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第1篇 厌氧微生物与厌氧系统过程1

第1章 废水生物处理微生物学1

1.1 发酵细菌群3

1.2 产氢产乙酸菌群6

1.3 同型产乙酸菌8

1.4 产甲烷菌及其作用11

1.5 硫酸盐还原细菌25

1.6 细菌种群间关系27

第2章 有机污染物的厌氧生物转化30

2.1 有机污染物厌氧生物转化的基本原理30

2.2 基本营养型有机物的厌氧生物降解途径35

2.3 非基本营养型有机物的厌氧生物降解途径44

2.4 有机物生物转化后的环境效应45

第3章 厌氧消化过程的控制条件47

3.1 厌氧消化过程的酸碱平衡及pH值控制47

3.2 温度对厌氧生物处理的影响50

3.3 厌氧消化过程中的氧化还原电位53

3.4 废水特性55

3.5 负荷率与发酵62

第4章 厌氧生物反应器64

4.1 基质降解和微生物增长表达式64

4.2 动力学基本方程67

4.3 升流式厌氧污泥床反应器（UASB）69

4.4 连续流式混合搅拌反应器（CSTR）76

4.5 厌氧生物膜法83

4.6 其他厌氧生物反应器90

第5章 废水厌氧处理的后处理工艺95

5.1 后处理工艺概述95

5.2 废水中病原微生物和营养物的浓度96

5.3 稳定塘的后处理97

5.4 活性污泥法后处理100

5.5 硫化物的生物氧化方法106

第6章 两相厌氧生物处理工艺113

6.1 两相厌氧工艺概述113

6.2 相的分离129

6.3 工艺的研究与应用135

第7章 污泥厌氧消化处理148

7.1 污泥的分类及性质148

7.2 污泥厌氧消化工艺流程及消化池构造164

7.3 厌氧消化系统的运行与控制186

7.4 化学物质对厌氧消化系统的影响194

第2篇 产甲烷菌及其工艺204

第8章 产甲烷菌的分类204

8.1 微生物的分类204

8.2 产甲烷菌的分类214

8.3 产甲烷菌的代表种222

第9章 产甲烷菌的生态多样性226

9.1 产甲烷菌的生物地球化学作用226

9.2 第一类生境229

9.3 第二类生境232

9.4 第三类生境238

9.5 第四类生境242

9.6 其他生态环境中的产甲烷细菌242

第10章 产甲烷菌的生理特性248

10.1 产甲烷菌的微生物特性248

10.2 产甲烷菌的细胞结构特征248

10.3 产甲烷菌的辅酶252

10.4 产甲烷菌的生长繁殖257

10.5 产甲烷菌与不产甲烷菌之间的相互作用263

第11章 产甲烷菌的基因组研究267

11.1 产甲烷菌基因组特征267

11.2 产甲烷菌的基因结构270

11.3 突变型272

11.4 原生质体273

11.5 基因工程273

11.6 问题与展望274

第12章 厌氧反应器中的产甲烷菌276

12.1 常见厌氧反应工艺276

12.2 厌氧消化污泥中的产甲烷菌292

12.3 厌氧颗粒污泥中的产甲烷菌294

12.4 好氧活性污泥中的产甲烷菌305

第13章 产甲烷菌的甲烷形成途径306

13.1 产甲烷菌的甲烷形成途径306

13.2 甲烷形成过程中的能量代谢316

13.3 沼气技术319

第14章 产甲烷细菌的研究方法341

14.1 厌氧操作341

14.2 产甲烷细菌的分离347

14.3 产甲烷细菌形态观察350

14.4 产甲烷细菌的保存法351

14.5 产甲烷细菌的生理学特性测定353

第15章 产甲烷菌的工业应用357

15.1 厌氧生物处理357

15.2 煤层气开发358

15.3 酿酒行业359

15.4 微生物采油360

15.5 生物制氢361

第3篇 硫酸盐还原菌及其工艺366

第16章 概述366

16.1 硫366

16.2 硫酸盐还原菌370

第17章 硫酸盐还原菌的分类376

17.1 传统分类377

17.2 根据对有机物的氧化能力分类384

17.3 未培养的新发现的SRB385

17.4 硫酸盐还原古菌的分类学关系385

17.5 SRB的富集、分离与鉴定386

第18章 硫酸盐还原菌的系统发育学389

18.1 分子系统发育与系统发育树389

18.2 嗜温革兰氏阴性SRB的系统发育学研究394

18.3 嗜热革兰氏阴性SRB的系统发育学研究397

18.4 革兰氏阳性SRB的系统发育学研究398

18.5 硫酸盐还原古细菌SRB的系统发育学研究399

18.6 除16S rDNA以外遗传标记的SRB系统发育分析400

第19章 硫酸盐还原菌的生理学403

19.1 硫酸盐还原菌的呼吸代谢作用403

19.2 硫酸盐还原菌的电子传递蛋白412

19.3 硫酸盐还原菌溶质运输和细胞能量420

第20章 硫酸盐还原菌的自然生态学430

20.1 在生态圈中SRB的起源和进化430

20.2 在有机物厌氧消化过程中SRB的生态学431

20.3 SRB在生物学硫循环中的作用431

20.4 自然生境中硫酸盐还原菌的生物多样性及还原作用433

20.5 生态因素对SRB的影响436

20.6 硫酸盐还原菌与其他微生物的种间关系437

第21章 废水处理工艺中硫酸盐还原菌的生态学440

21.1 厌氧处理工艺中的SRB440

21.2 厌氧处理工艺中SRB与其他微生物的种间关系443

21.3 厌氧处理工艺中影响SRB的生态因子449

21.4 SRB对底物的利用规律457

21.5 生物膜反应器中SRB的分布460

第22章 油田硫酸盐还原菌分子生态学462

22.1 油田概述462

22.2 油田中的硫酸盐还原菌的检测方法467

22.3 油田中SRB的危害470

22.4 油田中SRB的生态调控抑制472

22.5 工业设备控制475

第23章 脱硫弧菌属的分子生物学479

23.1 脱硫弧菌属概述479

23.2 脱硫弧菌的遗传学481

23.3 脱硫弧菌属的氧化还原活性金属蛋白485

第24章 硫酸盐还原菌在废水治理中的应用489

24.1 硫酸盐还原的厌氧工艺489

24.2 应用硫酸盐还原菌技术处理废水501

24.3 通过混合培养和纯培养SRB来代谢环境污染物508

第25章 复合硫酸盐还原菌法去除污染物的原理513

25.1 复合硫酸盐还原菌513

25.2 复合硫酸盐还原菌法去除铬的原理515

25.3 复合硫酸盐还原菌法去除废水中的砷520

25.4 微生物去除其他重金属离子523

第4篇 厌氧发酵生物制氢系统526

第26章 生物能源526

26.1 能源526

26.2 生物能源534

第27章 厌氧生物处理技术及工艺543

27.1 厌氧生物处理概述543

27.2 有机物的厌氧生物降解过程544

27.3 厌氧生物处理技术的发展概况545

27.4 厌氧生物处理工艺进展545

27.5 厌氧生物发酵制氢的研究进展及应用552

第28章 生物制氢原理555

28.1 生物制氢概述555

28.2 生物制氢技术的主要研究方向556

28.3 厌氧发酵生物制氢的产氢机理559

28.4 厌氧发酵法生物制氢工艺概述560

28.5 厌氧发酵生物制氢技术的发展现状567

第29章 厌氧生物制氢的发酵类型及其运行特征572

29.1 乙醇型发酵及其运行特征573

29.2 丁酸型发酵及其运行特征577

29.3 丙酸型发酵及其运行特征582

29.4 混合酸发酵产氢途径585

29.5 结论585

第30章 厌氧发酵生物制氢系统的混合培养工艺586

30.1 厌氧发酵生物制氢的生态因子分析586

30.2 乙醇型发酵和丁酸型发酵的产氢能力及运行稳定性分析591

30.3 乙醇型发酵制氢工艺快速启动的定向调控595

30.4 结论605

第31章 厌氧发酵生物制氢的纯培养工艺606

31.1 纯培养发酵法生物制氢工艺606

31.2 纯菌种R3厌氧发酵生物制氢609

31.3 厌氧发酵连续流纯菌种R3生物制氢613

31.4 纯菌种R3连续流生物制氢613

31.5 底物浓度变化对反应器的影响617

31.6 结论619

第32章 生物载体强化对乙醇型发酵的影响621

32.1 生物载体强化技术在生物制氢领域的应用621

32.2 生物强化技术的应用现状623

32.3 CSTR生物制氢反应器悬浮生长系统的运行特性625

32.4 生物载体强化附着生长系统乙醇型发酵制氢工艺的定向调控632

32.5 有机负荷对厌氧发酵制氢系统产氢效率的影响638

32.6 生物强化技术在其他领域的应用646

32.7 结论646

第33章 生物制氢反应系统的生物强化技术研究648

33.1 生物强化的主要控制参数648

33.2 生物强化的作用效果分析654

33.3 结论659

第34章 污泥强化厌氧发酵生物制氢660

34.1 强化污泥的工程控制660

34.2 强化污泥的研究装置660

34.3 强化污泥对产气量及产氢量的影响661

34.4 强化污泥对液相末端产物的影响662

34.5 强化污泥对化学需氧量（COD）去除率的影响663

34.6 强化污泥对pH值和ORP的影响664

34.7 结论665

第35章 菌种强化厌氧发酵生物制氢666

35.1 产氢菌的投加方式对强化发酵菌群产氢的影响666

35.2 发酵生物制氢反应器的产氢菌生物强化作用研究670

35.3 结论675

第36章 活性炭载体强化乙醇型发酵产氢效能的研究676

36.1 非固定化CSTR系统的产氢运行操作676

36.2 固定化CSTR系统的产氢运行效能682

36.3 结论689

第37章 UASB生物制氢690

37.1 UASB生物制氢反应器的启动690

37.2 UASB生物制氢反应器稳定运行的特征694

37.3 基于BP神经网络的UASB系统建模699

37.4 结论704

第38章 氢气的制备、纯化706

38.1 氢气的制备706

38.2 氢气的纯化717

第39章 氢气的贮运720

39.1 氢气的储存720

39.2 氢气的储存技术720

39.3 储氢合金的优缺点722

39.4 非金属氢化物储存722

39.5 储氢研究动向723

39.6 氢气的运输726

39.7 氢气运输小结728

参考文献733