1 硫酸盐还原菌的功能与分类 1
1.1 硫酸盐还原菌的功能 1
1.1.1 SRB在地球化学循环中的作用 1
1.1.2 SRB参与的生物转化反应 6
1.1.3 SRB的生长因子 8
1.1.4 SRB与动植物间的相互作用 9
1.2 硫酸盐还原菌的分类 10
1.2.1 传统分类 12
1.2.2 根据对有机物的氧化能力分类 21
1.3 SRB系统发育分析 22
1.3.1 嗜温革兰氏阴性SRB 23
1.3.2 革兰氏阳性SRB 26
1.3.3 嗜热革兰氏阴性SRB 27
1.3.4 硫酸盐还原古细菌 27
1.3.5 采用其他遗传标记的SRB系统发育分析 29
2 硫酸盐还原菌的生理特征 33
2.1 SRB的呼吸代谢 33
2.1.1 SRB的代谢途径 33
2.1.2 SRB电子传递体 49
2.1.3 电子传递链重建 56
2.2 溶质运输和细胞能量 60
2.2.1 异化型硫酸盐还原的热力学 60
2.2.2 硫酸盐还原的能量学 66
2.2.3 质子动力的产生 68
2.2.4 硫酸盐还原能量学的综合评价 70
2.2.5 其他能量储存方式 71
3 自然生境中的硫酸盐还原菌生态学 75
3.1 SRB在生物学硫循环中的作用 75
3.1.1 生物学硫循环 76
3.1.2 参与硫循环的微生物 77
3.2 自然生境中SRB的生物多样性 78
3.2.1 嗜温革兰氏阴性SRB 79
3.2.2 革兰氏阳性SRB 81
3.2.3 嗜热革兰氏阴性SRB 82
3.2.4 硫酸盐还原古菌 82
3.3 SRB与其他微生物的种间关系 82
3.3.1 SRB与光营养微生物的共生关系 83
3.3.2 SRB与产甲烷菌的关系 83
3.3.3 SRB与产乙酸菌的生态学关系 86
3.4 生态因子对SRB的影响 87
3.4.1 温度对SRB的影响 87
3.4.2 氧对SRB的影响 87
3.4.3 盐度对SRB的影响 88
3.5 SRB引起的生物腐蚀及其控制 89
3.5.1 SRB引起腐蚀的机理 89
3.5.2 环境因素与SRB的协同效应 91
3.5.3 SRB腐蚀的微生物防治方法 92
3.6 油藏中的SRB及其控制 95
3.6.1 油藏中的微生物类群 95
3.6.2 油藏中SRB的检测及控制 99
3.7 SRB在矿山废水污染治理中的应用 104
3.7.1 酸性矿山废水的形成 104
3.7.2 SRB对重金属离子的去除 105
3.7.3 利用SRB修复重金属污染环境 107
4 厌氧处理工艺中硫酸盐还原菌生态学 108
4.1 厌氧处理工艺中的SRB 108
4.1.1 含硫有机废水的厌氧处理工艺 108
4.1.2 厌氧处理工艺中SRB的多样性及功能 111
4.1.3 SRB对碳源利用的多样性 112
4.2 厌氧处理工艺中SRB与其他微生物的种间关系 113
4.2.1 SRB与产酸发酵细菌的种间关系 114
4.2.2 SRB与产甲烷菌的种间关系 128
4.2.3 SRB与反硝化细菌的种间关系 130
4.3 厌氧处理工艺中影响SRB的生态因子 131
4.3.1 碳硫比对SRB的影响 131
4.3.2 pH对SRB的影响 132
4.3.3 温度对SRB的影响 133
4.3.4 碱度对SRB的影响 134
4.3.5 氧化还原电位对SRB的影响 137
4.3.6 硫酸盐负荷对SRB的影响 138
4.3.7 不同价态铁元素对SRB的影响 138
4.3.8 硝酸盐对SRB的抑制作用 143
4.3.9 硫化氢对SRB的抑制作用 156
5 产酸-硫酸盐还原工艺中SRB的功能与地位 158
5.1 产酸-硫酸盐还原反应器中功能微生物类群的生长动力学 159
5.1.1 产酸菌的生长动力学 160
5.1.2 产氢产乙酸菌的生长动力学 160
5.1.3 硫酸盐还原菌的生长动力学 160
5.2 SRB对电子供体的利用规律 165
5.2.1 SRB对氢的消耗 165
5.2.2 SRB对碳源的利用规律 167
5.3 SRB对电子流分量的影响 171
5.4 SRB对液相末端产物分布的影响 173
5.5 生物膜反应器中SRB的分布特征 176
5.5.1 SRB的空间分布特征 176
5.5.2 SRB在不同生物相中的分布特征 177
5.6 SRB与AB的协同作用 180
5.7 完全氧化型SRB的定向富集及完全氧化型硫酸盐还原工艺 184
5.7.1 完全氧化型硫酸盐还原工艺 184
5.7.2 完全氧化型SRB对碳源的利用能力 187
5.7.3 完全氧化型SRB的富集策略 188
5.8 硫酸盐还原功能类群的实现生态位 199
5.8.1 生态位分离 199
5.8.2 SRB种群的实现生态位 201
6 产酸-硫酸盐还原工艺中微生物群落生态学 202
6.1 活性污泥中微生物群落结构模式及功能菌群间关系 202
6.1.1 不同功能类群微生物分布特征 203
6.1.2 不同功能类群微生物在活性污泥中的空间分布特征 203
6.1.3 不同功能类群微生物之间的生态学关系分析 205
6.2 乙酸型代谢方式的形成及其生态学意义 206
6.2.1 产酸菌的发酵类型 206
6.2.2 微生物群落的乙酸型代谢方式 208
6.2.3 乙酸型代谢方式的成因分析及意义 210
6.2.4 乙酸型顶极群落结构解析 212
6.3 碳硫比制约的微生物群落生态演替 219
6.3.1 碳硫比从5.0降低到3.0过程中的群落演替 219
6.3.2 碳硫比从3.0提高至4.0过程中的群落演替 223
6.3.3 碳硫比从4.0降低到2.0过程中的群落演替 226
6.4 碱度影响下微生物群落动态分析 229
6.4.1 调节碱度对硫酸盐还原过程的影响 229
6.4.2 调节碱度引发的微生物群落动态 231
6.4.3 微生物群落多样性分析 232
6.5 微生物群落的内平衡与反馈调节机制 234
6.5.1 碳硫比引发的群落内平衡与反馈调节 234
6.5.2 顶极群落调节氧化还原电位的内平衡机制 236
7 产酸-硫酸盐还原过程限制因子的定量化与调控 238
7.1 致变因子——碳硫比 238
7.1.1 硫酸盐致变碳硫比对SRB的影响 239
7.1.2 COD致变碳硫比对SRB的影响 242
7.2 致变因子——硫酸盐负荷率 245
7.3 致变因子——碳源 248
7.4 因变因子——pH 250
7.5 因变因子——碱度 252
7.5.1 硫酸盐还原过程中碱度平衡分析 254
7.5.2 碱度调节对反应器运行效能的影响 257
7.5.3 碱度调节对微生物功能的影响 262
7.6 因变因子——氧化还原电位 264
7.6.1 硫酸盐还原过程中氧化还原电位分析 264
7.6.2 氧化还原电位的控制 265
7.7 因变因子——硫化物 266
7.7.1 硫化物的极限浓度 266
7.7.2 Fe2+对硫平衡的影响 268
7.8 钼酸盐和硝酸盐 269
7.8.1 钼酸盐 269
7.8.2 硝酸盐 271
7.9 限制因子的综合作用 274
8 基于BP神经网络的产酸-硫酸盐还原过程预测与调控 275
8.1 BP神经网络 275
8.1.1 人工神经网络建模的优越性 275
8.1.2 BP神经网络模型 276
8.1.3 BP神经网络的学习算法与网络训练 277
8.1.4 BP神经网络的逼近能力与泛化能力 280
8.2 基于BP神经网络的生态因子仿真 282
8.2.1 神经元与激活函数的选取 283
8.2.2 网络的拓扑关系 284
8.2.3 学习算法与网络训练 284
8.2.4 人工神经网络软件的开发 288
8.2.5 试验结果与计算机仿真的对比分析 290
8.3 基于BP神经网络的产酸-硫酸盐还原过程预测与调控 291
8.3.1 产酸-硫酸盐还原过程的预测与控制理论模型 292
8.3.2 产酸-硫酸盐还原过程建模的实现步骤 294
8.3.3 仿真结果分析 296
8.4 引发微生物群落演替的主导因子分析 298
8.4.1 采用信息流方法定性分析主导因子 298
8.4.2 采用PCW方法定量分析主导因子 299
8.4.3 采用PaD方法定量分析各因子的影响 300
8.4.4 引发微生物群落演替的主导因子分析结果 303
8.5 产酸-硫酸盐还原系统数值模拟问题与展望 303
9 废水碳氮硫同步脱除工艺中功能微生物的生态学特征 307
9.1 有机废水碳氮硫同步脱除工艺思想的提出 308
9.1.1 利用单质硫的自养反硝化工艺 308
9.1.2 基于混养条件的氮硫同步脱除工艺 309
9.1.3 硫氧化过程的能量计量关系分析 310
9.1.4 有机废水碳氮硫同步脱除工艺思想 311
9.2 自养-异养微生物联合反硝化脱硫工艺及其生态调控 312
9.2.1 厌氧固定床反硝化脱硫工艺的效能及生态调控 314
9.2.2 膨胀颗粒污泥床反硝化脱硫工艺的效能及生态调控 331
9.3 一体式碳氮硫同步脱除工艺可行性及微生物生态学特征 343
9.3.1 厌氧膨胀床一体式碳氮硫同步脱除工艺的可行性 344
9.3.2 膨胀颗粒污泥床一体式碳氮硫同步脱除工艺的可行性 348
9.3.3 一体式同步脱硫脱氮工艺微生物的生态学特征 351
9.4 反硝化脱硫功能微生物及其生物强化提高氮硫脱除效能的可行性 354
9.4.1 反硝化脱硫功能微生物的筛选与鉴定 354
9.4.2 功能微生物的反硝化脱硫能力 356
参考文献 362