废水处理生物膜

第1章 生物膜的结构与功能 1

1.1 生物膜的结构与功能 1

1.1.1 生物膜的结构以及非均匀生物膜的概念 2

1.1.2 非均匀生物膜内的底物浓度变化曲线 4

1.1.3 非均相生物膜内的流体动力学 5

1.1.4 非均匀生物膜内的传质 7

1.1.5 生物膜的重现及非均匀性的量化 8

1.2 生物膜的物理化学性质 10

1.2.1 EPS对生物膜的作用及物理化学性质 10

1.2.2 生物膜的吸附特性 14

1.2.3 生物膜的光学性质 16

1.3 生物膜形成的结构要素 17

1.3.1 生物膜存在的普遍性 17

1.3.2 环境因素对生物膜形成的影响 18

1.3.3 基因表达对生物膜形成和进化的影响 22

1.3.4 环境因素和基因表达的综合影响 23

1.4 附着细胞的基因表达 25

1.4.1 报告基因 25

1.4.2 用lacZ作为生物膜活性的报告基因 26

1.4.3 用lux基因作为生物膜活性的报告基因 27

1.4.4 用gfp基因报告生物膜活性 28

1.5 生物膜细菌间的质粒传递 30

1.5.1 什么是质粒，它们是如何在细菌种群中传播的 30

1.5.2 质粒的保持 31

1.5.3 生物膜中质粒的转移 33

1.5.4 结论 38

参考文献 38

第2章 生物膜的定性和定量观察方法与技术 52

2.1 废水生物膜EPS的提取及定量 52

2.1.1 EPS的提取方法 53

2.1.2 EPS的定量 55

2.1.3 细胞溶解 56

2.1.4 应用举例 57

2.2 微电极及管式反应器 59

2.2.1 Clark型氧微电极简介 59

2.2.2 生物膜管式反应器简介 61

2.2.3 生物膜管式反应器在生物膜研究中的应用 62

2.3 激光共聚焦扫描显微镜(CLSM) 66

2.3.1 生物膜的显微观测技术简介 66

2.3.2 激光共聚焦扫描显微镜的发展 67

2.3.3 共聚焦成像 67

2.3.4 激光共聚焦显微镜的优点与缺点 68

2.3.5 激光共聚焦技术 68

2.3.6 激光共聚焦扫描显微镜在生物膜研究中的应用 70

2.4 分子生物学技术 71

2.4.1 荧光原位杂交技术 72

2.4.2 终端限制性片断长度多态性 73

2.5 生物膜数学模型 74

2.5.1 数学和生物学的关系 74

2.5.2 数学模型和数学建模 75

2.5.3 如何将数学模型应用于复杂的生物膜研究 77

2.5.4 生物膜研究的工具 79

2.5.5 早期观察和模型 79

2.5.6 标准扩散?反应模型 81

2.5.7 生物膜模型研究中面临的挑战 82

2.5.8 对结构异质性的建模 84

2.5.9 生物膜模型未来的发展方向 86

参考文献 86

第3章 废水处理生物膜工艺 98

3.1 废水处理生物膜中的微生物相 98

3.1.1 细菌 98

3.1.2 真菌 99

3.1.3 藻类 99

3.1.4 原生动物 99

3.1.5 后生动物 100

3.2 生物滤池 100

3.2.1 普通生物滤池 101

3.2.2 高负荷生物滤池 105

3.2.3 厌氧生物滤池 109

3.2.4 曝气生物滤池 111

3.3 生物转盘 117

3.3.1 好氧生物转盘 117

3.3.2 厌氧生物转盘(RBC) 120

3.4 淹没式生物滤池 121

3.4.1 构造与特征 121

3.4.2 设计与计算 123

3.5 生物流化床 125

3.5.1 两相生物流化床 125

3.5.2 三相生物流化床 127

3.6 移动床生物膜反应(MBBR) 129

3.6.1 构造与特征 130

3.6.2 净化效能 131

3.7 复合式生物膜反应器 132

3.7.1 活性污泥?生物膜反应器 132

3.7.2 序批式生物膜反应器(SBBR) 133

3.7.3 附着生长污水稳定塘 135

参考文献 135

第4章 新型生物膜工艺的研究与开发 138

4.1 高效生物流化床反应器 138

4.1.1 高效复合式生物流化床反应器的强化除氨启动研究 139

4.1.2 运行条件对内循环生物流化床运行效果的影响 157

4.1.3 内循环生物流化床同步硝化反硝化动力学分析 163

4.1.4 内循环生物流化床同步硝化反硝化机理探讨 166

4.1.5 内循环生物流化床处理高氨氮废水亚硝化过程研究 167

4.1.6 内循环生物流化床生物膜形态观察 178

4.1.7 流化床反应器硝化微生物分子生物学研究 178

4.2 特殊网状生物转盘 195

4.2.1 转盘的快速启动 195

4.2.2 装置的运行情况 196

4.2.3 网状生物转盘对不同浓度污水的处理 198

4.2.4 网状生物转盘同步除C和N的研究 204

4.2.5 网状生物转盘动力学分析 212

4.3 接触氧化生物滤池 216

4.3.1 实验用水及来源 216

4.3.2 实验装置与仪器 216

4.3.3 接触氧化组合过滤工艺预处理受污染高浊度河水 219

4.3.4 接触氧化组合过滤工艺对松花江源水的预处理 225

4.3.5 曝气生物滤柱前投加混凝药剂对浊度去除影响 229

4.3.6 实验过程中生物滤池颤蚓增长现象的观测 233

参考文献 236

《废水处理生物膜》是环境科学与工程丛书。 《废水处理生物膜》主要从生物膜的结构与功能入手,对生物膜的理化性质、膜内的传递理论给予论述；详细介绍了现阶段生物膜研究应用的先进技术并开展了一些新型的生物膜反应器的研究工作。 《废水处理生物膜》可供环境科学与工程、市政工程等领域的工程技术人员、科研人员参考，也可供高等学校相关专业师生参阅。