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第1章 环境生物技术引论 1

1.1 生物技术的学科体系与发展简史 1

1.1.1 生物技术的定义 1

1.1.2 生物技术的学科体系 1

1.1.3 生物技术发展简史 3

1.1.4 生物技术的高技术特征与应用 8

1.2 环境生物技术的学科体系 10

1.2.1 环境生物技术的定义 10

1.2.2 环境生物技术的技术体系与学科结构 10

1.3 本书的主要内容与结构 13

参考文献 14

第2章 环境生物技术的生物学基础 15

2.1 微生物学基础知识 15

2.1.1 微生物的类群 15

2.1.2 微生物的营养 27

2.1.3 微生物的代谢 30

2.2 酶学基础知识 36

2.2.1 酶的分类 36

2.2.2 酶催化反应的特点 37

2.2.3 酶蛋白的结构与功能 38

2.2.4 酶与细胞的固定化技术 39

2.3 生态学基础知识 41

2.3.1 生态系统及其基本特性 41

2.3.2 生态系统的基本结构与主要功能 43

2.3.3 生态系统的环境功能与自净作用 48

参考文献 52

第3章 环境生物技术的理论基础 53

3.1 生化反应计量学 53

3.1.1 原子矩阵法 53

3.1.2 电子流守恒原理与电子计量学方法 55

3.1.3 好氧过程的生化反应计量学 56

3.1.4 厌氧过程的生化反应计量学 61

3.2 生化反应动力学 67

3.2.1 反应速度与反应级数 67

3.2.2 酶促反应动力学 69

3.2.3 分批培养生化反应动力学 72

3.2.4 废水生物处理生化反应动力学 73

3.2.5 生物膜生化反应动力学 80

3.3 生化反应热力学 85

3.3.1 热力学第三定律 85

3.3.2 反应热力学与计量学关系 86

参考文献 88

第4章 环境污染治理基因工程技术 90

4.1 细胞学说与分子生物学 90

4.1.1 细胞学说与基因学说 90

4.1.2 遗传的分子基础 93

4.1.3 DNA重组技术 96

4.2 细胞融合技术与环境污染治理 100

4.2.1 细胞融合技术 100

4.2.2 细胞融合技术构建环境工程菌举例 102

4.3 基因工程与环境污染治理 103

4.3.1 环境工程微生物的分子生物学研究 103

4.3.2 环境工程基因工程菌的研究开发 106

4.3.3 非生物污染物质的基因工程菌开发 108

4.4 基因工程技术的安全性问题 109

参考文献 109

第5章 废水好氧生物处理技术 111

5.1 活性污泥法的产生 111

5.1.1 活性污泥法的产生 111

5.1.2 活性污泥法的反应机理与基本流程 112

5.1.3 活性污泥法的工艺类型 113

5.1.4 活性污泥法的动力学与设计运行 118

5.2 生物膜法 119

5.2.1 生物膜法的产生与特点 119

5.2.2 生物膜反应器的类型 120

5.2.3 生物滤池法 121

5.2.4 生物转盘法 129

5.2.5 生物接触氧化法 132

5.2.6 生物流化床 134

5.3 好氧生物处理技术进展 136

5.3.1 好氧过程曝气技术进展 136

5.3.2 吸附—生物降解污水生物处理技术 139

5.3.3 氧化沟污水处理生物技术 141

5.3.4 序批式反应器污水生物处理技术 147

参考文献 152

第6章 废水厌氧生物处理技术 154

6.1 废水厌氧生物处理的微生物学与生化反应原理 154

6.1.1 厌氧微生物与厌氧生物处理过程 154

6.1.2 厌氧生物处理过程的生化反应计量方程式 156

6.1.3 厌氧生物处理过程的生化反应动力学 156

6.2 厌氧生物处理工艺的特点与影响因素 157

6.2.1 废水厌氧处理技术的产生与发展 157

6.2.2 废水厌氧生物处理工艺的特点 157

6.2.3 影响废水厌氧生物处理的环境因素 159

6.3 厌氧生物反应器与工艺 166

6.3.1 厌氧生物反应器类型 166

6.3.2 厌氧消化池 167

6.3.3 厌氧接触工艺 171

6.3.4 厌氧滤池 172

6.3.5 上流式厌氧污泥床 175

6.3.6 厌氧生物处理技术的新发展 179

6.3.7 废水厌氧生物处理的后处理工艺 185

参考文献 186

第7章 废水生物脱氮除磷技术 188

7.1 生物脱氮过程和原理 188

7.1.1 氨化作用 189

7.1.2 硝化作用 190

7.1.3 反硝化作用 191

7.1.4 反硝化反应动力学 191

7.2 生物除磷原理 192

7.2.1 厌氧放磷 193

7.2.2 好氧聚磷 194

7.2.3 聚磷菌及其作用特性 194

7.3 生物脱氮除磷工艺 195

7.3.1 生物脱氮工艺 195

7.3.2 生物除磷工艺 197

7.3.3 废水同步除磷脱氮工艺 199

7.4 生物脱氮新技术 203

7.4.1 短程硝化—反硝化 203

7.4.2 同时硝化—反硝化 205

7.4.3 厌氧氨氧化 207

7.4.4 其他生物脱氮新技术 209

参考文献 211

第8章 固体废物处理处置生物技术 214

8.1 固体废物处理处置与资源化方法概论 214

8.2 固体废物的堆肥法生物处理技术 216

8.2.1 堆肥法技术发展概况 216

8.2.2 生物固体的堆肥化处理 217

8.3 固体废物的填埋处置技术 226

8.3.1 固体废物的填埋方法与类型 226

8.3.2 填埋场反应器生态系统的特征 227

8.3.3 垃圾填埋渗滤水的处理技术 229

参考文献 233

第9章 有机废气生物处理技术 234

9.1 有机废气的类型与特点 234

9.1.1 恶臭气体的分类与危害 234

9.1.2 臭味的检测与去除效率 235

9.2 有机废气生物处理的基本原理 236

9.2.1 有机废气治理的基本方法 236

9.2.2 有机废气生物处理法的基本原理 237

9.3 有机废气生物处理的方法与工艺 240

9.3.1 生物滤池法 240

9.3.2 生物滴滤法 243

9.3.3 生物洗涤法 244

9.3.4 生物曝气吸收法 246

9.4 有机废气生物处理技术的应用 246

9.4.1 有机废气的净化 246

9.4.2 恶臭去除 247

9.4.3 SO2的生物处理 248

9.4.4 NOx的生物处理 248

9.4.5 废气生物处理技术的发展展望 249

参考文献 250

第10章 环境污染生物修复技术 252

10.1 生物修复技术与生物恢复 252

10.1.1 生物修复技术的基本概念 252

10.1.2 生物修复技术的分类 253

10.1.3 应用生物修复的条件与优点 253

10.1.4 生物修复的影响因素与基本措施 254

10.2 生物修复技术的主要工艺 257

10.2.1 原位生物修复工艺 257

10.2.2 异位生物修复工艺 260

10.3 水体污染的生物修复技术 262

10.3.1 地下水污染的特征与危害 262

10.3.2 地下水污染的生物修复技术 264

10.3.3 地表水污染的特征与危害 266

10.3.4 地表水污染的生物修复技术 268

10.4 土壤污染的生物修复技术 272

10.4.1 土壤污染的特征与危害 272

10.4.2 土壤污染的堆肥法生物修复技术 273

10.4.3 土壤污染的植物修复技术 274

10.4.4 土壤中多环芳烃污染的生物修复技术 277

10.4.5 土壤中含氯有机物的生物修复技术 279

10.5 石油污染的生物修复技术 283

10.5.1 微生物对石油降解的基本原理 283

10.5.2 石油污染生物修复技术及应用 285

参考文献 287

第11章 环境生物材料 289

11.1 微生物絮凝剂 289

11.1.1 微生物絮凝剂的概念 289

11.1.2 微生物絮凝剂的产生与分离纯化 292

11.1.3 微生物絮凝剂的絮凝机理 296

11.1.4 微生物絮凝剂的应用 298

11.1.5 微生物絮凝剂的研究趋势 300

11.2 可生物降解塑料 301

11.2.1 可生物降解塑料的种类 301

11.2.2 PHA的合成与生产 302

11.2.3 生物降解塑料的降解机理 309

11.3 生物吸附剂 311

11.3.1 生物吸附剂的种类 311

11.3.2 生物吸附剂的制备 313

11.3.3 生物吸附剂的吸附机理 315

11.3.4 生物吸附剂的应用 316

11.4 生物表面活性剂 317

11.4.1 生物表面活性剂及其分类 317

11.4.2 生物表面活性剂的性质 318

11.4.3 生物表面活性剂的合成 319

11.4.4 生物表面活性剂的应用 322

参考文献 324

第12章 环境污染预防生物技术 326

12.1 农药环境污染与生物农药开发概述 326

12.1.1 农药的分类与发展概况 326

12.1.2 农药的作用及其对环境的污染 327

12.1.3 生物农药的分类及其特点 328

12.2 微生物农药 329

12.2.1 细菌杀虫剂 329

12.2.2 病毒杀虫剂 332

12.2.3 真菌杀虫剂 333

12.2.4 线虫杀菌剂 334

12.2.5 拮抗微生物 335

12.2.6 微生物除草剂 336

12.3 农用抗生素 337

12.4 源于植物的生理活性物质 338

12.4.1 具杀虫作用的植物次生物质 338

12.4.2 生物碱对害虫的作用机制 338

12.4.3 生物碱杀虫剂的开发前景 339

12.5 昆虫生长调节剂 339

12.5.1 几丁质合成抑制剂 339

12.5.2 保幼激素化合物 340

12.5.3 蜕皮激素化合物 340

12.5.4 其他昆虫生长调节剂 340

12.6 作物病虫害的生物防治技术 341

参考文献 342