前言 1
1 概述 1
1.1 产酸发酵微生物生理生态学的研究基础 1
1.1.1 厌氧生物处理的基本原理 1
目录 1
1.1.2 两相厌氧生物处理 16
1.1.3 产酸发酵微生物生态学 22
1.2.1 产酸发酵细菌的生理生态学 26
1.2.2 产氢发酵细菌的生理生态学 26
1.2 产酸发酵微生物生理生态学的研究内容 26
1.2.3 产酸相反应器处理硫酸盐废水过程中微生物的生理生态学 27
1.3 产酸发酵微生物生理生态学的研究方法 28
1.3.1 直接测定法 28
1.3.2 细胞培养法 28
1.3.3 生理生化法 28
1.3.4 分子生物学诊断法 29
1.3.5 数学模型法 32
2 微生物产酸发酵类型及其稳定性 34
2.1 微生物的经典发酵途径 34
2.1.1 丁酸发酵和丙酮-丁醇发酵 37
2.1.2 丙酸发酵 40
2.1.3 混合酸发酵和丁二醇发酵 41
2.1.4 乳酸发酵 45
2.1.5 酵母菌的乙醇发酵和甘油发酵 48
2.1.6 发酵平衡 50
2.2 产酸发酵混合菌群的发酵类型 51
2.2.1 丁酸型发酵 52
2.2.2 丙酸型发酵 54
2.2.3 乙醇型发酵 56
2.3.1 丁酸型发酵的稳定性 59
2.3 废水处理产酸发酵类型的稳定性 59
2.3.2 乙醇型发酵的稳定性 61
2.3.3 丙酸型发酵的稳定性 62
2.4 产酸发酵过程中丙酸产生和积累的条件与原因 62
2.4.1 生理学原因导致丙酸的产生 64
2.4.2 生态学条件导致丙酸的积累 65
2.4.3 丙酸积累的控制对策 66
2.5 微生物产酸发酵过程中液相末端产物的选择 67
2.6 产酸相发酵产物对产甲烷相的影响 68
2.6.1 乙醇型发酵液相末端产物在产甲烷相中的转化规律 68
2.6.2 丁酸型发酵液相末端产物在产甲烷相中的转化规律 71
2.6.3 丙酸型发酵液相末端产物在产甲烷相中的转化规律 72
3 产酸发酵细菌群落生理生态学 74
3.1 废水厌氧生物处理系统中微生物群落生态学原理 74
3.1.1 微生物群落 74
3.1.2 废水厌氧生物处理系统中的微生物群落演替 75
3.1.3 产酸发酵微生物顶极群落的主要类型 76
3.2 产酸发酵细菌的群落结构特征 77
3.2.1 絮状活性污泥的表观特征 77
3.2.2 絮状活性污泥的形成机理与生态学意义 78
3.3.1 pH制约的产酸发酵细菌群落生态演替 82
3.3 产酸发酵细菌的群落生态演替 82
3.3.2 氧化还原电位制约的产酸发酵细菌群落生态演替 90
3.3.3 有机负荷制约的产酸发酵细菌群落生态演替 91
3.3.4 初始生态位对微生物群落定向演替及顶极群落的影响 94
3.4 产酸发酵微生物群落的内平衡与反馈调节机制 98
4 产酸发酵细菌种群生理生态学 100
4.1 顶极群落中优势种群的种类 100
4.2 优势种群的耐性限度 101
4.2.1 pH耐性限度规律 101
4.2.2 氧化还原电位耐性限度规律 104
4.3 pH对优势种群发酵产物影响 105
4.4 优势种群的种间关系 107
4.4.1 种间的生存竞争 108
4.4.2 优势种群的实现生态位及其生态位图谱 112
4.4.3 种间协同作用 113
5 产酸发酵细菌限制因子的量化与调控 120
5.1 温度 120
5.2 pH 122
5.2.1 乙醇型发酵细菌在不同pH下的间歇产酸发酵试验 122
5.2.2 乙醇型发酵细菌在不同pH下的连续流产酸发酵试验 123
5.2.3 pH是形成不同发酵类型的限制因子 124
5.3 接种污泥 126
5.4.2 容积负荷 127
5.4 有机负荷 127
5.4.1 污泥负荷 127
5.5 氧化还原电位 131
6 产氢发酵细菌生理生态学 135
6.1 产氢发酵细菌及其生理特性 135
6.1.1 产氢发酵细菌 135
6.1.2 产氢发酵细菌生理特性 136
6.2 细菌的产氢发酵机理与产氢途径 137
6.2.1 细菌产氢发酵的生物物化机理 137
6.2.2 细菌产氢发酵的生物化学机理 145
6.2.3 细菌的产氢发酵动力学分析 154
6.3.1 纯菌种的产氢能力 167
6.3 产氢发酵细菌的产氢能力 167
6.3.2 混合菌群的产氢能力 170
6.4 产氢发酵细菌乙醇型发酵的生态调控 173
6.4.1 限制性因子的调控 173
6.4.2 细胞水平上的调控对策 176
6.4.3 群落水平上的监测与调控 181
7.1 微生物的群落生态特征 187
7.1.1 种群的数量分布 187
7 产酸相反应器处理硫酸盐废水过程中微生物的生理生态学特征 187
7.1.2 微生物群落的结构模式 188
7.13 微生物群落的种群间关系分析 190
7.2 乙酸型代谢方式的形成及其稳定性 191
7.2.1 产酸细菌的发酵类型分析 191
7.2.2 微生物群落的乙酸型代谢方式 193
7.2.3 乙酸型代谢方式的成因分析 195
7.2.4 乙酸型代谢方式的重要性 197
7.3 碳硫比制约的群落生态演替 198
7.3.1 碳硫比从5.0降低到3.0 198
7.3.2 碳硫比从3.0提高至4.0 203
7.3.3 碳硫比从4.0降低到2.0 207
7.4.1 碳硫比制约的群落内平衡与反馈调节 210
7.4 微生物群落的内平衡与反馈调节 210
7.4.2 顶极群落调节氧化还原电位的内平衡机制 212
7.5 限制因子的量化与调控 214
7.5.1 硫酸盐负荷率 214
7.5.2 pH 216
7.5.3 碱度 218
7.5.4 氧化还原电位 222
8.1 有机废水处理工艺的确立 225
8.1.1 废水处理过程的基本特征 225
8 产酸发酵工艺的工程应用 225
8.1.2 处理工艺的选择 226
8.2 生物制药废水处理工程 228
8.2.1 废水的水质水量 228
8.2.2 处理工艺选择 229
8.2.3 构筑物与设备 230
8.2.4 生物相分析 231
8.2.5 工艺特征 232
8.2.6 小结 233
8.3 高浓度中草药废水处理工程 233
8.3.2 处理工艺选择 234
8.3.1 废水的水质水量 234
8.3.3 构筑物与设备 237
8.3.4 生物相分析 238
8.3.5 工艺特征 240
8.3.6 小结 241
8.4 高浓度精细化工废水处理工程 241
8.4.1 废水的水质水量 242
8.4.2 处理工艺选择 242
8.4.3 构筑物与设备 243
8.4.4 生物相分析 244
8.4.5 工艺特征 248
8.4.6 小结 249
8.5 还原性染料废水处理工程 249
8.5.1 原有废水一级处理装置 250
8.5.2 处理工艺选择 251
8.5.3 构筑物及装置 252
8.5.4 生物相分析 252
8.5.5 工艺特征 254
8.5.6 小结 259
参考文献 260
附1.1 产酸发酵细菌 267
附录1 产酸发酵微生物的分离与鉴定方法 267
附录 267
附1.2 产氢发酵细菌 271
附1.3 利用电子显微镜分析产酸发酵微生物 273
附录2 产酸发酵过程相关实验分析方法 275
附2.1 碱度测定 275
附2.2 氧化还原电位的测定 280
附2.3 pH的测定 282
附2.4 挥发性脂肪酸的测定 284
附2.5 硫酸盐和硫化物的测定 289
附2.6 有机物厌氧生物可降解性测定 294
附2.7 产酸发酵反应器内活性污泥生物量的测定 299
附2.8 产酸发酵过程中还原糖的测定 301
附2.9 淀粉含量的测定 304
附2.10 蛋白质含量的测定 304
附录3 产酸发酵微生物生态学研究中的分子生物学诊断方法 306
附3.1 16S rRNA文库及其序列分析技术 306
附3.2 变性梯度凝胶电泳技术监测微生物群落 312
附3.3 荧光原位杂交技术监测微生物群落 318
附3.4 SSCP技术在微生物群落动态监测中的应用 326
附3.5 TRFLP技术在微生物群落分析中的应用 333