了得網研究生_環境生物工程(陳歡林)

第1章緒論11環境污染及其現狀111環境污染112環境污染的分類113環境污染的特征114環境污染的危害115我國環境污染現狀12環境污染源及其優先污染物121環境污染源122優先污染物123持久性污染物13廢水、廢氣質量指標與排放標準131廢氣質量指標與排放標準132廢水水質指標與排放標準14環境生物工程的基礎與研究對像141主要研究對像與目的142主要研究內容習題參考文獻第2章環境微生物及其對環境的自淨力21環境中微生物的主要類群211土壤微生物212微生物氣溶膠213水體微生物214微生物22環境微生物的生理特征221微生物營養222微生物生長223微生物代謝23環境微生物的生態231生態與生態平衡232微生物生態繫統233微生物之間的相互關繫24微生物與污染環境的相互作用241污染環境對微生物的影響242微生物對環境污染的影響25湖泊、水庫與河流水質評價模型251湖泊、水庫水質富營養化模型252湖泊、水庫富營養化水平判別條件253水庫水環境預警評價模型254河流水體的耗氧與復氧規律255斯特裡特菲爾普斯模型習題參考文獻第3素循環與生物計量學基礎3素的生態循環31素循環312氮素循環31素循環31素循環32微生物反應計量學基礎321微生物細胞的經驗分子式322電子供體及其特征33微生物反應能量學基礎331電子與能量載體332反應能量與細胞產率34微生物反應動力學341微生物反應動力學基礎342細胞培養過程動力學模型343生物膜生化反應動力學模型習題參考文獻第4章污染物的生物降解基礎41污染物的生物可降解性42微生物對污染物的作用421微生物的共代謝作用422微生物的解毒作用423微生物的激活作用424微生物的吸著作用43有機污染物的閾值和協同作用431有機污染物的閾值432微量有機毒物的協同作用44影響生物降解的因素441污染物種類對降解性影響442化學結構對生物降解的影響443環境條件對生物降解的影響45污染物的生物降解反應及其中間產物451水解452氧化453碳羥基化454還原455裂解456酰化457甲基化458轉化459二聚46典型有機污染物的生物降解機理461鹵代有機物的生物降解462芳香族化合物生物降解463多環芳烴的降解464鄰苯二甲酸酯類的生物降解47污染物的真菌降解471依靠LiP的氧化472依賴LiP的還原習題參考文獻第5章污水好氧生物處理51好氧生物處理及活性污泥工藝511好氧生物處理原理512典型活性污泥處理法52曝氣方式與曝氣池結構521階段曝氣法522延時曝氣法523純氧曝氣法524深井曝氣法525曝氣池結構型式53活性污泥設計參數531污泥的濃度（MLSS）532污泥沉降比（SV）533污泥容積指數（SVI）534污泥負荷與去除負荷（F/M）535水力停留時間（θ）54活性污泥處理繫統設計541曝氣池容積542泥齡543污泥回流比544剩餘污泥量545二沉池面積及有效水深546污泥鬥容積55曝氣量及其曝氣設備551需氧量計算552空氣擴散器選定553曝氣設備選定554曝氣繫統設計56污泥回流繫統設計561污泥回流量562空氣提升器選擇與設計57活性污泥處理工藝的發展571AB法572序批式活性污泥法573氧化溝習題參考文獻第6章廢水厭氧生物處理61厭氧生物處理原理611厭氧消化的基本原理612厭氧生物處理的主要影響因素62厭氧生物反應器的種類621普通厭氧消化池622厭氧接觸工藝623兩相厭氧生物反應器624厭氧生物濾池625厭氧膨脹與流化床反應器626升流式厭氧流化床反應器627內循環厭氧反應器63厭氧生物處理工藝設計631厭氧水解工藝原理632厭氧水解反應器設計64厭氧過程的生物降解與轉化估算習題參考文獻第7章廢水生物脫氮除磷71水中氮、磷的危害72廢水微生物脫氮721微生物脫氮原理及動力學模型722脫氮工藝723工藝選擇及其設計計算724影響脫氮的因素73廢水微生物除磷731微生物除磷原理及動力學模型732典型的除磷工藝733工藝選擇及設計計算734影響除磷的因素74廢水的同步脫氮除磷工藝741廢水的同步脫氮除磷工藝742廢水同步脫氮除磷技術的應用75磷的生物回收新技術751鳥糞石沉澱磷回收技術752絲狀聚磷菌上浮富集技術753鐵還原菌回收磷技術754硝酸氮磷酸鈣沉澱回收磷技術755其他的回收磷技術習題參考文獻第8章生物膜及其反應器81生物膜及其形成811生物膜的定義812生物膜載體813微生物的附著固定814生物膜的形成82生物膜結構與特性821生物膜結構822生物膜重量823生物膜厚度824生物膜活性825生物膜的廢水淨化作用83生物膜反應器種類831生物膜反應器分類832生物濾池833生物轉盤834生物接觸氧化池835生物流化床84典型膜生物反應器設計計算841生物濾池的設計計算842生物轉盤的設計843生物接觸氧化池的設計計算844兩相生物流化床設計計算85其他新型生物膜反應器及其工藝851三相生物流化床852厭氧生物膜膨脹床853移動床生物膜反應器854生物膜/懸浮生長級聯工藝習題參考文獻第9章膜生物反應器技術91膜與膜技術基礎911膜過濾過程912膜的種類913常用膜材料914膜組件92膜生物反應器及其性能比較921膜生物反應器基本特征922膜生物反應器的種類923曝氣MBR924萃取MBR925脫氮MBR926兩類典型MBR93膜生物反應器設計基礎與優化條件931MBR中有機物的降解動力學932MBR過程的優化模型933MBR優化操作條件的定性分析94典型膜生物反應器組合工藝941普通膜生物反應器工藝942以脫氮除磷為主的MBR污水處理工藝95其他影響膜過濾過程的因素951膜材料與膜孔結構對通量的影響952過程的操作條件的影響953物料對通量的影響96膜污染的形成機制961形成膜污染的主要因素962膜表面的吸附性能963膜表面污染物界面吸附能變化97膜污染的防治與清洗971膜污染的物理、化學與生物清洗方法972清洗劑種類及其作用機理973減緩膜污染的操作方法974清洗過程程序設計基礎習題參考文獻第10章生物脫硫與抑硫減蝕101硫的存在形式1011煤中硫的存在形式1012石油中硫的存在形式1013廢水中硫的存在形式102脫硫與還原微生物1021煤炭脫硫微生物1022石油脫硫微生物1023其他脫硫微生物1024硫酸鹽還原菌103微生物脫硫途徑及機理1031無機硫脫除途徑1032有機硫脫除途徑1033生物降解有機硫的機理1034生物脫硫的動力學模型104生物脫硫反應器及其工藝1041生物脫硫反應器1042生物脫硫反應工藝105硫酸鹽還原作用機理1051硫酸鹽還原與ATP合成1052SRB的生長機制1053SRB的歧化功能106SRB的廢水脫硫反應器技術1061SRB的厭氧消化作用1062SRB的競爭性抑制作用1063反硝化抑制SRB的作用1064基質對SRB的抑制作用1065反應器類型對SRB競爭性影響1066污泥類型對SRB競爭性影響107SRB的腐蝕與抑蝕機制1071SRB的腐蝕機制1072抑蝕微生物特性習題參考文獻第11章廢氣生物脫除與轉化111CO2的生物脫除固定與轉化1111高等植物對CO2的生物固定1112藻類對CO2的生物固定1113光合細菌對CO2的生物固定1114其他自養微生物對CO2的固定1115酶對CO2的固定1116CO2光生物反應器112揮發性有機化合物(VOC)廢氣的生物淨化1121VOC的生物淨化特點1122生物淨化方法1123生物反應器的設計參數1124影響生物反應器的因素113氮氧化物的生物淨化1131氮氧化物的來源及其危害1132處理NOx的微生物和裝置1133國內外去除NOx的研究進展習題參考文獻第12章毒物的生物富集與吸附121生物富集與積累1211生物富集繫數1212生物富集繫數的估算方法1213正辛醇水分配繫數測定1214正辛醇水分配繫數估算122生物富集機理及模型1221水生生物的生物富集模型1222浮遊植物生物的富集模型1223生物體內的富集與積累機制123有機毒物的生物富集1231有機毒物的毒性1232有機毒物的仿生富集124重金屬離子的生物吸附1241重金屬離子生物吸附劑1242重金屬離子的生物吸附機理1243重金屬離子的生物富集工藝125其他有害物質的生物富集1251放射性物質的生物富集125素的生物富集習題參考文獻第13章生態塘與人工濕地131生態塘分類與作用機理1311穩定塘的種類1312穩定塘的特點1313穩定塘的作用機理132幾種典型塘的設計1321好氧塘的設計1322兼性塘設計1323曝氣塘設計133人工濕地的構型與污水淨化機制1331人工濕地構成與濕地類型1332人工濕地的污水淨化機制1333人工濕地的淨化水質原理134人工濕地的設計與計算1341濕地負荷與面積確定1342濕地的水力繫統計算135濕地繫統布局、防滲與管理1351濕地的分區與布局1352濕地床的防滲1353濕地的管理習題參考文獻第14章污染環境的生物修復141生物修復的基本概念1411生物修復的對像與生物修復劑1412典型的生物修復劑及其作用1413污染環境與修復劑的相互作用1414生物修復的方式與特點1415影響生物修復的因素142原位生物修復技術1421原位修復的特點1422原位生物修復的方法1423原位生物修復設計的工程問題1424修復過程的物料平衡計算143異位生物修復及其生物反應器1431異位生物修復方法1432異位修復生物反應器及其修復工藝1433原位–異位聯合修復技術144污染土壤修復方式與蚯蚓反應器1441土壤污染的生物修復基礎1442土壤污染的生物修復1443蚯蚓生物反應器145生物修復存在問題及潛在解決方法1451微生物修復1452植物修復存在的問題1453生物修復的潛在發展技術習題參考文獻附錄一美國127種優先污染物中英文對照附錄二67種(類)危及人體和生物的“內分泌干擾物”(美國USEPA在1998年8月公布)附錄三一些常見組分的COD質量當量附錄四部分有機物和無機物半反應及其吉布斯標準自由能附錄五有機化合物的環境性質附錄六各種有機化合物的生物濃縮因子

前言

科學技術與社會經濟的飛速發展，伴隨而來的生態環境日益惡化已從城市延伸到廣大農村，從陸地生物圈擴展到大洋，乃至整個地球及其大氣層，出現了一大批難以用傳統技術處理的污染問題。人類無節制從地球獲取資源與能源的時代成為過去，開發與推廣更為有效地將污染物轉化低毒、無毒，實現廢棄物資源化處理的環境生物技術，對於生態繫統的平衡、環境質量的改善、資源的可持續利用具有重要意義。環境生物工程基於生物、生態與環境、化學工程學的發展，又具相互滲透與綜合交叉性，是近20年來正在形成過程中的一門新興學科。當今的環境生物工程尚處於其技術層面，主要包含三個層次：以當前大量應用或經過工藝改良與技術創新的生物處理與修復技術；以各類自然與人工的生態淨化方法為主的生態繫統平衡技術；以分子生物學與基因工程為基礎的環境監測與污染控制技術。這三個層次的技術將在污染環境治理與修復、自然資源可持續利用、能源物質制備等方面發揮日益重要作用。鋻於環境生物技術正在發展之中，本教材內容重點以前兩個層次為主。本書初版《環境生物技術與工程》自2003年出版以來，作為相關專業本科與研究生的教材，深受師生的歡迎，收到不少建議與評價。隨著環境生物技術迅速發展，為適應教學需求，我們在本版的章節編排上作了較大的調整。本版刪去了有關生物監測與診斷、生物農藥兩章；在第2章中增加了湖泊、水庫與河流水質評價模型的內容；從初版各章中抽出有關生物計量學內容，素循環合並成新的第3章；在生物脫硫章節中增加了有關抑硫與減蝕的內容；將初版原第十三章第六節地表水體污染的生態工程修復擴展成第13章生態塘與人工濕地。本書各章編寫分工是：陳歡林編寫第1章，孫海翔、張林編寫第2章，程麗華、張林編寫第3章，瀋江南、張林編寫第4章，楊嶽平、陳歡林編寫第5、6章，程麗華編寫第7、8、9章，附錄，張林、孫海翔編寫第10章，張芳編寫第11章，張林、顧瑾編寫第12章，陳歡林、羅安程編寫第13章，張林編寫第14章。全書由陳歡林統稿並作部分修改。本書基於《環境生物技術與工程》改寫，仍然包含該書中所有作者的貢獻。本書中尚有一些圖表與例題直接引自國內外論文或書籍，雖然每章後附有參考文獻，但未能對應注明，望請原圖、表、例題的作者諒解。環境生物技術，尤其是環境生物工程，是一門正在發展中的、涉及面廣的新興學科，其內容十分豐富，由於編者知識水平有限，實踐經驗積累不多，本書的疏漏與不足之處，敬請廣大讀者批評指正。陳歡林2011年5月16日於浙江大學求是園

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