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第1章 废水收集和处理的历史演变 1

1.1 古代给水和废水管理系统 1

1.2 中世纪给水和废水管理系统 2

1.3 最早的微生物学研究 6

1.4 最早的废水管理——直接排放到土壤和水体中 9

1.5 河流、土壤或实验中的有机物矿化——是化学过程还是生物过程？ 10

1.6 早期的废水生物处理过程 11

1.7 霍乱流行——是水中或土壤中细菌引起的吗？ 12

1.8 早期的活性污泥法实验 13

1.9 取样和测量 14

1.10 废水排放的早期法规 15

参考文献 16

第2章 废水水质表征和标准 19

2.1 废水水量和日变化 19

2.2 污染物 20

2.2.1 概述 20

2.2.2 溶解性物质 21

2.2.3 胶体物质 24

2.2.4 悬浮固体 25

2.3 溶解性有机质总含量的测试方法 26

2.3.1 生化耗氧量 26

2.3.2 化学耗氧量 27

2.3.3 总有机碳和溶解性有机碳 27

2.4 废水排放法规 29

2.4.1 引言 29

2.4.2 德国法规 29

2.4.3 欧盟指导方针 31

参考文献 32

第3章 微生物新陈代谢 33

3.1 细菌（真细菌）组分和形态学评述 33

3.2 蛋白质和核酸 35

3.2.1 蛋白质 35

3.2.2 核酸 39

3.3 分解和合成代谢 46

3.3.1 ADP和ATP 46

3.3.2 质子传递 47

3.3.3 葡萄糖的分解代谢 47

3.3.4 合成代谢 51

参考文献 52

第4章 分解代谢和合成代谢过程中化学计量学方程 53

4.1 概述 53

4.2 有机物的好氧降解 53

4.2.1 无生物衰减的碳水化合物降解 53

4.2.2 2,4-硝基酚的矿化 54

4.2.3 考虑微生物衰减的碳水化合物的降解 56

4.3 耗氧速率rO2,∑和CO2生成速率rCO2,∑的测定 58

参考文献 62

第5章 气液相间氧的传质 63

5.1 扩散传递 63

5.2 传质系数 65

5.2.1 比传质系数的定义 65

5.2.2 双膜理论 67

5.3 总比传质系数KLa的测定 69

5.3.1 曝气过程中的氧吸收 69

5.3.2 曝气过程中挥发性组分的脱附 71

5.4 大型污水处理厂的氧传递速率、能量消耗及效率 72

5.4.1 表面曝气 72

5.4.2 深层曝气 75

5.5 量纲分析及模式转换 82

5.5.1 概述 82

5.5.2 搅拌无曝气反应池的功率消耗——一个简单的例子 83

5.5.3 采用无量纲数描述表面曝气装置的氧气传递、功率消耗及效率 85

5.5.4 无量纲数在表面曝气中的应用 87

参考文献 89

第6章 好氧活性污泥处理系统 91

6.1 概述 91

6.2 供氧充足和不足情况下的动力学和反应工程模型 91

6.2.1 间歇式反应器 91

6.2.2 恒化器 93

6.2.3 完全混合式活性污泥反应器 95

6.2.4 推流式反应器 99

6.2.5 有污泥回流的完全混合式串联反应器 102

6.2.6 具有轴向扩散的流体反应器 103

6.2.7 计量学和动力学系数 104

6.2.8 不同反应器的比较 105

6.3 活性污泥反应器中的停留时间分布 106

6.3.1 停留时间分布 106

6.3.2 完全混合式反应器 107

6.3.3 完全混合式的串联反应器 108

6.3.4 有轴向扩散的管式流反应器 108

6.3.5 比较串联反应器和管式流反应器 109

6.4 工业规模的活性污泥处理系统 110

参考文献 113

第7章 好氧生物膜处理系统 115

7.1 生物膜 115

7.2 废水处理中的生物膜反应器 116

7.2.1 滴滤池 116

7.2.2 浸没曝气式固定床反应器 117

7.2.3 生物转盘反应器 118

7.3 生物膜系统中氧传质的机制 120

7.4 生物膜系统中氧传质速率模型 121

7.4.1 假设 121

7.4.2 气液表面传质是速率限制步骤 121

7.4.3 液固传质是速率限制步骤 122

7.4.4 生物反应是速率限制步骤 122

7.4.5 在生物膜内的扩散和反应 122

7.4.6 生物膜内的扩散和反应以及液固界面传质的影响 123

7.4.7 气泡和生物膜表面传质速率的影响 124

参考文献 126

第8章 有机物的厌氧降解 128

8.1 分解代谢反应——不同种群细菌间的合作 128

8.1.1 概述 128

8.1.2 厌氧菌 129

8.1.3 产甲烷菌对产乙酸的调节 131

8.1.4 硫酸盐和硝酸盐的还原 133

8.2 动力学——模型和参数 134

8.2.1 引言 134

8.2.2 酸化细菌水解和产生低级脂肪酸的过程 134

8.2.3 产乙酸菌对低级脂肪酸的转化 135

8.2.4 乙酸和氢气转化为甲烷 136

8.2.5 结论 136

8.3 分解代谢与合成代谢 138

8.4 高速厌氧处理工艺 139

8.4.1 概述 139

8.4.2 厌氧接触工艺 140

8.4.3 上流式厌氧污泥床反应器 142

8.4.4 厌氧固定床反应器 142

8.4.5 厌氧转盘反应器 143

8.4.6 厌氧膨胀床和流化床反应器 144

参考文献 146

第9章 特殊有机化合物的生物降解 148

9.1 概述 148

9.2 含氯化合物 149

9.2.1 氯代烷烃，特别是二氯甲烷和1,2-二氯乙烷 149

9.2.2 氯苯 152

9.2.3 氯酚 154

9.3 硝基芳香类化合物 155

9.3.1 性质、用途、环境问题和动力学 155

9.3.2 含4-硝基酚或2,4-二硝基甲苯废水的处理 157

9.4 多环芳烃和矿物油 157

9.4.1 性质、用途和环境问题 157

9.4.2 矿物油 157

9.4.3 PAH的生物降解 159

9.5 偶氮活性染料 161

9.5.1 性质、用途和环境问题 161

9.5.2 化学工业中偶氮染料的生产——萘磺酸的生物可降解性 162

9.5.3 偶氮染料的生物降解 163

9.5.4 含偶氮染料活性黑5废水的降解 165

9.6 总结 165

参考文献 166

第10章 生物法去除营养物质 171

10.1 概述 171

10.2 生物脱氮 173

10.2.1 氮循环及处理过程 173

10.2.2 硝化过程 175

10.2.3 反硝化过程 182

10.2.4 硝化过程中亚硝酸盐的积累 185

10.2.5 新的生物脱氮工艺 187

10.3 生物除磷 187

10.3.1 强化生物除磷过程 187

10.3.2 除磷动力学模型 188

10.3.3 批式实验结果 190

10.3.4 影响生物除磷的参数 191

10.4 生物脱氮除磷工艺 192

10.4.1 引言 192

10.4.2 脱氮工艺 193

10.4.3 化学除磷与生物除磷 193

10.4.4 脱氮除磷工艺 194

10.5 氮磷循环 197

10.5.1 磷的循环 197

10.5.2 氮的循环 198

参考文献 201

第11章 活性污泥数学模型 205

11.1 数学模型的必要性 205

11.2 描述C和N去除的模型 205

11.2.1 碳的去除 205

11.2.2 碳的去除和微生物衰减 206

11.2.3 无微生物衰减的C去除和硝化 207

11.3 用于优化活性污泥过程的数学模型 208

11.3.1 引言 208

11.3.2 模拟曝气对碳去除影响 209

11.3.3 活性污泥1号模型（ASM1） 211

11.3.4 ASM1的应用 218

11.3.5 更加复杂的模型 220

参考文献 222

第12章 废水生物处理中的膜技术 223

12.1 概述 223

12.2 传质机制 224

12.2.1 膜的特性和定义 224

12.2.2 无孔膜的传质过程 226

12.2.3 多孔膜的传质过程 229

12.3 传质阻力机制 231

12.3.1 引言 231

12.3.2 传质阻力 231

12.3.3 浓差极化模型 232

12.3.4 溶解-扩散模型和浓差极化 235

12.3.5 孔模型和浓差极化 236

12.4 性能和组件设计 236

12.4.1 膜材料 236

12.4.2 膜组件的设计和构型 237

12.4.3 膜污染和清洗操作 242

12.5 膜生物反应器 244

12.5.1 深度处理（二沉池后） 244

12.5.2 废水好氧处理中的膜生物反应器 244

12.5.3 膜生物反应器与营养物质去除 247

参考文献 250

第13章 生产集成水管理和分散式废水处理 254

13.1 概述 254

13.2 化学工业中的生产集成水管理系统 255

13.2.1 可持续发展和工艺优化 255

13.2.2 用水的最少化 260

13.2.3 网络化设计方法 263

13.3 分散式废水处理 265

13.3.1 废水处理的最少化 265

13.3.2 分散式废水处理工艺 267

参考文献 271

索引 272