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第1章　活性污泥法概论1

1.1　活性污泥法的基本概念1

1.2　活性污泥法的发展沿革2

1.3　活性污泥的形态与组成3

1.3.1　活性污泥外观形态3

1.3.2　活性污泥组成3

1.3.3　活性污泥的性质与指标3

1.3.3.1　表示及控制曝气池中混合液活性污泥微生物量的指标3

1.3.3.2　表示活性污泥沉降与浓缩性能的指标5

1.3.3.3　活性污泥沉降速度与沉降性能试验7

1.3.3.4　评定活性污泥活性的指标8

1.4　活性污泥法工艺概述9

1.4.1　普通活性污泥法9

1.4.2　阶段曝气活性污泥法10

1.4.3　吸附再生活性污泥法11

1.4.4　完全混合活性污泥法12

1.4.5　延时曝气活性污泥法13

1.4.6　高负荷活性污泥法13

1.4.7　克劳斯（Kraus）活性污泥法13

1.4.8　深水曝气活性污泥法13

1.4.9　浅层曝气活性污泥法15

1.4.10　纯氧曝气活性污泥法15

1.4.11　投料活性污泥法16

1.4.12　氧化沟活性污泥法17

1.4.13　AB活性污泥法22

1.4.14　序批式活性污泥法23

1.4.14.1　概述23

1.4.14.2　SBR工艺的运行操作24

1.4.14.3　SBR工艺特点24

1.4.15　序批式活性污泥法变型26

1.4.15.1　ICEAS工艺26

1.4.15.2　CASS工艺27

1.4.15.3　UNITANK系统28

1.4.15.4　LUCAS工艺29

1.4.15.5　MSBR系统29

1.4.15.6 DAT-IAT工艺30

1.4.15.7　IDEA工艺31

1.4.15.8　AICS工艺31

1.4.16　OCO法32

1.4.17　BIOLAK法33

参考文献34

第2章　化学反应动力学基础36

2.1　反应速度36

2.2　生化反应速度37

2.3　反应级数38

2.4　反应级数的确定方法39

2.4.1　零级反应、一级反应和二级反应39

2.4.1.1　零级反应39

2.4.1.2　一级反应39

2.4.1.3　二级反应40

2.4.2　曲线拟合法确定反应级数40

2.4.3　半衰期法确定反应级数41

2.5　温度对反应速度常数的影响42

参考文献44

第3章　酶促反应动力学基础45

3.1　酶反应动力学45

3.1.1　酶反应中间复合物学说45

3.1.2　酶促反应的动力学方程式46

3.1.2.1　米-门（Michaelis-Menten）方程46

3.1.2.2　Briggs-Haldane修正公式46

3.1.2.3　米氏方程动力学参数的意义48

3.1.2.4　作图法求米氏方程中的Km及vmax49

3.2　酶的抑制动力学51

3.2.1　酶的抑制作用51

3.2.2　竞争性抑制动力学52

3.2.3　非竞争性抑制动力学53

3.2.4　反竞争性抑制动力学54

3.3　影响酶反应速度的因素55

3.3.1　pH的影响56

3.3.2　温度的影响56

参考文献57

第4章　反应器理论基础58

4.1　物料衡算58

4.2　完全混合间歇反应器60

4.3　完全混合连续反应器61

4.4　多级串联完全混合连续反应器62

4.5　推流反应器63

4.5.1　推流反应器容积63

4.5.2　推流反应器的纵向混合65

4.6　反应器停留时间分布67

4.6.1　停留时间分布函数及其性质67

4.6.2　脉冲响应法测定停留时间分布函数68

参考文献70

第5章　活性污泥生物学72

5.1　活性污泥中的细菌72

5.1.1　菌胶团细菌72

5.1.1.1　菌胶团细菌的种类72

5.1.1.2　菌胶团形成机理74

5.1.1.3　菌胶团细菌的作用74

5.1.2　丝状细菌75

5.2　活性污泥中的真菌77

5.3　活性污泥中的原生动物78

5.3.1　活性污泥中原生动物的种类78

5.3.2　活性污泥中原生动物的作用80

5.4　活性污泥中的后生动物82

5.5　活性污泥中的微型藻类83

5.6　非生物因子对活性污泥微生物及处理效果的影响83

5.6.1　温度84

5.6.2　pH85

5.6.3　营养物质85

5.6.3.1　碳85

5.6.3.2　氮85

5.6.3.3　磷86

5.6.3.4　硫86

5.6.3.5　矿物质86

5.6.3.6　生长因子86

5.6.3.7　水87

5.6.4　氧化还原电位87

5.6.5　溶解氧87

5.6.6　水的活度与渗透压87

5.6.7　有毒物质88

5.7　活性污泥生物相90

5.7.1　活性污泥絮凝体的形成90

5.7.2　活性污泥系统的食物链与活性污泥形成过程中生物相的变化91

5.7.3　活性污泥系统管理中的指标生物94

5.7.3.1　活性污泥生物相观察及原生动物的指标意义94

5.7.3.2　活性污泥中原生动物的形态、生理观察及数量分析94

5.7.3.3　原生动物的指示作用95

5.7.3.4　生物评价指数96

参考文献97

第6章　活性污泥净化有机污染物反应机理99

6.1　废水水质有机污染的指标99

6.1.1　概述99

6.1.2　理论需氧量99

6.1.3　化学需氧量100

6.1.4　生物化学需氧量100

6.1.4.1　定义和测定原理100

6.1.4.2　反应动力学101

6.1.5　总需氧量103

6.1.6　理论有机碳103

6.1.7　总有机碳103

6.2　有机污染物的可生物降解性104

6.2.1　有机物生物降解性鉴定的途径和影响因素104

6.2.1.1　鉴定的途径104

6.2.1.2　生物降解性鉴定的影响因素104

6.2.2　有机物好氧生物降解性的鉴定方法105

6.2.2.1　测定有机物去除效果的方法106

6.2.2.2　测定有机物降解时消耗氧量的方法108

6.2.2.3　测定降解产物的方法110

6.2.2.4　根据微生物生理生化特征指标的方法112

6.2.2.5　有机物的分子结构和物理化学参数与生物降解性的关系115

6.2.3　共代谢作用与有机污染物的好氧生物降解性121

6.3　活性污泥微生物增殖规律122

6.4　活性污泥增长动力学123

6.4.1　间歇培养123

6.4.2　无回流充分混合模式的连续培养124

6.4.3　有回流完全混合活性污泥系统中的连续培养124

6.5　活性污泥净化过程与机理125

参考文献127

第7章　经典活性污泥法动力学模型128

7.1 引言128

7.2　基本术语与概念128

7.2.1　污泥负荷128

7.2.2　微生物的比增长速率129

7.2.3　微生物的产率129

7.2.4　底物利用速率130

7.3　微生物的生长与Monod方程131

7.3.1　微生物的生长特性131

7.3.2　Monod方程133

7.4　Eckenfelder模型135

7.4.1　Eckenfelder模型135

7.4.2　Eckenfelder模型的应用137

7.4.2.1　无污泥回流的完全混合活性污泥系统137

7.4.2.2　有污泥回流的完全混合活性污泥系统138

7.4.2.3　有污泥回流的推流式活性污泥系统139

7.4.3　图解法求解Eckenfelder模型中减速增长速度常数K2139

7.4.4　Eckenfelder模型中有机物降解与生物量增长关系139

7.4.5　Eckenfelder模型中有机物降解与需氧量关系140

7.5　Grau模型141

7.6　Lawrence-McCarty模型142

7.6.1　生物固体停留时间（泥龄）142

7.6.2 Lawrence McCarty模型的基本方程式143

7.6.3 Lawrence-McCarty模型基本方程式的导出方程式145

7.6.4 Lawrence-McCarty模型中的参数146

7.6.5 Lawrence-McCarty模型在无污泥回流的完全混合系统中的应用148

7.6.6 Lawrence-McCarty模型在推流系统中的应用148

7.6.7 Lawrence-McCarty模型中活性污泥微生物增量的计算150

7.6.8 Lawrence-McCarty模型中需氧量的计算150

7.6.9　废水生物处理中营养需求量的计算151

7.6.10　关于生物固体停留时间（泥龄）的讨论151

7.6.10.1　最小生物固体停留时间（泥龄）和设计生物固体停留时间（泥龄）151

7.6.10.2　出水中溶解性有机物浓度与生物固体停留时间的关系152

7.6.11　生物处理出水中非溶解性有机物浓度153

7.7　Mckinney模型153

7.7.1　Mckinney模型的基本理论154

7.7.1.1 Mckinney模型的基本公式154

7.7.1.2 Mckinney模型中有氧代谢过程中的数量关系154

7.7.1.3 Mckinney模型中的产率155

7.7.1.4 Mckinney模型中的内源呼吸速率常数155

7.7.2 Mckinney模型的设计计算公式156

7.7.2.1　无回流完全混合活性污泥系统156

7.7.2.2　有回流完全混合活性污泥系统159

7.7.2.3　推流活性污泥系统162

7.7.2.4　活性生物体的计量164

7.7.2.5　温度对模型中常数的影响164

7.7.2.6　双参数设计计算方法165

参考文献167

第8章　ASM系列活性污泥数学模型168

8.1 引言168

8.2　活性污泥1号模型（ASM1）169

8.2.1　建模的基本假定170

8.2.2　模型的矩阵表达形式170

8.2.3　废水水质特性及曝气池中组分的划分172

8.2.3.1　废水水质特性172

8.2.3.2　活性污泥中的有机固体176

8.2.4　模型的反应过程177

8.2.5　模型的参数178

8.2.5.1　化学计量系数178

8.2.5.2　动力学参数178

8.2.6　模型的缺欠与使用限制181

8.3　活性污泥2号模型（ASM2）182

8.3.1　模型中组分的划分183

8.3.1.1　可溶性物质183

8.3.1.2　颗粒性物质183

8.3.2　模型的矩阵表达形式183

8.3.3　模型的反应过程186

8.3.3.1　生物反应过程187

8.3.3.2　化学过程188

8.3.4　模型的参数189

8.3.4.1　化学计量系数189

8.3.4.2　动力学参数190

8.3.5　模型与城市污水的水质特性191

8.3.5.1　城市污水的有机组分191

8.3.5.2　城市污水氮组分191

8.3.5.3　城市污水磷组分191

8.3.6　模型的缺欠与使用限制192

8.4　活性污泥2D号模型（ASM2D）192

8.4.1　模型中组分的划分192

8.4.1.1　可溶性物质192

8.4.1.2　颗粒性物质193

8.4.2　模型的矩阵表达形式193

8.4.3　模型的反应过程193

8.4.3.1　生物反应过程193

8.4.3.2　化学过程197

8.4.4　模型的参数198

8.4.4.1　化学计量系数198

8.4.4.2　动力学参数198

8.4.5　模型的使用限制200

8.5　活性污泥3号模型（ASM3）200

8.5.1　模型中组分的划分201

8.5.1.1　可溶性物质201

8.5.1.2　颗粒性物质202

8.5.2　模型的矩阵表达形式202

8.5.3　模型的反应过程204

8.5.4　模型的参数204

8.5.4.1　化学计量系数204

8.5.4.2　动力学参数205

8.5.5　模型的缺欠与使用限制206

8.6　ASM系列活性污泥数学模型的研究与应用207

8.6.1　ASM系列模型应用过程中的几个问题207

8.6.2　基于ASM系列的软件开发209

参考文献210

第9章　活性污泥法生物脱氮211

9.1　氮磷污染与水体的富营养化211

9.1.1　水体富营养化现象及成因211

9.1.2　富营养化水体的生态结构特征211

9.1.3　水体富营养化的危害212

9.1.4　氮对水环境质量的其他危害214

9.2　水环境与污、废水中氮的来源和循环216

9.3　污水生物处理中氮的转化和去除217

9.3.1　污水生物处理中氮的转化217

9.3.2　生物合成和排除废弃污泥对氮的去除219

9.4　生物硝化过程与动力学220

9.4.1　生物硝化过程220

9.4.2　生物硝化动力学222

9.4.3　环境因素对生物硝化过程的影响224

9.4.3.1　温度224

9.4.3.2　溶解氧224

9.4.3.3　pH225

9.4.3.4　有毒物质226

9.4.3.5　C/N比230

9.5　生物反硝化过程与动力学231

9.5.1　生物反硝化过程231

9.5.2　生物反硝化动力学233

9.5.3　环境因素对生物反硝化过程的影响235

9.5.3.1　温度235

9.5.3.2　pH236

9.5.3.3　溶解氧236

9.5.3.4　碳源有机物237

9.5.3.5　有毒物质237

9.5.3.6　C/N比237

9.5.3.7　微量金属元素238

9.6　活性污泥法生物脱氮技术概述238

9.6.1　生物硝化238

9.6.2　生物反硝化和生物脱氮239

9.7　活性污泥法生物硝化工艺241

9.7.1　引言241

9.7.2　生物硝化的前处理243

9.7.3　生物硝化的设计计算243

9.7.3.1　设计理论及方法244

9.7.3.2　完全混合活性污泥法硝化工艺设计计算247

9.7.3.3　普通推流式活性污泥法硝化工艺设计计算249

9.7.3.4　延时曝气活性污泥法与氧化沟工艺250

9.7.3.5　吸附再生活性污泥法251

9.7.3.6　阶段曝气、渐减曝气和污泥再曝气系统254

9.7.3.7　高纯氧活性污泥法254

9.7.3.8　粉状活性炭活性污泥法254

9.7.3.9　序批式活性污泥法255

9.7.3.10　生物硝化设计的其他考虑要点256

9.7.3.11　活性污泥法和生物膜法合并或组合硝化工艺259

9.8　活性污泥法反硝化及生物脱氮工艺261

9.8.1　引言261

9.8.2　甲醇为碳源活性污泥反应器反硝化261

9.8.2.1　概述261

9.8.2.2　反硝化速率262

9.8.2.3　完全混合活性污泥反硝化反应器的动力学设计方法262

9.8.2.4　推流式活性污泥反硝化反应器的动力学设计方法265

9.8.3　单一缺氧池活性污泥脱氮系统266

9.8.3.1历史沿革与工艺概述266

9.8.3.2　工艺与设备设计通则268

9.8.3.3　运行控制270

9.8.4　双缺氧池和三缺氧池活性污泥脱氮系统271

9.8.4.1　工艺概述271

9.8.4.2　工艺与设备设计通则272

9.8.4.3　脱氮效率分析273

9.8.5　多缺氧池活性污泥脱氮系统276

9.8.6　氧化沟脱氮工艺277

9.8.6.1　工艺概述277

9.8.6.2　常用的几种生物脱氮氧化沟系统工艺特点277

9.8.6.3　工艺设计283

9.8.7　SBR脱氮工艺286

9.8.7.1　经典SBR工艺脱氮运行方式286

9.8.7.2　CASS工艺和ICEAS工艺脱氮运行方式287

9.8.8　改良型AB法脱氮工艺289

9.9.8.1　AB-A/O工艺289

9.9.8.2　AB-氧化沟工艺289

9.9.8.3　AB-SBR工艺289

9.9.8.4　ADMONT工艺290

9.8.9　生物脱氮工艺的选择290

9.8.9.1　单级活性污泥脱氮工艺与分级生物脱氮工艺比较290

9.8.9.2　单污泥脱氮工艺选择291

9.8.10　生物脱氮工艺配套设施设计要点294

9.8.10.1　初沉池294

9.8.10.2　二沉池294

9.8.11　活性污泥系统脱氮工艺设计计算示例296

9.8.11.1　工艺设计计算一般原则及程序296

9.8.11.2　工艺设计计算示例297

9.9 同时硝化-反硝化（SND）机理与工艺301

9.9.1　同时硝化反硝化机理301

9.9.1.1　宏观环境（混合形态）理论301

9.9.1.2　微环境理论302

9.9.1.3　生物学理论303

9.9.2　同时硝化反硝化的影响因素303

9.9.2.1　碳源303

9.9.2.2　溶解氧303

9.9.2.3　生物絮体大小304

9.9.2.4　游离氨的浓度（FA）和pH值304

9.9.3　活性污泥法同时硝化反硝化工艺——单级生物脱氮工艺305

9.10　好氧反硝化机理305

9.11　短程硝化-反硝化生物脱氮机理与工艺307

9.11.1　短程硝化-反硝化生物脱氮原理307

9.11.2　实现短程硝化-反硝化生物脱氮的途径308

9.11.3　SHARON工艺310

9.12　ANAMMOX（厌氧氨氧化）原理与工艺313

9.12.1　ANAMMOX工艺的发现313

9.12.2 ANAMMOX的原理和反应机理314

9.12.3 ANAMMOX工艺的微生物特性314

9.12.4 ANAMMOX的影响因素315

9.12.5 ANAMMOX工艺的研究进展315

9.12.6 SHARON-ANAMMOX组合工艺316

9.13 好氧脱氨原理与工艺316

9.14 CANON原理与工艺318

9.15 OLAND（氧限制自养硝化反硝化）原理与工艺319

9.16 EM脱氮技术320

9.16.1 EM废水处理技术概述320

9.16.2 EM脱氮原理321

9.16.3 国内关于EM脱氮的研究321

参考文献322

第10章　活性污泥法生物除磷326

10.1　概述326

10.1.1 自然界中磷的循环与水环境和污水中磷的来源326

10.1.2　城市污水中磷的组分326

10.1.3　常规活性污泥法对磷的去除和活性污泥法生物除磷的基本概念327

10.2　生物除磷技术的发展背景327

10.2.1　活性污泥法污水处理厂除磷现象的发现327

10.2.2　生物除磷的微生物学研究327

10.2.3　生物除磷工艺的开发328

10.3　生物除磷的生物学机理328

10.3.1　生物除磷的生物学机理概述328

10.3.2　生物除磷的微生物学基础329

10.3.3　磷的厌氧释放330

10.3.3.1　厌氧区细胞内贮存物PHB和聚磷的变化330

10.3.3.2　厌氧区底物的变化和去向330

10.3.3.3　底物类型对磷释放的影响331

10.3.3.4　硝酸盐对磷释放的影响331

10.3.3.5 pH对厌氧释放磷的影响331

10.3.4 磷的好氧（缺氧）吸收332

10.3.5 磷的有效释放和无效释放及其对好氧磷吸收的影响332

10.3.6 磷的释放和吸收的生化反应模型333

10.3.6.1　Comcau-Wentzel模型333

10.3.6.2　Mino模型334

10.4　活性污泥法生物除磷工艺334

10.4.1　生物除磷工艺概述334

10.4.2　Phostrip侧流生物除磷工艺335

10.4.3　厌氧／好氧（A/O）生物除磷工艺335

10.4.3.1　工艺流程335

10.4.3.2　工艺特点336

10.4.3.3　设计参数及设计要点336

10.4.4　厌氧／缺氧／好氧（A/A/O）生物除磷脱氮工艺336

10.4.4.1　工艺概述336

10.4.4.2　设计要点及设计参数337

10.4.4.3 A2/O工艺脱氮和除磷功能的固有矛盾和对策338

10.4.4.4 A2/O工艺的改良和变型339

10.4.5 Bardenpho脱氮除磷工艺343

10.4.6 UCT脱氮除磷工艺343

10.4.7 VIP脱氮除磷工艺344

10.4.8 约翰内斯堡（Johannesburg）脱氮除磷工艺344

10.4.9　分段进水的脱氮除磷工艺345

10.4.9.1　工艺原理及特点345

10.4.9.2　设计和运行要点346

10.4.10　氧化沟工艺系列347

10.4.11　序批式反应器（SBR）工艺系列348

10.4.11.1　经典SBR的脱氮除磷运行模式348

10.4.11.2 CASS工艺的脱氮除磷功能348

10.4.11.3 UNITANK工艺的脱氮除磷功能349

10.4.11.4 AICS工艺脱氮和除磷的运行模式349

10.4.12　反硝化除磷机理与工艺350

10.4.12.1　反硝化除磷现象的发现和证实350

10.4.12.2　反硝化除磷机理351

10.4.12.3　反硝化除磷工艺351

10.4.12.4　反硝化除磷过程的影响因素354

10.5　活性污泥法生物除磷数学模型356

10.5.1 ASM2D模型及其扩展356

10.5.1.1 生物除磷主流模型ASM2和ASM2D356

10.5.1.2 Wentzel模型356

10.5.1.3　营养物去除的第一个通用模型357

10.5.1.4　PAO和GAO间的竞争357

10.5.2　ASM3模型及其扩展357

10.5.2.1　对内部贮存组分的分析357

10.5.2.2　ASM3的EAWAG生物除磷模块358

10.5.3　Johnsson模型358

10.6　活性污泥法生物除磷影响因素359

10.6.1　出水总悬浮固体浓度359

10.6.2　废水中易生物降解底物浓度359

10.6.3　废水中有机物与氮磷物质的比例360

10.6.4　泥龄361

10.6.5　厌氧区的硝态氮362

10.6.6　环境及其他因素362

10.6.6.1　污水温度362

10.6.6.2 pH363

10.6.6.3　厌氧区的溶解氧浓度364

10.6.6.4　污水中的阳离子364

10.6.6.5　厌氧停留时间364

10.6.6.6　底物的可获得性364

10.6.6.7　VFA产生量与磷去除量关系365

10.6.7　提高生物除磷能力的途径和措施365

10.7　活性污泥法生物除磷设施的设计367

10.7.1　污水除磷工艺方案的选择367

10.7.1.1　工艺方案选择所需的基础资料和数据367

10.7.1.2　可供选择的生物除磷工艺方案369

10.7.1.3　工艺方案选择的两个要点370

10.7.1.4　除磷方案的选择和确定方法370

10.7.2　影响污水除磷工艺方案选择的因素371

10.7.2.1　工艺的功能要求371

10.7.2.2　污水水质特性372

10.7.3　污水生物除磷工艺设计的总体考虑372

10.7.3.1　工艺流程的组成和单元设施选择372

10.7.3.2　系统设计需要考虑的通用参数372

10.7.4　主流生物除磷工艺设计373

10.7.4.1　设计通则373

10.7.4.2　主流生物除磷工艺设计方法376

10.7.4.3　厌氧区和缺氧区搅拌能量378

10.7.4.4　构筑物设计378

10.7.4.5　主流除磷工艺设计参数378

10.8　活性污泥法生物除磷设施的运行379

10.8.1　BOD5/TP比值问题379

10.8.2　活性污泥系统的泥龄379

10.8.3　氮与回流的控制379

10.8.4　厌氧区水力停留时间380

10.8.5　溶解氧（DO）控制380

10.8.6　污泥处理380

10.8.7　浮渣控制380

10.8.8　曝气池氧化还原电位的控制381

10.8.9　有机酸发生器的监测和控制381

10.8.10　化学药剂备用的需求381

参考文献381

第11章　传统活性污泥法工艺384

11.1　活性污泥法的主要设计、运行和操作要素384

11.1.1　活性污泥性质的指标384

11.1.2　活性污泥法运行和控制的指标384

11.1.2.1　BOD-污泥负荷与BOD-容积负荷384

11.1.2.2　污泥龄385

11.2　活性污泥法生物反应器容积计算方法388

11.2.1　以曝气时间t（水力停留时间）为主要参数389

11.2.2　以污泥负荷为主要参数389

11.2.3　以泥龄为主要参数390

11.2.4　活性污泥数学模型法391

11.2.4.1　经典活性污泥法动力学模型391

11.2.4.2　ASM系列活性污泥数学模型391

11.3　普通活性污泥法391

11.3.1　工艺特点391

11.3.2　设计计算模式及要点391

11.4　阶段曝气活性污泥法393

11.4.1　工艺特点393

11.4.2　设计计算模式及要点394

11.5　渐减曝气活性污泥法398

11.6　吸附再生活性污泥法398

11.6.1　工艺特点398

11.6.2　设计计算模式及要点398

11.7　完全混合活性污泥法401

11.7.1　工艺特点401

11.7.2　设计计算模式及要点401

11.8　延时曝气活性污泥法401

11.8.1　工艺特点401

11.8.2　设计计算模式及要点401

11.9　高负荷活性污泥法403

11.10　克劳斯（Kraus）活性污泥法403

11.11　深井曝气活性污泥法403

11.11.1　深井曝气池的构造403

11.11.2　深井曝气法的工艺流程404

11.11.3　深井曝气法优点405

11.11.4　深井曝气法的设计计算406

11.12　纯氧曝气活性污泥法409

11.12.1　纯氧曝气的工作原理409

11.12.2　纯氧曝气池的型式410

11.12.2.1　加盖表面曝气叶轮式曝气池410

11.12.2.2　联合曝气式纯氧曝气池411

11.12.2.3　敞开式超微气泡纯氧曝气池411

11.12.2.4　敞开式池外充氧纯氧曝气池413

11.12.3　纯氧曝气活性污泥法设计参数414

11.12.4　氧的制备和供应414

11.12.4.1　氧的制备414

11.12.4.2　氧的供应415

参考文献416

第12章　活性污泥法新工艺418

12.1　氧化沟活性污泥法418

12.1.1　氧化沟技术的发展简史418

12.1.2　氧化沟活性污泥法的基本原理及工艺技术特征418

12.1.2.1　氧化沟活性污泥法的基本原理418

12.1.2.2　氧化沟的工艺特征419

12.1.2.3　氧化沟的技术特点420

12.1.2.4　氧化沟的水力特性421

12.1.3　氧化沟的构造和设备423

12.1.3.1　氧化沟的构造423

12.1.3.2　氧化沟的设备424

12.1.4　氧化沟的类型426

12.1.5　氧化沟的工艺系统设计426

12.1.5.1　设计通则426

12.1.5.2　设计参数427

12.1.5.3　氧化沟容积的设计计算427

12.1.6　几种常用的氧化沟系统428

12.1.6.1　Orbal氧化沟428

12.1.6.2 Carrousel氧化沟428

12.1.6.3 DE型氧化沟431

12.1.6.4 T型氧化沟431

12.1.6.5　一体化氧化沟432

12.2　AB活性污泥法437

12.2.1　典型AB活性污泥法工艺流程437

12.2.2　AB活性污泥法工艺机理和特点437

12.2.2.1 AB活性污泥法工艺机理437

12.2.2.2 AB活性污泥法特性440

12.2.3 AB活性污泥法工艺的适用性和局限性443

12.2.4 AB活性污泥法工艺的运行控制443

12.2.4.1 曝气系统的运行控制443

12.2.4.2 污泥回流比与废弃污泥排放控制444

12.2.4.3　除氮脱磷时C/N与C/P比值的控制444

12.2.5 AB活性污泥法工艺的设计444

12.2.5.1 设计通则444

12.2.5.2 AB工艺设计参数的选择445

12.2.5.3 AB工艺设计446

12.2.6 AB法改良工艺-ADMONT工艺448

12.2.6.1 ADMONT工艺流程448

12.2.6.2 ADMONT工艺分析449

12.3　经典序批式活性污泥法（SBR）449

12.3.1 SBR的运行操作特点449

12.3.2 SBR的运行方式452

12.3.2.1　去除含碳有机物和硝化452

12.3.2.2　生物脱氮453

12.3.2.3　生物脱氮除磷453

12.3.3 SBR工艺底物降解动力学453

12.3.4 SBR与连续流工艺的类比454

12.3.5 SBR中的污泥特性455

12.3.5.1 SBR中的生物种群演变455

12.3.5.2 SBR防止污泥膨胀的原因456

12.3.6 SBR工艺特点分析和技术经济评价457

12.3.6.1　对SBR工艺特点的分析457

12.3.6.2　对SBR工艺的技术经济评价457

12.3.7　SBR工艺反应池容积设计计算458

12.3.7.1　污泥负荷法458

12.3.7.2　容积负荷法461

12.3.7.3　静态动力学法463

12.3.7.4　动态模拟法466

12.3.7.5　基于德国ATV标准的设计法469

12.3.7.6　总污泥量综和设计法472

12.3.7.7　考虑曝气方式的设计法473

12.3.7.8　基于有效HRT和有效SRT概念的设计法476

12.3.8 SBR工艺的运行与控制478

12.4 ICEAS 工艺479

12.4.1 工艺概述479

12.4.2　反应池容积设计计算480

12.5　CASS工艺482

12.5.1　工艺概述482

12.5.2　工艺循环操作过程483

12.5.3　工艺的主要优点483

12.5.4　工艺设计要点483

12.6 UNITANK工艺483

12.6.1　工艺概述483

12.6.2　运行特征484

12.7 MSBR工艺486

12.7.1　工艺概述486

12.7.2　运行方式486

12.7.3　工艺特点487

12.7.4　主要设计参数487

12.8 DAT-IAT工艺488

12.8.1　工艺概述与运行操作488

12.8.2　反应池容积设计计算要点488

12.9 LUCAS工艺489

12.10 IDEA工艺489

12.11 AICS工艺489

12.12 UniFed SBR工艺490

12.13 OCO工艺491

12.14 OOC工艺492

12.15 AOR工艺493

12.16 AOE工艺493

12.17 BIOLAK工艺493

12.18　多孔悬浮载体活性污泥法493

12.18.1　工艺原理与特性493

12.18.2 Linpor工艺494

12.18.3　国内研究与应用概况495

12.19　膜生物反应器工艺495

12.19.1　膜生物反应器的分类及特点495

12.19.1.1　固液分离膜生物反应器496

12.19.1.2　曝气-膜生物反应器497

12.19.1.3　萃取-膜生物反应器498

12.19.2　膜生物反应器适用的膜材料与膜组件498

12.19.3　膜污染499

12.19.3.1　膜污染的机理499

12.19.3.2　膜污染的影响因素500

12.19.3.3　膜污染防治与膜清洗技术502

12.19.4　商业化膜生物反应器503

12.19.5　国内对膜生物反应器技术的研究与应用504

12.19.5.1　废水处理与回用504

12.19.5.2　膜污染控制506

参考文献508

第13章　水解酸化技术511

13.1　水解酸化的微生物学和生物化学基础511

13.1.1　水解酸化概念511

13.1.2　水解酸化的微生物学及生物化学512

13.2　水解酸化过程及特点512

13.2.1　水解酸化与厌氧消化的区别512

13.2.2　水解酸化过程的影响因素513

13.2.3　水解酸化过程的判断指标515

13.2.4　维持水解酸化过程的条件516

13.2.5　水解酸化工艺优点517

13.3　水解酸化过程动力学517

13.3.1　水解酸化反应器内的物料平衡517

13.3.2　水解过程动力学518

13.3.2.1　底物降解动力学518

13.3.2.2　水解动力学518

13.3.2.3　微生物增长动力学519

13.3.3　水解酸化过程动力学模型的应用519

13.4　水解酸化反应器的设计520

13.4.1　水解酸化反应器形式和性能520

13.4.2　水解酸化反应器的容积计算521

13.4.3　水解酸化反应器的废弃污泥量计算522

13.4.4　水解酸化反应器的构造及附属部分设计522

13.5　水解酸化工艺的后续好氧生物处理523

13.6　国内工业废水水解酸化处理的工程实践523

参考文献526

第14章　好氧颗粒污泥技术528

14.1　引言528

14.2　好氧颗粒污泥的形成过程528

14.3　好氧颗粒污泥的形成机理529

14.4　好氧颗粒污泥形成的影响因素531

14.4.1　碳源531

14.4.2　水力剪切力532

14.4.3　有机负荷率532

14.4.4　沉淀时间532

14.4.5　水力停留时间533

14.4.6　底物匮乏期的作用533

14.4.7　钙离子533

14.4.8　溶解氧、pH值和温度的影响533

14.4.9　反应器的结构534

14.5　好氧颗粒污泥的特性534

14.5.1　宏观特性534

14.5.2　微观特性536

14.6　好氧污泥颗粒化技术的应用537

14.6.1　去除颗粒性有机物537

14.6.2　处理高浓度有机废水537

14.6.3　脱氮除磷537

14.6.3.1　好氧颗粒污泥脱氮除磷机理537

14.6.3.2　好氧颗粒污泥脱氮除磷的研究538

14.6.4　处理有毒有机废水539

14.6.5　生物吸附重金属离子540

参考文献540

第15章　活性污泥膨胀理论与控制543

15.1 引言543

15.2　活性污泥的沉降性能543

15.2.1　污泥沉降性能的评价指标543

15.2.2　丝状菌与污泥结构和沉降性能的关系544

15.3　活性污泥膨胀的类型545

15.3.1　丝状菌性污泥膨胀545

15.3.2　非丝状菌性污泥膨胀545

15.4　活性污泥絮体形成机制的各种学说545

15.5　活性污泥中的丝状菌548

15.5.1　与污泥膨胀有关的丝状菌548

15.5.2　活性污泥中丝状菌的作用549

15.5.3　活性污泥中丝状菌的生理特点549

15.5.4　丝状菌与菌胶团细菌的对比550

15.6　污泥丝状菌膨胀的成因及相关理论550

15.6.1　污泥膨胀的成因550

15.6.1.1　废水水质成分551

15.6.1.2　水温551

15.6.1.3　溶解氧552

15.6.1.4　pH值552

15.6.1.5　有机负荷率552

15.6.1.6　反应器的混合液流态552

15.6.2　丝状菌污泥膨胀的有关理论552

15.6.2.1　面积／容积比（A/V）假说553

15.6.2.2　积累／再生（AC/SC）假说553

15.6.2.3　选择性准则553

15.6.2.4　饥饿假说理论554

15.7　活性污泥膨胀的数学模型555

15.7.1　单一底物限制模型555

15.7.2　双底物限制模型556

15.7.3　多底物限制模型557

15.8　传统活性污泥膨胀的控制方法558

15.8.1　控制方法558

15.8.2　控制实例559

15.9　生物选择器法控制活性污泥膨胀561

15.9.1　选择器活性污泥法及生物选择器的类型561

15.9.2　好氧选择器562

1 5.9.2.1　作用机理562

15.9.2.2　设计要点562

15.9.2.3　絮体负荷设计法563

15.9.3　缺氧选择器564

15.9.3.1　作用机理564

15.9.3.2　设计要点564

15.9.4　厌氧选择器564

15.9.4.1　作用机理564

15.9.4.2　设计要点565

15.10　活性污泥法中的生物泡沫问题与控制565

15.10.1　活性污泥法中的泡沫问题565

15.10.2　生物泡沫的形成机理与影响因素565

15.10.2.1　生物泡沫的形成565

15.10.2.2　与生物泡沫形成有关的微生物566

15.10.2.3　生物泡沫形成的影响因素566

15.10.3　生物泡沫的控制566

参考文献567