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目录 1

1 绪论 1

1.1 厌氧微生物学的研究概况 1

1.1.1 国内厌氧微生物学的研究概况 1

1.1.2 国外厌氧微生物学的研究概况 3

1.2 厌氧生物处理技术 3

1.2.1 厌氧生物处理的产生与发展 4

1.2.2 厌氧生物处理的基本原理 4

1.2.3 厌氧生物处理的特点 6

1.3 厌氧生物处理工艺 7

1.3.1 厌氧接触工艺 7

1.3.2 厌氧滤池工艺 8

1.3.3 厌氧生物流化床工艺 8

1.3.4 厌氧折流板反应器 9

1.3.5 上流式厌氧污泥床反应器 9

1.3.6 膨胀颗粒污泥床反应器 10

1.3.8 两相厌氧消化工艺 12

1.3.7 内循环厌氧反应器 12

1.3.9 厌氧生物转盘 13

2 厌氧微生物学 14

2.1 厌氧微生物在生物地球化学循环中的作用 14

2.1.1 自然环境中的厌氧微生物 14

2.1.2 厌氧微生物在污染物（元素）生物地球化学转化中的作用 14

2.2 不产甲烷菌及其作用 15

2.2.1 发酵细菌 15

2.2.2 产氢产乙酸细菌 17

2.2.3 同型产乙酸细菌 19

2.3 产甲烷菌及其作用 21

2.3.1 产甲烷菌的分类和形态 21

2.3.2 产甲烷菌的生理学特性 24

2.3.3 产甲烷菌的能量代谢 26

2.4 产甲烷菌与不产甲烷菌的相互作用 27

3 废水厌氧生物处理的生物化学原理 29

3.1 厌氧处理过程的生化机理 29

3.1.2 水解反应阶段 30

3.1.1 废水中复杂基质的厌氧降解 30

3.1.3 发酵酸化反应阶段 31

3.1.4 产乙酸反应阶段 33

3.1.5 产甲烷反应阶段 34

3.1.6 厌氧条件下脱氮和还原硫酸盐 36

3.2 厌氧过程的能量代谢 38

3.2.1 动力学原理 38

3.2.2 标准状态与环境条件 43

3.2.3 H2分压对转化自由能的影响 43

3.2.4 氧化还原电位 44

4 影响厌氧生物处理的环境因素 46

4.1 厌氧生物处理的酸碱平衡及pH值控制 46

4.1.1 厌氧微生物适应的pH值 47

4.1.2 厌氧生物处理的缓冲体系 48

4.1.3 厌氧生物处理系统中的酸碱平衡 49

4.2 温度对厌氧生物处理的影响 51

4.2.1 温度对厌氧微生物的影响 51

4.1.4 厌氧生物处理系统中的碱度 51

4.2.2 温度对厌氧反应过程中动力学参数的影响 54

4.2.3 温度突变对厌氧消化的影响 55

4.2.4 厌氧消化反应温度的选择与控制 57

4.3 厌氧消化过程中的营养物质 58

4.3.1 厌氧微生物对碳的需求 59

4.3.3 厌氧微生物对磷的需求 60

4.3.4 厌氧微生物对硫的需求 60

4.3.2 厌氧微生物对氮的需求 60

4.4 微量元素对厌氧生物处理的影响 61

4.4.1 微量金属元素 61

4.4.2 维生素 63

4.5 厌氧消化过程中的抑制物质 63

4.5.1 无机抑制性物质 64

4.5.2 有机抑制性物质 65

5 厌氧生物处理的废水特性 67

5.1 废水的碳和氮参数 67

5.1.1 碳参数 67

5.1.2 氮参数 68

5.2 废水的厌氧生物可降解性 69

5.2.1 生物降解性能含义 69

5.2.2 影响有机物生物降解性能的因素 70

5.2.3 难降解有机物的分类及来源 72

5.2.4 废水中常见有机物的生物降解性 75

5.3 废水中常见的毒性物质 78

5.3.1 影响厌氧生物处理微生物综合活性的因素 78

5.3.2 无机毒性物质 80

5.3.3 有机毒性物质 83

5.3.4 厌氧微生物对毒性物质的适应与驯化 86

6 厌氧生物处理工艺 88

6.1 厌氧接触工艺 88

6.1.1 厌氧接触工艺的原理 88

6.1.2 厌氧接触工艺的特点 90

6.2 厌氧滤池 90

6.2.1 AF的原理与特点 90

6.2.2 AF的运行与影响因素 91

6.3.1 ABR的工作原理 93

6.3 厌氧折流板反应器 93

6.3.2 ABR的特点 94

6.3.3 ABR的主要工艺性能 95

6.3.4 ABR在几种废水条件下的运行性能 96

6.3.5 ABR工艺的研究及应用现状 98

6.4 升流式厌氧污泥床反应器 98

6.4.1 UASB的结构 99

6.4.2 UASB的原理 101

6.4.3 UASB的工艺特点 102

6.4.4 UASB反应器的启动 103

6.4.5 UASB的应用 104

6.4.6 UASB在污水处理中的应用前景 104

6.5 膨胀颗粒污泥床反应器 105

6.5.1 EGSB的产生背景及其特征 105

6.5.2 EGSB反应器的结构特征与工作原理 105

6.5.3 EGSB反应器中颗粒污泥的特征 106

6.5.4 EGSB的工艺特点 107

6.6.1 IC反应器的构造及工作原理 108

6.6 内循环厌氧反应器 108

6.6.2 IC的工艺特点 109

6.6.3 IC反应器与UASB反应器的参数比较 111

6.7 两相厌氧生物处理工艺 111

6.7.1 两相厌氧工艺的发展 112

6.7.2 两相厌氧工艺的基本原理 112

6.7.3 两相厌氧工艺的特点 113

6.7.4 两相厌氧工艺的适用范围 114

6.7.5 相分离方法 115

6.7.6 两相厌氧工艺反应器的选择和构造 116

6.7.7 两相厌氧工艺的流程和参数选择 117

7 厌氧反应器和废水处理工艺设计 119

7.1 废水厌氧处理工艺流程的选择 119

7.1.1 预处理 119

7.1.2 厌氧处理 123

7.1.3 后处理 124

7.2.1 反应器容积的确定 127

7.2 厌氧反应器的设计 127

7.1.4 剩余污泥的处理 127

7.2.2 反应器高度的确定 128

7.2.3 反应器平面形状的确定 128

7.2.4 反应器上流速度的确定 129

7.2.5 单元反应器最大体积的确定 129

7.2.6 配水系统的设计 129

7.2.7 三相分离器的设计 130

7.2.9 出水系统 135

7.2.8 管道设计 135

7.2.10 浮渣清除装置 136

7.2.11 气体收集装置 136

7.2.12 污泥排放设备 136

7.2.13 反应器采用的材料 137

7.2.14 辅助设备 137

7.3 UASB反应器的设计及工程实例 137

7.3.1 UASB反应器的设计 137

7.3.2 UASB设计举例 140

7.3.3 UASB在国内外的应用情况 141

7.3.4 UASB工程实例 143

7.4 厌氧接触法工艺设计及工程实例 147

7.4.1 厌氧接触法的工艺设计 147

7.4.2 厌氧接触法设计举例 150

7.4.3 厌氧接触工艺的应用 151

7.5 两相厌氧生物处理工艺 152

7.5.1 两相厌氧反应器容积的确定 152

7.5.2 两相厌氧工艺工程实例 153

7.6 厌氧膨胀床和厌氧流化床的设计及工程实例 157

7.6.1 厌氧膨胀床和厌氧流化床的设计 157

7.6.2 厌氧膨胀床和厌氧流化床的试验研究 158

7.6.3 厌氧膨胀床和厌氧流化床的工程实例 159

8 厌氧生物处理工艺运行管理与控制 160

8.1 厌氧工艺中污泥的培养与驯化 160

8.1.1 厌氧活性污泥的培养与驯化 160

8.1.2 厌氧生物膜的培养与驯化 161

8.1.3 厌氧颗粒污泥 163

8.2 厌氧生物处理运行条件控制 168

8.2.1 相关名词 168

8.2.2 温度 170

8.2.3 氧化还原电位 174

8.2.4 厌氧消化过程的pH值 177

8.2.5 中间产物 182

8.2.6 营养元素 185

8.2.7 监测与控制 185

8.3 厌氧生物处理中容易出现的问题及其解决办法 187

8.3.1 复杂废水中含有不溶解物质 188

8.3.2 废水中的某些物质容易导致沉淀 189

8.3.3 毒性物质 189

8.3.4 泡沫问题 195

8.3.5 厌氧反应器中产气的异常现象及解决方案 195

8.3.6 污泥厌氧消化沼气的安全问题 196

8.3.7 污泥膨胀 197

9.1 概述 203

9.1.1 难降解有机物的定义 203

9 难降解有机物的厌氧生物降解 203

9.1.2 难降解有机物的分类 204

9.1.3 难降解有机物的来源和循环转化 204

9.1.4 难降解有机物的特点 204

9.1.5 难降解有机物的危害 205

9.2 废水中难降解物质生物降解的机理 205

9.2.1 有机物难生物降解的原因 205

9.2.2 共基质代谢机理 207

9.2.3 种间协同代谢机理 208

9.2.4 有效微生物菌群的筛选和驯化 208

9.2.5 影响废水中难降解物质生物降解的因子 209

9.3 难降解有机物厌氧处理的评价方法 211

9.3.1 应用难降解有机物在厌氧降解时产生气体的量来评价的方法 211

9.3.2 综合因素评价 212

9.4 杂环化合物和多环芳烃的厌氧生物降解 213

9.4.1 杂环化合物和多环芳烃的定义和分类 213

9.4.3 杂环化合物和多环芳烃的毒性和危害 214

9.4.2 杂环化合物和多环芳烃的主要来源 214

9.4.4 杂环化合物和多环芳烃的厌氧生物处理机理 215

9.5 有机染料的厌氧生物降解 218

9.5.1 有机染料废水的来源和特点 218

9.5.2 有机染料废水传统处理方法 218

9.5.3 有机染料废水厌氧菌及厌氧降解机理 219

9.5.4 有机染料废水生物处理方法 219

9.6 制浆造纸废水的厌氧生物降解 220

9.6.1 制浆造纸废水的定义、来源和分类 220

9.6.3 制浆造纸废水的传统处理方法 221

9.6.2 造纸工业的环境污染与危害 221

9.6.4 制浆造纸废水的厌氧生物处理机理 222

9.6.5 制浆造纸废水厌氧处理的不利因素及去除方法 222

10 废水厌氧处理应用实例 224

10.1 啤酒废水的厌氧处理 224

10.1.1 啤酒废水 224

10.1.2 啤酒废水的厌氧处理技术 225

10.1.3 啤酒废水的厌氧处理工艺应用 227

10.2.1 制浆造纸废水 230

10.2 制浆造纸废水的厌氧处理 230

10.2.2 制浆造纸废水的厌氧处理技术 231

10.2.3 制浆造纸废水的厌氧处理工艺应用 233

10.3 含硫酸盐废水的厌氧处理 237

10.3.1 含硫酸盐废水 237

10.3.2 含硫酸盐废水的厌氧处理技术及应用 239

10.4 含油脂类废水的厌氧处理 242

10.4.1 含油脂类废水的产生与特点 242

10.4.2 含油脂类废水的厌氧处理技术 243

10.4.3 含油脂类废水的厌氧处理工艺应用 245

10.5 城市污水的厌氧处理 249

10.5.1 城市污水概况 250

10.5.2 城市污水的厌氧处理技术 250

10.5.3 城市污水的厌氧处理应用实例 253

11 废水厌氧生物处理的研究和分析方法 259

11.1 废水厌氧生物处理监测中ORP的测定 259

11.1.1 ORP测定的基本原理 259

11.1.2 ORP的测定 260

11.2.2 测定方法 261

11.2 生物化学甲烷势的测定 261

11.2.1 概述 261

11.3 沼气的测定 262

11.3.1 两种液体置换系统 262

11.3.2 测定沼气的组成 263

11.3.3 CH4的COD换算 265

11.4 厌氧污泥产甲烷活性的测定 266

11.4.1 测定目的 266

11.4.2 产甲烷菌的氢化酶活性分析法 266

11.5 最大比产甲烷速率的测定 268

11.5.1 意义 268

11.5.2 测定方法 268

11.5.3 产甲烷速率公式 270

11.6 厌氧生物可降解性的测定 271

11.6.1 测定目的和原理 271

11.6.2 测定条件 271

11.6.4 测定步骤 272

11.6.3 测定装置 272

11.6.5 计算 273

11.7 厌氧消化污泥性质的研究 274

11.7.1 污泥的分类 274

11.7.2 污泥的性质指标 274

11.8 反应器内污泥的测定 275

11.8.1 测定目的和原理 275

11.8.2 仪器和设备 275

11.8.5 污泥量测定的步骤 276

11.8.4 污泥量测定中的采样 276

11.8.3 总固体、挥发性固体和灰分的测定 276

11.8.6 计算 277

11.9 产甲烷毒性的测定 277

11.9.1 概述 277

11.9.2 测定装置 278

11.9.3 情况分析 278

11.9.4 产甲烷毒性测定 278

11.10.3 对毒物的敏感性 279

11.10.2 测定方法 279

11.10.4 实例 279

11.9.5 毒性的表示方法和计算方法 279

11.10.1 概述 279

11.10 厌氧毒性测定方法 279

11.11 厌氧微生物的分离与鉴定 280

11.11.1 产酸细菌 280

11.11.2 产甲烷菌 284

11.11.3 硫酸盐还原菌 289

11.12 PCR技术在废水厌氧生物处理中的应用 291

11.12.1 PCR的原理及其试验方法 291

11.12.2 提高PCR检测准确率的方法 292

11.12.3 厌氧废水处理系统中微生物群落结构变化的PCR技术监测手段 293

11.13 微生物传感器在厌氧工艺测定中的应用 295

11.13.1 微生物传感器的构成和原理 295

11.13.2 微生物传感器的应用 296

参考文献 297