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目录1

1 绪论1

1.1 厌氧微生物学的研究概况1

1.1.1 国内厌氧微生物学的研究概况1

1.1.2 国外厌氧微生物学的研究概况3

1.2 厌氧生物处理技术3

1.2.1 厌氧生物处理的产生与发展4

1.2.2 厌氧生物处理的基本原理4

1.2.3 厌氧生物处理的特点6

1.3 厌氧生物处理工艺7

1.3.1 厌氧接触工艺7

1.3.2 厌氧滤池工艺8

1.3.3 厌氧生物流化床工艺8

1.3.4 厌氧折流板反应器9

1.3.5 上流式厌氧污泥床反应器9

1.3.6 膨胀颗粒污泥床反应器10

1.3.8 两相厌氧消化工艺12

1.3.7 内循环厌氧反应器12

1.3.9 厌氧生物转盘13

2 厌氧微生物学14

2.1 厌氧微生物在生物地球化学循环中的作用14

2.1.1 自然环境中的厌氧微生物14

2.1.2 厌氧微生物在污染物（元素）生物地球化学转化中的作用14

2.2 不产甲烷菌及其作用15

2.2.1 发酵细菌15

2.2.2 产氢产乙酸细菌17

2.2.3 同型产乙酸细菌19

2.3 产甲烷菌及其作用21

2.3.1 产甲烷菌的分类和形态21

2.3.2 产甲烷菌的生理学特性24

2.3.3 产甲烷菌的能量代谢26

2.4 产甲烷菌与不产甲烷菌的相互作用27

3 废水厌氧生物处理的生物化学原理29

3.1 厌氧处理过程的生化机理29

3.1.2 水解反应阶段30

3.1.1 废水中复杂基质的厌氧降解30

3.1.3 发酵酸化反应阶段31

3.1.4 产乙酸反应阶段33

3.1.5 产甲烷反应阶段34

3.1.6 厌氧条件下脱氮和还原硫酸盐36

3.2 厌氧过程的能量代谢38

3.2.1 动力学原理38

3.2.2 标准状态与环境条件43

3.2.3 H2分压对转化自由能的影响43

3.2.4 氧化还原电位44

4 影响厌氧生物处理的环境因素46

4.1 厌氧生物处理的酸碱平衡及pH值控制46

4.1.1 厌氧微生物适应的pH值47

4.1.2 厌氧生物处理的缓冲体系48

4.1.3 厌氧生物处理系统中的酸碱平衡49

4.2 温度对厌氧生物处理的影响51

4.2.1 温度对厌氧微生物的影响51

4.1.4 厌氧生物处理系统中的碱度51

4.2.2 温度对厌氧反应过程中动力学参数的影响54

4.2.3 温度突变对厌氧消化的影响55

4.2.4 厌氧消化反应温度的选择与控制57

4.3 厌氧消化过程中的营养物质58

4.3.1 厌氧微生物对碳的需求59

4.3.3 厌氧微生物对磷的需求60

4.3.4 厌氧微生物对硫的需求60

4.3.2 厌氧微生物对氮的需求60

4.4 微量元素对厌氧生物处理的影响61

4.4.1 微量金属元素61

4.4.2 维生素63

4.5 厌氧消化过程中的抑制物质63

4.5.1 无机抑制性物质64

4.5.2 有机抑制性物质65

5 厌氧生物处理的废水特性67

5.1 废水的碳和氮参数67

5.1.1 碳参数67

5.1.2 氮参数68

5.2 废水的厌氧生物可降解性69

5.2.1 生物降解性能含义69

5.2.2 影响有机物生物降解性能的因素70

5.2.3 难降解有机物的分类及来源72

5.2.4 废水中常见有机物的生物降解性75

5.3 废水中常见的毒性物质78

5.3.1 影响厌氧生物处理微生物综合活性的因素78

5.3.2 无机毒性物质80

5.3.3 有机毒性物质83

5.3.4 厌氧微生物对毒性物质的适应与驯化86

6 厌氧生物处理工艺88

6.1 厌氧接触工艺88

6.1.1 厌氧接触工艺的原理88

6.1.2 厌氧接触工艺的特点90

6.2 厌氧滤池90

6.2.1 AF的原理与特点90

6.2.2 AF的运行与影响因素91

6.3.1 ABR的工作原理93

6.3 厌氧折流板反应器93

6.3.2 ABR的特点94

6.3.3 ABR的主要工艺性能95

6.3.4 ABR在几种废水条件下的运行性能96

6.3.5 ABR工艺的研究及应用现状98

6.4 升流式厌氧污泥床反应器98

6.4.1 UASB的结构99

6.4.2 UASB的原理101

6.4.3 UASB的工艺特点102

6.4.4 UASB反应器的启动103

6.4.5 UASB的应用104

6.4.6 UASB在污水处理中的应用前景104

6.5 膨胀颗粒污泥床反应器105

6.5.1 EGSB的产生背景及其特征105

6.5.2 EGSB反应器的结构特征与工作原理105

6.5.3 EGSB反应器中颗粒污泥的特征106

6.5.4 EGSB的工艺特点107

6.6.1 IC反应器的构造及工作原理108

6.6 内循环厌氧反应器108

6.6.2 IC的工艺特点109

6.6.3 IC反应器与UASB反应器的参数比较111

6.7 两相厌氧生物处理工艺111

6.7.1 两相厌氧工艺的发展112

6.7.2 两相厌氧工艺的基本原理112

6.7.3 两相厌氧工艺的特点113

6.7.4 两相厌氧工艺的适用范围114

6.7.5 相分离方法115

6.7.6 两相厌氧工艺反应器的选择和构造116

6.7.7 两相厌氧工艺的流程和参数选择117

7 厌氧反应器和废水处理工艺设计119

7.1 废水厌氧处理工艺流程的选择119

7.1.1 预处理119

7.1.2 厌氧处理123

7.1.3 后处理124

7.2.1 反应器容积的确定127

7.2 厌氧反应器的设计127

7.1.4 剩余污泥的处理127

7.2.2 反应器高度的确定128

7.2.3 反应器平面形状的确定128

7.2.4 反应器上流速度的确定129

7.2.5 单元反应器最大体积的确定129

7.2.6 配水系统的设计129

7.2.7 三相分离器的设计130

7.2.9 出水系统135

7.2.8 管道设计135

7.2.10 浮渣清除装置136

7.2.11 气体收集装置136

7.2.12 污泥排放设备136

7.2.13 反应器采用的材料137

7.2.14 辅助设备137

7.3 UASB反应器的设计及工程实例137

7.3.1 UASB反应器的设计137

7.3.2 UASB设计举例140

7.3.3 UASB在国内外的应用情况141

7.3.4 UASB工程实例143

7.4 厌氧接触法工艺设计及工程实例147

7.4.1 厌氧接触法的工艺设计147

7.4.2 厌氧接触法设计举例150

7.4.3 厌氧接触工艺的应用151

7.5 两相厌氧生物处理工艺152

7.5.1 两相厌氧反应器容积的确定152

7.5.2 两相厌氧工艺工程实例153

7.6 厌氧膨胀床和厌氧流化床的设计及工程实例157

7.6.1 厌氧膨胀床和厌氧流化床的设计157

7.6.2 厌氧膨胀床和厌氧流化床的试验研究158

7.6.3 厌氧膨胀床和厌氧流化床的工程实例159

8 厌氧生物处理工艺运行管理与控制160

8.1 厌氧工艺中污泥的培养与驯化160

8.1.1 厌氧活性污泥的培养与驯化160

8.1.2 厌氧生物膜的培养与驯化161

8.1.3 厌氧颗粒污泥163

8.2 厌氧生物处理运行条件控制168

8.2.1 相关名词168

8.2.2 温度170

8.2.3 氧化还原电位174

8.2.4 厌氧消化过程的pH值177

8.2.5 中间产物182

8.2.6 营养元素185

8.2.7 监测与控制185

8.3 厌氧生物处理中容易出现的问题及其解决办法187

8.3.1 复杂废水中含有不溶解物质188

8.3.2 废水中的某些物质容易导致沉淀189

8.3.3 毒性物质189

8.3.4 泡沫问题195

8.3.5 厌氧反应器中产气的异常现象及解决方案195

8.3.6 污泥厌氧消化沼气的安全问题196

8.3.7 污泥膨胀197

9.1 概述203

9.1.1 难降解有机物的定义203

9 难降解有机物的厌氧生物降解203

9.1.2 难降解有机物的分类204

9.1.3 难降解有机物的来源和循环转化204

9.1.4 难降解有机物的特点204

9.1.5 难降解有机物的危害205

9.2 废水中难降解物质生物降解的机理205

9.2.1 有机物难生物降解的原因205

9.2.2 共基质代谢机理207

9.2.3 种间协同代谢机理208

9.2.4 有效微生物菌群的筛选和驯化208

9.2.5 影响废水中难降解物质生物降解的因子209

9.3 难降解有机物厌氧处理的评价方法211

9.3.1 应用难降解有机物在厌氧降解时产生气体的量来评价的方法211

9.3.2 综合因素评价212

9.4 杂环化合物和多环芳烃的厌氧生物降解213

9.4.1 杂环化合物和多环芳烃的定义和分类213

9.4.3 杂环化合物和多环芳烃的毒性和危害214

9.4.2 杂环化合物和多环芳烃的主要来源214

9.4.4 杂环化合物和多环芳烃的厌氧生物处理机理215

9.5 有机染料的厌氧生物降解218

9.5.1 有机染料废水的来源和特点218

9.5.2 有机染料废水传统处理方法218

9.5.3 有机染料废水厌氧菌及厌氧降解机理219

9.5.4 有机染料废水生物处理方法219

9.6 制浆造纸废水的厌氧生物降解220

9.6.1 制浆造纸废水的定义、来源和分类220

9.6.3 制浆造纸废水的传统处理方法221

9.6.2 造纸工业的环境污染与危害221

9.6.4 制浆造纸废水的厌氧生物处理机理222

9.6.5 制浆造纸废水厌氧处理的不利因素及去除方法222

10 废水厌氧处理应用实例224

10.1 啤酒废水的厌氧处理224

10.1.1 啤酒废水224

10.1.2 啤酒废水的厌氧处理技术225

10.1.3 啤酒废水的厌氧处理工艺应用227

10.2.1 制浆造纸废水230

10.2 制浆造纸废水的厌氧处理230

10.2.2 制浆造纸废水的厌氧处理技术231

10.2.3 制浆造纸废水的厌氧处理工艺应用233

10.3 含硫酸盐废水的厌氧处理237

10.3.1 含硫酸盐废水237

10.3.2 含硫酸盐废水的厌氧处理技术及应用239

10.4 含油脂类废水的厌氧处理242

10.4.1 含油脂类废水的产生与特点242

10.4.2 含油脂类废水的厌氧处理技术243

10.4.3 含油脂类废水的厌氧处理工艺应用245

10.5 城市污水的厌氧处理249

10.5.1 城市污水概况250

10.5.2 城市污水的厌氧处理技术250

10.5.3 城市污水的厌氧处理应用实例253

11 废水厌氧生物处理的研究和分析方法259

11.1 废水厌氧生物处理监测中ORP的测定259

11.1.1 ORP测定的基本原理259

11.1.2 ORP的测定260

11.2.2 测定方法261

11.2 生物化学甲烷势的测定261

11.2.1 概述261

11.3 沼气的测定262

11.3.1 两种液体置换系统262

11.3.2 测定沼气的组成263

11.3.3 CH4的COD换算265

11.4 厌氧污泥产甲烷活性的测定266

11.4.1 测定目的266

11.4.2 产甲烷菌的氢化酶活性分析法266

11.5 最大比产甲烷速率的测定268

11.5.1 意义268

11.5.2 测定方法268

11.5.3 产甲烷速率公式270

11.6 厌氧生物可降解性的测定271

11.6.1 测定目的和原理271

11.6.2 测定条件271

11.6.4 测定步骤272

11.6.3 测定装置272

11.6.5 计算273

11.7 厌氧消化污泥性质的研究274

11.7.1 污泥的分类274

11.7.2 污泥的性质指标274

11.8 反应器内污泥的测定275

11.8.1 测定目的和原理275

11.8.2 仪器和设备275

11.8.5 污泥量测定的步骤276

11.8.4 污泥量测定中的采样276

11.8.3 总固体、挥发性固体和灰分的测定276

11.8.6 计算277

11.9 产甲烷毒性的测定277

11.9.1 概述277

11.9.2 测定装置278

11.9.3 情况分析278

11.9.4 产甲烷毒性测定278

11.10.3 对毒物的敏感性279

11.10.2 测定方法279

11.10.4 实例279

11.9.5 毒性的表示方法和计算方法279

11.10.1 概述279

11.10 厌氧毒性测定方法279

11.11 厌氧微生物的分离与鉴定280

11.11.1 产酸细菌280

11.11.2 产甲烷菌284

11.11.3 硫酸盐还原菌289

11.12 PCR技术在废水厌氧生物处理中的应用291

11.12.1 PCR的原理及其试验方法291

11.12.2 提高PCR检测准确率的方法292

11.12.3 厌氧废水处理系统中微生物群落结构变化的PCR技术监测手段293

11.13 微生物传感器在厌氧工艺测定中的应用295

11.13.1 微生物传感器的构成和原理295

11.13.2 微生物传感器的应用296

参考文献297