本书是关于活性污泥膨胀的成因、机理、预防与控制研究方向的专著，由国内从事该领域研究近20年的专家撰写而成。全书共分10章，系统总结和归纳了国内外目前在污泥膨胀领域取得的研究成果和最新进展，在重点阐述丝状菌生理生态特性的基础上，详述污泥膨胀的成因和机理，客观评价和比较不同污泥膨胀的预防与控制方法，并提出针对不同污泥膨胀类型的不同控制方案。此外，还介绍专家系统和数学模型在污泥膨胀预防与控制中的应用。最后，为了给污泥膨胀研究领域的研究人员提供借鉴，本书还介绍了当前的研究热点，探讨了一些尚待解决的问题。
样章试读
作者简介
- 彭永臻：现任北京工业大学环境科学与工程学科首席教授 (兼任哈尔滨工业大学博士生导师)，环境工程系主任兼水污染控制室主任。
主要研究方向是污水生物处理及其自动控制与智能控制、污水脱氮除磷的新工艺与新技术。已主持了9项国家自然科学基金和2项教育部优秀年轻教师基金等30多项国家与省部级科研项目，目前正主持国家自然科学基金重大国际合作项目、国家“863”项目和国家“十一五”科技支撑项目等科研项目。先后获得获得了20余项省部级优秀教学成果奖和科学技术进步奖，2004年和2009年2次获得国家科学技术进步奖二等奖
编辑推荐
- 本书作者在阐述活性污泥中微生物的生态生理学的特征基础上，结合课题组多年试验研究，对污泥膨胀成因、机理和控制条件进行了系统的分析研究，并提出了针对不同污泥膨胀类型的不同控制方案。可供从事污泥膨胀领域方面的研究人员参考。
目录
- 目录
前言
第1章 污泥膨胀的基本概念 1
1.1 活性污泥法 1
1.1.1 活性污泥法的起源 1
1.1.2 活性污泥法的应用 2
1.2 活性污泥的性质 3
1.2.1 活性污泥的组成和结构 3
1.2.2 活性污泥絮体的形成机理 6
1.2.3 活性污泥的特性 10
1.2.4 活性污泥的分类 13
1.3 污泥沉降性能指标 15
1.3.1 污泥沉降比 15
1.3.2 污泥容积指数 15
1.3.3 污泥成层沉降速度 18
1.3.4 丝状菌指数 19
1.3.5 丝状菌丰度 22
1.3.6 丝状菌长度 24
1.3.7 丝状菌数量 24
1.4 污泥膨胀及其危害 27
1.4.1 污泥膨胀的定义 27
1.4.2 污泥膨胀的范围 28
1.4.3 污泥膨胀的危害 31
1.5 污泥膨胀的分类 31
1.5.1 丝状菌污泥膨胀 32
1.5.2 非丝状菌污泥膨胀 33
1.6 泡沫问题 34
1.7 其他泥水分离间题 36
1.7.1 分散生长 36
1.7.2 针状污泥絮体 36
1.7.3 散落状絮凝物悬浮 36
主要参考文献 38
第2章 活性污泥法微生物学基础 40
2.1 菌胶团菌 41
2.2 生物脱氮系统中的常见细菌 42
2.2.1 硝化细菌 42
2.2.2 反硝化细菌 46
2.2.3 氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的竞争 51
2.3 强化生物除磷系统(EBPR)中的常见细菌 56
2.3.1 聚磷菌 56
2.3.2 聚糖菌 60
2.3.3 聚磷菌和聚糖菌的竞争 62
2.3.4 反硝化聚磷菌和反硝化聚糖菌 66
2.4 常见的微型生物 67
2.4.1 原生动物 68
2.4.2 后生动物 76
2.4.3 活性污泥中微型生物的作用 78
主要参考文献 81
第3章 丝状菌形态学与生态生理学 85
3.1 丝状菌的形态特性 85
3.1.1 分支 85
3.1.2 运动性 85
3.1.3 丝状菌形态 86
3.1.4 位置 87
3.1.5 附着生长 87
3.1.6 衣鞘 87
3.1.7 隔膜 90
3.1.8 丝状菌宽度 90
3.1.9 丝状菌长度 90
3.1.10 细胞形状 91
3.1.11 细胞大小 91
3.1.12 积硫情况 92
3.1.13 储存颗粒 93
3.1.14 染色反应 93
3.1.15 其他观察 95
3.2 丝状菌分类与鉴别 95
3.2.1 基于形态学的蝗状菌分类 95
3.2.2 Jenkins分类法 113
3.2.3 Eikelboom分类法 116
3.2.4 Wanner分类法 120
3.2.5 基于微生物学的丝状菌分类 120
3.2.6 传统的鉴定方法 122
3.2.7 基于现代分子生物学手段的鉴定方法 124
3.3 丝状菌的生理生态学特性 129
3.3.1 变形菌门丝状菌的生态生理学 129
3.3.2 拟杆菌门丝状菌的生态生理学 135
3.3.3 绿弯菌门丝状菌的生态生理学 137
3.3.1 TM7菌门丝状菌的生态生理学 139
3.3.5 厚壁菌门丝状菌的生态生理学 140
3.3.6 放线菌门丝状菌的生态生理学 141
3.3.7 浮霉菌门丝状菌的生态生理学 145
3.3.8 未被鉴定的丝状菌 145
3.4 不同生长环境与运行条件下的优势丝状菌 145
3.4.1 多功能基于溶解性底物的丝状菌 148
3.4.2 专门基于复杂型底物生长的丝状菌 148
3.4.3 多代谢功能的泡沫型丝状菌 149
3.4.4 发酵型底物丝状菌 149
3.4.5 不同类型污水处理厂中的优势丝状菌 149
主要参考文献 150
第4章 污泥膨胀理论与学说 160
4.1 扩散选择理论 160
4.2 动力学选择理论 161
4.3 储存选择理论 162
4.4 饥饿假说理论 163
4.5 一氧化氮理论 165
4.6 动力-扩散双选择理论 166
4.7 扩展的选择理论 168
主要参考文献 169
第5章 污泥膨胀的成因和主要影响因素 172
5.1 水质条件 172
5.1.1 有机物 172
5.1.2 氮和磷营养物质 173
5.1.3 硫化物 174
5.1.4 有毒物质 175
5.1.5 腐化和酸化废水 176
5.1.6 脂类 176
5.2 环境条件 176
5.2.1 温度 176
5.2.2 pH 177
5.2.3 溶解氧 178
5.3 运行条件与工况 179
5.3.1 污泥负荷 179
5.3.2 反应器类型及流态 180
5.3.3 进水方式 181
5.3.4 曝气方法 181
5.3.5 污泥龄的控制 181
主要参考文献 182
第6章 污泥膨胀的预防与控制 184
6.1 生物选择器 184
6.1.1 生物选择器的分类 184
6.1.2 生物选择器的设计 186
6.1.3 生物选择器的应用 189
6.2 低负荷污泥膨胀的控制 190
6.2.1 推流式反应器 191
6.2.2 序批式反应器 191
6.2.3 改良A/O工艺中低负荷引起的丝状菌污泥膨胀及控制 193
6.2.4 SBR工艺中低负荷对活性污泥沉降性能的影响 195
6.3 低溶解氧污泥膨胀的控制 196
6.3.1 控制污泥膨胀的最低DO值与F/M的关泵 196
6.3.2 改良A/O工艺中低溶解氧引起的丝状菌污泥膨胀及控制 197
6.3.3 SBR工艺中低溶解氧引起的污泥膨胀及控制 198
6.4 营养物缺乏型污泥膨胀的控制 199
6.4.1 营养物质的生理功能及来源 199
6.4.2 缺乏营养物质引起的丝状菌污泥膨胀的状况 199
6.4.3 缺乏营养物质引起的丝状菌污泥膨胀机理 200
6.4.4 缺乏营养物质引起的丝状菌污泥膨胀的试验研究状况 202
6.4.5 缺乏营养物质型污泥膨胀的控制技术及注意事项 206
6.5 高负荷污泥膨胀的控制 208
6.5.1 同流污泥再生法 208
6.5.2 投加填料法 208
6.6 投加氧化剂法 209
6.6.1 投加Cl2 209
6.6.2 投加H2O2 209
6.6.3 投加O2 210
6.7 增重剂和絮凝剂 215
6.8 非丝状菌污泥膨胀的控制方法 215
6.8.1 非丝状菌污泥膨胀的成因 215
6.8.2 控制方法 217
6.9 其他泥水分离问题的控制方法 228
6.9.1 生物泡沫的控制方法 228
6.9.2 污泥上浮的控制方法 231
主要参考文献 231
第7章 预防与控制污泥膨胀的专家系统 235
7.1 专家系统简介 235
7.1.1 专家系统的结构 235
7.1.2 专家系统的优点 236
7.1.3 基于规则的专家系统结构 237
7.2 专家系统开发方法和工具 241
7.2.1 专家系统的开发方法 241
7.2.2 专家系统的开发工具 243
7.3 污泥膨胀成因的诊断与应急控制系统 246
7.3.1 污泥膨胀诱因的检索图 246
7.3.2 污泥膨胀的控制措施 251
7.3.3 应用举例 253
7.4 预防与控制污泥膨胀专家系统的开发和应用 256
主要参考文献 259
第8章 污泥膨胀的数学模型 260
8.1 引言 260
8.2 Chudoba动力选择模型 260
8.3 Chicsa和Irivinc模型 261
8.4 AEROFIL模型 262
8.4.1 模型假设 262
8.4.2 模型中的过程描述 263
8.5 动力学选择骨架耦合数学模型 267
8.5.1 引言 267
8.5.2 模型的假设 267
8.5.3 数学模型 268
8.5.4 参数选取 270
8.5.5 结果与讨沦 271
主要参考文献 284
第9章 国外控制污泥膨胀的经验和实践 285
9.1 澳大利亚 285
9.1.1 澳大利亚污水处理厂泥水分离间题概况 285
9.1.2 污泥膨胀和生物泡沫的控制方法 286
9.1.3 澳大利亚解决污泥膨胀的案例 287
9.2 捷克 289
9.2.1 20世纪八九十年代污水处理厂中泥水分离问题的调研 289
9.2.2 2000年对8座脱氮除磷污水处理厂的调查 293
9.2.3 生物泡沫控制措施 294
9.3 丹麦、希腊及荷兰 295
9.3.1 污水组成及工艺流程 296
9.3.2 污泥膨胀和生物泡沫的情况 297
9.3.3 污水组成、工艺流程及运行参数对丝状菌生长的影响 300
9.3.4 控制措施及经验 301
9.4 意大利 303
9.4.1 优势丝状菌调查 303
9.4.2 控制措施 306
9.4.3 污水处理厂解决泥水分离间题的案例分析 307
9.5 日本 310
9.5.1 日本泥水分离问题概况 310
9.5.2 诱发泥水分离间题的主要丝状菌 310
9.5.3 采取的控制措施 312
9.5.4 案例研究 313
9.6 美国 311
9.6.1 活性污泥系统中丝状菌的控制 314
9.6.2 生物泡沫 317
9.6.3 黏性膨胀和分散生长 319
主要参考文献 321
第10章 污泥膨胀的研究热点和进展 327
10.1 低DO污泥微膨胀节能方法的发现、提出及理论基础 327
10.1.1 低溶解氧污泥微膨胀节能方法的发现 327
10.1.2 低溶解氧污泥微膨胀节能方法的提出 328
10.1.3 低溶解氧污泥微膨胀节能方法的理论基础 330
10.2 图像分析在控制污泥膨胀中的应用 333
10.2.1 图像分析技术简介 333
10.2.2 图像分析技术在污泥膨胀中的应用 335
10.3 FISH在丝状菌检测上的应用与研究进展 338
10.3.1 定性分析应用 338
10.3.2 定量分析应用 339
10.3.3 运用FISH技术在丝状菌鉴定中的意义 340
10.3.4 荧光原位杂交技术应用于丝状菌鉴定上的缺陷 342
10.3.5 发展前景 345
10.4 好氧颗粒污泥与污泥膨胀 346
10.4.1 好氧颗粒污泥中丝状菌的存在形式 347
10.4.2 好氧颗粒污泥SBR反应器中丝状菌的外延生长 347
10.4.3 好氧颗粒污泥SBR反应器中丝状菌过度生长的诱发因素 350
10.4.4 好氧颗粒污泥SBR反应器中丝状菌的增殖方式 353
10.5 膜生物反应器与污泥膨胀 355
10.5.1 污泥膨胀对MBR膜污染的影响 355
10.5.2 污泥膨胀对MBR污染物去除的影响 356
10.5.3 污泥膨胀对MBR微生物群落的影响 357
10.5.4 膜生物反应器中污泥膨胀的控制 357
10.6 尚未解决的问题 358
10.6.1 污泥结构 358
10.6.2 微生物鉴定 359
10.6.3 颗粒性底物的作用 359
10.6.4 底物储存的作用 359
10.6.5 生物选择器 360
10.6.6 预防和控制 360
10.6.7 数学模型 361
主要参考文献 361
彩图
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