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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其他泥水分离问题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基于形态学的丝状菌分类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

3.3.4 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 pH177

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的关系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回流污泥再生法208

6.5.2投加填料法208

6.6投加氧化剂法209

6.6.1投加Cl2209

6.6.2投加H2O2209

6.6.3投加O3210

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 Chiesa和Irivine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结果与讨论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问题概况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问题的案例分析307

9.5日本310

9.5.1日本泥水分离问题概况310

9.5.2诱发泥水分离问题的主要丝状菌310

9.5.3采取的控制措施312

9.5.4案例研究313

9.6美国314

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