第1章 微生物学基础 1
1.1 细胞 2
1.2 分类学与系统发育 4
1.3 原核生物 5
1.3.1 细菌 6
1.3.2 古细菌 17
1.4 真核生物 19
1.4.1 真菌 19
1.4.2 藻类 23
1.4.3 原生动物 27
1.4.4 其他多细胞微生物 30
1.5 病毒 31
1.6 传染病 32
1.7 生物化学 37
1.8 酶 37
1.8.1 酶的反应性 40
1.8.2 酶活性的调节 44
1.9 能量捕获 44
1.9.1 电子与能量载体 44
1.9.2 能量与电子投入 46
1.10 新陈代谢 47
1.10.1 分解代谢 50
1.10.2 合成代谢 66
1.10.3 新陈代谢与营养种群 69
1.11 遗传学与信息流 70
1.12 脱氧核糖核酸（DNA） 71
1.12.1 染色体 75
1.12.2 质粒 75
1.12.3 DNA复制 76
1.13 核糖核酸（RNA） 76
1.13.1 转录 77
1.13.2 信使RNA（mRNA） 78
1.13.3 转运RNA（tRNA） 78
1.13.4 翻译与核糖体RNA（rRNA） 79
1.13.5 翻译 81
1.13.6 调节 81
1.14 系统发育 82
1.14.1 系统发育分类的基础 84
1.15 微生物生态学 86
1.15.1 选择 86
1.15.2 物质交换 88
1.15.3 适应 93
1.16 微生物生态学研究工具 95
1.16.1 传统富集工具 96
1.16.2 分子生物学工具 97
1.16.3 多物种模型 103
参考文献 104
习题 106
第2章 化学计量学和细菌能量学 110
2.1 化学计量方程式举例 110
2.2 微生物细胞的经验分子式 111
2.3 基质分配和细胞产率 113
2.4 能量反应 115
2.5 生物生长的总反应 122
2.5.1 发酵反应 127
2.6 能量学和细菌生长 131
2.6.1 能量反应的自由能 132
2.7 产率系数和反应能量学 135
2.8 氧化态氮源 138
参考文献 140
习题 141
第3章 微生物动力学 144
3.1 基本速率表达式 144
3.2 参数估值 146
3.3 基本质量平衡 149
3.4 惰性菌体和挥发性固体的质量平衡 152
3.5 溶解性微生物产物 153
3.6 营养物和电子受体 160
3.7 输入的活性菌体 162
3.8 颗粒物和多聚物的水解 165
3.9 抑制作用 167
3.10 其他形式的速率表达式 172
参考文献 173
习题 174
第4章 生物膜动力学 181
4.1 微生物的聚集 181
4.2 为什么要用生物膜 181
4.3 理想化的生物膜 182
4.3.1 基质现象 184
4.3.2 生物膜本身 186
4.4 稳态生物膜 187
4.5 稳态生物膜的解 187
4.6 参数估值 192
4.7 生物膜平均SRT 195
4.8 完全混合生物膜反应器 196
4.9 溶解性微生物产物（SMP）与惰性生物体 198
4.10 CMBR工艺特性 201
4.11 表面负荷的标准化 203
4.12 非稳态生物膜 208
4.13 生物膜模型解的特例 213
4.13.1 厚生物膜 214
4.13.2 零级反应动力学 214
参考文献 215
习题 216
第5章 反应器 227
5.1 反应器型式 227
5.1.1 悬浮生长式反应器 228
5.1.2 生物膜反应器 230
5.1.3 反应器组合 231
5.2 物料衡算 232
5.3 间歇反应器 234
5.4 带有回流的连续搅拌式反应器 236
5.5 推流式反应器 237
5.6 带有回流的推流式反应器 239
5.7 沉淀后细胞回流的反应器系统 242
5.7.1 带有沉淀和细胞回流的连续搅拌式反应器 242
5.7.2 对假设的评价 247
5.7.3 带有沉淀和细胞回流的推流式反应器 248
5.8 利用其他的速率模型 249
5.9 化学当量方程与物料平衡方程的关系 249
5.10 反应器的工程设计 252
5.11 串联反应器 255
参考文献 258
习题 258
第6章 活性污泥法 264
6.1 活性污泥法的工艺特性 265
6.1.1 微生物生态 265
6.1.2 氧气和营养需求 267
6.1.3 污泥停留时间的影响 268
6.2 工艺类型 269
6.2.1 反应器类型 270
6.2.2 供氧类型 274
6.2.3 负荷类型 276
6.3 设计与运行参数 277
6.3.1 历史背景 277
6.3.2 食料微生物比 278
6.3.3 污泥停留时间 280
6.3.4 负荷因子的比较 282
6.3.5 混合液悬浮固体浓度、污泥体积指数SVI和回流比 283
6.3.6 Eckenfelder和McKinney方程 286
6.4 曝气系统 287
6.4.1 传氧与混合速率 287
6.4.2 鼓风曝气系统 289
6.4.3 机械曝气系统 290
6.5 污泥膨胀与污泥沉降性问题 291
6.5.1 污泥膨胀 292
6.5.2 泡沫和浮渣的控制 294
6.5.3 污泥上浮 294
6.5.4 分散生长和针状污泥 295
6.5.5 黏性污泥膨胀 295
6.5.6 加入聚合物 296
6.6 活性污泥工艺设计与分析 296
6.7 沉淀池的设计与分析 302
6.7.1 活性污泥特性 303
6.7.2 沉淀池组成部分 304
6.7.3 负荷基准 308
6.7.4 通量理论要点 310
6.7.5 状态点分析 314
6.7.6 沉淀池与曝气池的联系 320
6.7.7 状态点分析的局限性 320
6.8 离心分离 320
6.9 膜分离 321
参考文献 323
习题 325
第7章 氧化塘 338
7.1 曝气塘 338
7.2 稳定塘 344
7.3 稳定塘的类型 344
7.4 好氧稳定塘 345
7.4.1 基本方程 345
7.4.2 太阳能的输入和利用效率 347
7.4.3 BODL的去除 349
7.4.4 光合自养生物生长动力学 354
7.4.5 兼性稳定塘 357
7.4.6 BOD5表面去除负荷率 358
7.4.7 一级反应动力学 359
7.5 厌氧稳定塘 362
7.6 串联运行 364
7.7 大肠杆菌的减量 364
7.8 稳定塘设计细节 367
7.9 稳定塘出水中悬浮固体的去除 367
7.1 0湿地处理系统 368
参考文献 369
习题 371
第8章 好氧生物膜处理工艺 374
8.1 生物膜处理工艺需要考虑的事项 375
8.2 滴滤池和塔式生物滤池 377
8.3 生物转盘 388
8.4 颗粒滤料滤池 392
8.5 生物流化床和循环床生物膜反应器 393
8.6 生物膜-悬浮生长复合工艺 398
参考文献 399
习题 400
第9章 硝化过程 405
9.1 硝化细菌的生化和生理特性 405
9.2 普通工艺考虑事项 409
9.3 活性污泥硝化工艺：单污泥与双污泥系统 409
9.4 生物膜硝化工艺 417
9.5 复合工艺 420
9.6 进水BODL:TKN比率的作用 422
9.7 ANAMMOX工艺 422
参考文献 423
习题 424
第10章 反硝化过程 430
10.1 反硝化细菌的生理学 430
10.2 三级反硝化工艺 433
10.2.1 活性污泥 437
10.2.2 生物膜工艺 439
10.3 单污泥反硝化工艺 440
10.3.1 单污泥的基本工艺 441
10.3.2 单污泥基本工艺的变形 443
10.3.3 单污泥反硝化工艺的定量分析 446
参考文献 454
习题 455
第11章 除磷 463
11.1 正常生物体对磷的吸收作用 463
11.2 在生物处理系统中投加金属盐进行沉淀除磷 465
11.3 强化生物除磷过程 467
参考文献 472
习题 473
第12章 给水处理 476
12.1 去除生物不稳定物质的好氧生物膜法工艺 477
12.1.1 BOM测定方法 478
12.1.2 去除无机生物不稳定物质 479
12.1.3 生物膜预处理 480
12.1.4 复合生物滤池 482
12.1.5 慢速生物滤池 485
12.2 微生物的释放 486
12.3 特殊有机物的生物降解 486
12.4 反硝化 487
参考文献 489
习题 491
第13章 甲烷化厌氧处理工艺 492
13.1 甲烷化厌氧处理的用途 493
13.2 反应器结构 495
13.2.1 完全混合式反应器 496
13.2.2 厌氧接触工艺 497
13.2.3 升流式和降流式填充床 497
13.2.4 流化床和膨胀床 498
13.2.5 升流式厌氧污泥床 499
13.2.6 其他厌氧反应器 500
13.3 过程化学和微生物学 502
13.3.1 过程微生物学 502
13.3.2 过程化学 504
13.4 过程动力学 520
13.4.1 温度 521
13.4.2 CSTR反应动力学 523
13.4.3 复杂基质 525
13.4.4 过程最优化 529
13.4.5 生物膜反应动力学 530
13.4.6 水解为限速步骤的动力学 533
13.5 厌氧污泥消化池设计中的特殊因素 536
13.5.1 负荷 536
13.5.2 混合 538
13.5.3 加热 538
13.5.4 气体收集 539
13.5.5 反应器运行 539
参考文献 539
习题 541
第14章 有害化学物质的脱毒 549
14.1 导致分子难降解性的因素 551
14.1.1 分子结构 552
14.1.2 环境条件 552
14.1.3 微生物的存在 554
14.2 合成有机化合物的种类 554
14.3 能量代谢与共代谢 558
14.4 电子供体与电子受体 558
14.5 最小基质浓度（Smin） 561
14.6 环境污染物的生物降解 563
14.6.1 合成洗涤剂 563
14.6.2 杀虫剂 564
14.6.3 碳氢化合物 566
14.6.4 氯代溶剂和其他卤代脂肪烃 572
14.6.5 氯代芳香烃 580
14.6.6 炸药 585
14.6.7 有机化合物归宿的综合模型 586
14.6.8 无机元素 588
14.7 小结 591
参考文献 591
习题 595
第15章 生物修复 600
15.1 污染物的范围和特征 601
15.1.1 有机化合物 602
15.1.2 有机混合物 603
15.1.3 共处置产生的混合物 606
15.2 生物可降解性 609
15.3 生物降解过程中污染物的可给性 610
15.3.1 表面吸附 610
15.3.2 形成非水相基质 612
15.4 可处理性研究 615
15.5 生物修复的工程策略 616
15.5.1 污染场址描述 616
15.5.2 工程化的原位生物修复 617
15.5.3 原位内源生物修复和自然衰减 620
15.5.4 原位生物屏蔽 620
15.5.5 异位生物修复 621
15.5.6 植物修复 622
15.5.7 气相VOCs的生物修复 623
15.6 生物修复评价 624
参考文献 626
习题 629
附录A 不同化学物质在25℃时的形成自由能 632
附录B 归一化的表面-负荷曲线 639