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

1.12.3DNA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SRT195

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

4.10CMBR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

6.3.6Eckenfelder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

7.4.3BODL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

7.4.6BOD5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

7.10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

9.7ANAMMOX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

12.1.1BOM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

13.4.2CSTR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