廢水生物處理原理

前言

　　《廢水生物處理原理》是環(huán)境專業(yè)的一部重要教材，它主要闡述廢水生物處理的基本原理，同時也提供了工程方面的重要信息。作者U.wiesmann，I.S.Choi和E.M.Dombrowski均長期在廢水生物處理領域從事研究和教學工作，在廢水生物處理方面具有豐富的經(jīng)驗。　　社會進步和經(jīng)濟發(fā)展所產(chǎn)生的大量工業(yè)廢水和生活污水需要得到有效的處理。因此，必須研發(fā)和優(yōu)化高效、合理的廢水處理工藝，以使廢水經(jīng)過處理后能夠達標排放。在這一方面生物處理技術具有舉足輕重的地位，這要求廢水處理工程師和研究人員具有豐富的實踐技能和理論知識。書中描述的解決廢水生物處理問題的方法，是生化工程師基于系統(tǒng)的物質守恒原理所建立起來的，其作者努力呈現(xiàn)其數(shù)學推導過程。我們在翻譯過程中深深體會到，該書體系獨特，特色鮮明；作者既強調基礎理論，又重視實際工程應用。我們期待它能夠成為學生、工程師及研究人員的重要參考書?！　≡摃仡櫫宋⑸飳W和廢水處理的歷史發(fā)展，簡要介紹了廢水特性指標和相關法規(guī)，詳細闡述了微生物的新陳代謝過程及其化學計量學，深人討論了氧氣在氣液界面的傳質及處理高濃度廢水的厭氧工藝，扼要綜述了持久性污染物生物處理的最新研究結果，也論述了廢水脫氮、除磷過程的化學計量學和動力學，解釋了活性污泥1號模型，介紹了廢水處理中的膜技術，最后還介紹了如何實現(xiàn)生產(chǎn)過程和廢水處理的有效結合?！　　稄U水生物處理原理》一書由中國科學技術大學盛國平博士和山東大學王曙光博士聯(lián)合主筆翻譯。第1～6章、第8章、第10章和第11章及附錄部分由盛國平負責，第7章、第9章、第12章和第13章由王曙光負責。中國科學技術大學環(huán)境工程實驗室和山東大學環(huán)境科學與工程學院的多位研究生參與了本書的初譯工作，他們是中國科學技術大學的趙全保、岳正波、王進、倪丙杰、劉麗、謝文明、臧國龍和山東大學的張曉敏、盧磊、趙立健、石義靜、劉菲菲、宋瑞紅、滕少香等。這些研究生的加人大大加快了翻譯速度。在此，我們向他們表示深深的謝意。最后全書由盛國平和王曙光統(tǒng)稿。　　全書的翻譯工作是在中國科學技術大學俞漢青教授的支持下開展的，他一直關心我們的翻譯工作，在此表示誠摯的感謝?！　≌缭谠S多中譯本專著的序言中所述，專業(yè)書籍的翻譯是一項十分復雜的工作。限于譯校者的水平，譯著中難免會有一些不準確甚至錯誤之處，敬請讀者不吝指正。

內容概要

本書在闡述廢水生物處理基本原理的基礎上，廣泛論述了廢水生物處理理論和實踐的最新進展。主要內容包括微生物的新陳代謝過程及該過程中的化學計量學和動力學，氧氣在氣液界面的傳質，處理高濃度有機廢水的厭氧工藝，持久性污染物生物處理的最新研究結果，生物法脫氮、除磷過程的化學計量學和動力學，活性污泥數(shù)學模型，以及廢水生物處理中的膜技術等。    本書既注重基本知識和基本概念的介紹，又注重該領域的最新發(fā)展。本書可作為環(huán)境及相關專業(yè)高年級本科生及研究生的教材和參考書，也可供相關專業(yè)的教師及科技人員參考。

書籍目錄

譯者序前言符號和縮寫列表第1章  廢水收集和處理的歷史演變  1.1  古代給水和廢水管理系統(tǒng)  1.2  中世紀給水和廢水管理系統(tǒng)  1.3  最早的微生物學研究  1.4  最早的廢水管理——直接排放到土壤和水體中  1.5  河流、土壤或實驗中的有機物礦化——是化學過程還是生物過程？  1.6  早期的廢水生物處理過程  1.7  霍亂流行——是水中或土壤中細菌引起的嗎？  1.8  早期的活性污泥法實驗  1.9  取樣和測量  1.10  廢水排放的早期法規(guī)  參考文獻第2章  廢水水質表征和標準  2.1  廢水水量和日變化  2.2  污染物    2.2.1  概述    2.2.2  溶解性物質    2.2.3  膠體物質    2.2.4  懸浮固體  2.3  溶解性有機質總含量的測試方法    2.3.1  生化耗氧量    2.3.2  化學耗氧量    2.3.3  總有機碳和溶解性有機碳  2.4  廢水排放法規(guī)    2.4.1  引言    2.4.2  德國法規(guī)    2.4.3  歐盟指導方針  參考文獻第3章  微生物新陳代謝  3.1  細菌(真細菌)組分和形態(tài)學評述  3.2  蛋白質和核酸    3.2.1  蛋白質    3.2.2  核酸  3.3  分解和合成代謝    3.3.1  ADP和ATP    3.3.2  質子傳遞    3.3.3  葡萄糖的分解代謝    3.3.4  合成代謝  參考文獻第4章  分解代謝和合成代謝過程中化學計量學方程  4.1  概述  4.2  有機物的好氧降解    4.2.1  無生物衰減的碳水化合物降解    4.2.2  2，4-硝基酚的礦化    4.2.3  考慮微生物衰減的碳水化合物的降解  4.3  耗氧速率rO2，∑和CO2生成速率rCO2，∑的測定  參考文獻第5章  氣液相間氧的傳質  5.1  擴散傳遞  5.2  傳質系數(shù)    5.2.1  比傳質系數(shù)的定義    5.2.2  雙膜理論  5.3  總比傳質系數(shù)KLα的測定    5.3.1  曝氣過程中的氧吸收    5.3.2  曝氣過程中揮發(fā)性組分的脫附  5.4  大型污水處理廠的氧傳遞速率、能量消耗及效率    5.4.1  表面曝氣    5.4.2  深層曝氣  5.5  量綱分析及模式轉換    5.5.1  概述    5.5.2  攪拌無曝氣反應池的功率消耗——一個簡單的例子    5.5.3  采用無量綱數(shù)描述表面曝氣裝置的氧氣傳遞、功率消耗及效率    5.5.4  無量綱數(shù)在表面曝氣中的應用  參考文獻第6章  好氧活性污泥處理系統(tǒng)  6.1  概述  6.2  供氧充足和不足情況下的動力學和反應工程模型    6.2.1  間歇式反應器    6.2.2  恒化器    6.2.3  完全混合式活性污泥反應器    6.2.4  推流式反應器    6.2.5  有污泥回流的完全混合式串聯(lián)反應器    6.2.6  具有軸向擴散的流體反應器    6.2.7  計量學和動力學系數(shù)    6.2.8  不同反應器的比較  6.3  活性污泥反應器中的停留時間分布    6.3.1  停留時間分布    6.3.2  完全混合式反應器    6.3.3  完全混合式的串聯(lián)反應器    6.3.4  有軸向擴散的管式流反應器    6.3.5  比較串聯(lián)反應器和管式流反應器  6.4  工業(yè)規(guī)模的活性污泥處理系統(tǒng)  參考文獻第7章  好氧生物膜處理系統(tǒng)  7.1  生物膜  7.2  廢水處理中的生物膜反應器    7.2.1  滴濾池    7.2.2  浸沒曝氣式固定床反應器    7.2.3  生物轉盤反應器  7.3  生物膜系統(tǒng)中氧傳質的機制  7.4  生物膜系統(tǒng)中氧傳質速率模型    7.4.1  假設    7.4.2  氣液表面?zhèn)髻|是速率限制步驟    7.4.3  液固傳質是速率限制步驟    7.4.4  生物反應是速率限制步驟    7.4.5  在生物膜內的擴散和反應    7.4.6  生物膜內的擴散和反應以及液固界面?zhèn)髻|的影響    7.4.7  氣泡和生物膜表面?zhèn)髻|速率的影響  參考文獻第8章  有機物的厭氧降解  8.1  分解代謝反應——不同種群細菌間的合作    8.1.1  概述    8.1.2  厭氧菌    8.1.3  產(chǎn)甲烷菌對產(chǎn)乙酸的調節(jié)    8.1.4  硫酸鹽和硝酸鹽的還原  8.2  動力學——模型和參數(shù)    8.2.1  引言    8.2.2  酸化細菌水解和產(chǎn)生低級脂肪酸的過程    8.2.3  產(chǎn)乙酸菌對低級脂肪酸的轉化    8.2.4  乙酸和氫氣轉化為甲烷    8.2.5  結論  8.3  分解代謝與合成代謝  8.4  高速厭氧處理工藝    8.4.1  概述    8.4.2  厭氧接觸工藝    8.4.3  上流式厭氧污泥床反應器    8.4.4  厭氧固定床反應器    8.4.5  厭氧轉盤反應器    8.4.6  厭氧膨脹床和流化床反應器  參考文獻第9章  特殊有機化合物的生物降解  9.1  概述  9.2  含氯化合物    9.2.1  氯代烷烴，特別是二氯甲烷和1，2-二氯乙烷    9.2.2  氯苯    9.2.3  氯酚  9.3  硝基芳香類化合物    9.3.1  性質、用途、環(huán)境問題和動力學    9.3.2  含4-硝基酚或2，4-二硝基甲苯廢水的處理  9.4  多環(huán)芳烴和礦物油    9.4.1  性質、用途和環(huán)境問題    9.4.2  礦物油    9.4.3  PAH的生物降解  9.5  偶氮活性染料    9.5.1  性質、用途和環(huán)境問題    9.5.2  化學工業(yè)中偶氮染料的生產(chǎn)——萘磺酸的生物可降解性    9.5.3  偶氮染料的生物降解    9.5.4  含偶氮染料活性黑5廢水的降解  9.6  總結  參考文獻第10章  生物法去除營養(yǎng)物質  10.1  概述  10.2  生物脫氮    10.2.1  氮循環(huán)及處理過程    10.2.2  硝化過程    10.2.3  反硝化過程    10.2.4  硝化過程中亞硝酸鹽的積累    10.2.5  新的生物脫氮工藝  10.3  生物除磷    10.3.1  強化生物除磷過程    10.3.2  除磷動力學模型    10.3.3  批式實驗結果    10.3.4  影響生物除磷的參數(shù)  10.4  生物脫氮除磷工藝    10.4.1  引言    10.4.2  脫氮工藝    10.4.3  化學除磷與生物除磷    10.4.4  脫氮除磷工藝  10.5  氮磷循環(huán)    10.5.1  磷的循環(huán)    10.5.2  氮的循環(huán)  參考文獻第11章  活性污泥數(shù)學模型  11.1  數(shù)學模型的必要性  11.2  描述C和N去除的模型    11.2.1  碳的去除    11.2.2  碳的去除和微生物衰減    11.2.3  無微生物衰減的C去除和硝化  11.3  用于優(yōu)化活性污泥過程的數(shù)學模型    11.3.1  引言    11.3.2  模擬曝氣對碳去除影響    11.3.3  活性污泥1號模型(ASM1)    11.3.4  ASM1的應用    11.3.5  更加復雜的模型  參考文獻第12章  廢水生物處理中的膜技術  12.1  概述  12.2  傳質機制    12.2.1  膜的特性和定義    12.2.2  無孔膜的傳質過程    12.2.3  多孔膜的傳質過程  12.3  傳質阻力機制    12.3.1  引言    12.3.2  傳質阻力    12.3.3  濃差極化模型    12.3.4  溶解-擴散模型和濃差極化    12.3.5  孔模型和濃差極化  12.4  性能和組件設計    12.4.1  膜材料    12.4.2  膜組件的設計和構型    12.4.3  膜污染和清洗操作  12.5  膜生物反應器    12.5.1  深度處理(二沉池后)    12.5.2  廢水好氧處理中的膜生物反應器    12.5.3  膜生物反應器與營養(yǎng)物質去除  參考文獻第13章  生產(chǎn)集成水管理和分散式廢水處理  13.1  概述  13.2  化學工業(yè)中的生產(chǎn)集成水管理系統(tǒng)    13.2.1  可持續(xù)發(fā)展和工藝優(yōu)化    13.2.2  用水的最少化    13.2.3  網(wǎng)絡化設計方法  13.3  分散式廢水處理    13.3.1  廢水處理的最少化    13.3.2  分散式廢水處理工藝  參考文獻索引

章節(jié)摘錄

　　第1章　廢水收集和處理的歷史演變　　1.1　古代給水和廢水管理系統(tǒng)　　大約在公元前1500年，在Indus河畔的Mohejo-Daro（屬于巴基斯坦）建造了一個最古老的廢水管理系統(tǒng)。幾個世紀之后，該河流改道，城鎮(zhèn)廢棄，在隨后的幾十年里被黃沙覆蓋。20世紀30～40年代，這個早期的高度文明被重新發(fā)現(xiàn)，當時的私人和公共建筑都建有衛(wèi)生間，洗滌用水、洗澡水和雨水通過特殊的凹槽流人溝渠，溝渠建造有一定的坡度以便將這些廢水導人Indus河中。這些設施標志著早期文明具有很高的衛(wèi)生標準?！　」?00年，羅馬就開始使用一種古老的溝渠作為主要的廢水收集設施，稱為Cloaca Maxima。然而很快它就不足以處理越來越大的廢水水量。在隨后的世紀中，它被不停地擴建、延伸，并增加了頂蓋（Lamprecht l988）?？脊艑W研究為我們展現(xiàn)了它的完整圖像：從Forum Augustum起始一直流人Ponto Palatin0附近的Tiber河。在羅馬帝國時代（公元前31年～公元193年），這個溝渠寬3.2 m，高4.2m（圖1.1），小船可以在里面行駛，人也可以通過檢修孔進入到溝渠中?！　　?/pre>








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