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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pH 22

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)max 76

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)maxT 78

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TOC 100

6.1.3 生物膜COD 100

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