泥处理法95

5.2曝气方式与曝气池结构96

5.2.1阶段曝气法96

5.2.2延时曝气法97

5.2.3纯氧曝气法97

5.2.4深井曝气法97

5.2.5曝气池结构型式97

5.3活性污泥设计参数98

5.3.1污泥的浓度（MLSS）98

5.3.2污泥沉降比（SV）99

5.3.3污泥容积指数（SVI）99

5.3.4污泥负荷与去除负荷（F/M）99

5.3.5水力停留时间（θ）100

5.4活性污泥处理系统设计100

5.4.1曝气池容积100

5.4.2泥龄100

5.4.3污泥回流比102

5.4.4剩余污泥量102

5.4.5二沉池面积及有效水深102

5.4.6污泥斗容积103

5.5曝气量及其曝气设备103

5.5.1需氧量计算103

5.5.2空气扩散器选定104

5.5.3曝气设备选定106

5.5.4曝气系统设计106

5.6污泥回流系统设计108

5.6.1污泥回流量108

5.6.2空气提升器选择与设计109

5.7活性污泥处理工艺的发展112

5.7.1AB法112

5.7.2序批式活性污泥法115

5.7.3氧化沟118

习题123

参考文献124

第6章废水厌氧生物处理125

6.1厌氧生物处理原理125

6.1.1厌氧消化的基本原理125

6.1.2厌氧生物处理的主要影响因素126

6.2厌氧生物反应器的种类127

6.2.1普通厌氧消化池127

6.2.2厌氧接触工艺129

6.2.3两相厌氧生物反应器132

6.2.4厌氧生物滤池133

6.2.5厌氧膨胀与流化床反应器135

6.2.6升流式厌氧流化床反应器135

6.2.7内循环厌氧反应器141

6.3厌氧生物处理工艺设计142

6.3.1厌氧水解工艺原理142

6.3.2厌氧水解反应器设计143

6.4厌氧过程的生物降解与转化估算143

习题146

参考文献146

第7章废水生物脱氮除磷147

7.1水中氮、磷的危害147

7.2废水微生物脱氮147

7.2.1微生物脱氮原理及动力学模型148

7.2.2脱氮工艺149

7.2.3工艺选择及其设计计算152

7.2.4影响脱氮的因素152

7.3废水微生物除磷154

7.3.1微生物除磷原理及动力学模型154

7.3.2典型的除磷工艺158

7.3.3工艺选择及设计计算159

7.3.4影响除磷的因素161

7.4废水的同步脱氮除磷工艺163

7.4.1废水的同步脱氮除磷工艺163

7.4.2废水同步脱氮除磷技术的应用165

7.5磷的生物回收新技术166

7.5.1鸟粪石沉淀磷回收技术166

7.5.2丝状聚磷菌上浮富集技术166

7.5.3铁还原菌回收磷技术166

7.5.4硝酸氮-磷酸钙沉淀回收磷技术166

7.5.5其他的回收磷技术167

习题167

参考文献167

第8章生物膜及其反应器169

8.1生物膜及其形成169

8.1.1生物膜的定义169

8.1.2生物膜载体169

8.1.3微生物的附着固定170

8.1.4生物膜的形成170

8.2生物膜结构与特性171

8.2.1生物膜结构171

8.2.2生物膜重量172

8.2.3生物膜厚度172

8.2.4生物膜活性172

8.2.5生物膜的废水净化作用172

8.3生物膜反应器种类172

8.3.1生物膜反应器分类172

8.3.2生物滤池173

8.3.3生物转盘175

8.3.4生物接触氧化池176

8.3.5生物流化床177

8.4典型膜生物反应器设计计算179

8.4.1生物滤池的设计计算179

8.4.2生物转盘的设计184

8.4.3生物接触氧化池的设计计算186

8.4.4两相生物流化床设计计算187

8.5其他新型生物膜反应器及其工艺189

8.5.1三相生物流化床189

8.5.2厌氧生物膜膨胀床190

8.5.3移动床生物膜反应器191

8.5.4生物膜/悬浮生长级联工艺191

习题192

参考文献193

第9章膜生物反应器技术194

9.1膜与膜技术基础194

9.1.1膜过滤过程194

9.1.2膜的种类194

9.1.3常用膜材料195

9.1.4膜组件196

9.2膜生物反应器及其性能比较197

9.2.1膜生物反应器基本特征197

9.2.2膜生物反应器的种类197

9.2.3曝气MBR198

9.2.4萃取MBR199

9.2.5脱氮MBR199

9.2.6两类典型MBR200

9.3膜生物反应器设计基础与优化条件200

9.3.1MBR中有机物的降解动力学200

9.3.2MBR过程的优化模型201

9.3.3MBR优化操作条件的定性分析204

9.4典型膜生物反应器组合工艺205

9.4.1普通膜生物反应器工艺205

9.4.2以脱氮除磷为主的MBR污水处理工艺205

9.5其他影响膜过滤过程的因素206

9.5.1膜材料与膜孔结构对通量的影响206

9.5.2过程的操作条件的影响207

9.5.3物料对通量的影响207

9.6膜污染的形成机制207

9.6.1形成膜污染的主要因素207

9.6.2膜表面的吸附性能208

9.6.3膜表面-污染物界面吸附能变化209

9.7膜污染的防治与清洗210

9.7.1膜污染的物理、化学与生物清洗方法210

9.7.2清洗剂种类及其作用机理211

9.7.3减缓膜污染的操作方法212

9.7.4清洗过程程序设计基础213

习题214

参考文献214

第10章生物脱硫与抑硫减蚀216

10.1硫的存在形式216

10.1.1煤中硫的存在形式216

10.1.2石油中硫的存在形式217

10.1.3废水中硫的存在形式217

10.2脱硫与还原微生物218

10.2.1煤炭脱硫微生物218

10.2.2石油脱硫微生物219

10.2.3其他脱硫微生物219

10.2.4硫酸盐还原菌220

10.3微生物脱硫途径及机理221

10.3.1无机硫脱除途径221

10.3.2有机硫脱除途径221

10.3.3生物降解有机硫的机理223

10.3.4生物脱硫的动力学模型224

10.4生物脱硫反应器及其工艺226

10.4.1生物脱硫反应器226

10.4.2生物脱硫反应工艺227

10.5硫酸盐还原作用机理228

10.5.1硫酸盐还原与ATP合成228

10.5.2SRB的生长机制229

10.5.3SRB的歧化功能229

10.6SRB的废水脱硫反应器技术230

10.6.1SRB的厌氧消化作用230

10.6.2SRB的竞争性抑制作用230

10.6.3反硝化抑制SRB的作用232

10.6.4基质对SRB的抑制作用232

10.6.5反应器类型对SRB竞争性影响233

10.6.6污泥类型对SRB竞争性影响233

10.7SRB的腐蚀与抑蚀机制234

10.7.1SRB的腐蚀机制234

10.7.2抑蚀微生物特性235

习题236

参考文献236

第11章废气生物脱除与转化238

11.1CO2的生物脱除固定与转化238

11.1.1高等植物对CO2的生物固定238

11.1.2藻类对CO2的生物固定240

11.1.3光合细菌对CO2的生物固定242

11.1.4其他自养微生物对CO2的固定243

11.1.5酶对CO2的固定243

11.1.6CO2光生物反应器244

11.2挥发性有机化合物（VOC）废气的生物净化246

11.2.1VOC的生物净化特点246

11.2.2生物净化方法247

11.2.3生物反应器的设计参数250

11.2.4影响生物反应器的因素250

11.3氮氧化物的生物净化251

11.3.1氮氧化物的来源及其危害251

11.3.2处理NOx的微生物和装置251

11.3.3国内外去除NOx的研究进展251

习题253

参考文献253

第12章毒物的生物富集与吸附255

12.1生物富集与积累255

12.1.1生物富集系数255

12.1.2生物富集系数的估算方法256

12.1.3正辛醇-水分配系数测定257

12.1.4正辛醇-水分配系数估算257

12.2生物富集机理及模型261

12.2.1水生生物的生物富集模型261

12.2.2浮游植物生物的富集模型262

12.2.3生物体内的富集与积累机制263

12.3有机毒物的生物富集264

12.3.1有机毒物的毒性264

12.3.2有机毒物的仿生富集264

12.4重金属离子的生物吸附266

12.4.1重金属离子生物吸附剂267

12.4.2重金属离子的生物吸附机理268

12.4.3重金属离子的生物富集工艺271

12.5其他有害物质的生物富集272

12.5.1放射性物质的生物富集272

12.5.2微量元素的生物富集272

习题272

参考文献273

第13章生态塘与人工湿地275

13.1生态塘分类与作用机理275

13.1.1稳定塘的种类276

13.1.2稳定塘的特点276

13.1.3稳定塘的作用机理277

13.2几种典型塘的设计278

13.2.1好氧塘的设计278

13.2.2兼性塘设计279

13.2.3曝气塘设计280

13.3人工湿地的构型与污水净化机制282

13.3.1人工湿地构成与湿地类型282

13.3.2人工湿地的污水净化机制285

13.3.3人工湿地的净化水质原理286

13.4人工湿地的设计与计算287

13.4.1湿地负荷与面积确定287

13.4.2湿地的水力系统计算289

13.5湿地系统布局、防渗与管理290

13.5.1湿地的分区与布局290

13.5.2湿地床的防渗290

13.5.3湿地的管理290

习题292

参考文献292

第14章污染环境的生物修复293

14.1生物修复的基本概念293

14.1.1生物修复的对象与生物修复剂293

14.1.2典型的生物修复剂及其作用293

14.1.3污染环境与修复剂的相互作用296

14.1.4生物修复的方式与特点297

14.1.5影响生物修复的因素298

14.2原位生物修复技术299

14.2.1原位修复的特点299

14.2.2原位生物修复的方法299

14.2.3原位生物修复设计的工程问题300

14.2.4修复过程的物料平衡计算302

14.3异位生物修复及其生物反应器303

14.3.1异位生物修复方法303

14.3.2异位修复生物反应器及其修复工艺304

14.3.3原位-异位联合修复技术306

14.4污染土壤修复方式与蚯蚓反应器306

14.4.1土壤污染的生物修复基础306

14.4.2土壤污染的生物修复306

14.4.3蚯蚓生物反应器309

14.5生物修复存在问题及潜在解决方法310

14.5.1微生物修复310

14.5.2植物修复存在的问题311

14.5.3生物修复的潜在发展技术311

习题311

参考文献311

附录一美国127种优先污染物中英文对照313

附录二67种（类）危及人体和生物的“内分泌干扰物”（美国USEPA在1998年8月公布）315

附录三一些常见组分的COD质量当量317

附录四部分有机物和无机物半反应及其吉布斯标准自由能318

附录五有机化合物的环境性质320

附录六各种有机化合物的生物浓缩因子325