內容簡介
     《華夏英纔基金學術文庫·厭氧生物技術(Ⅰ):理論與應用》介紹厭氧生物技術的理論與應用,和《厭氧生物技術(Ⅱ)——工程與實踐》構成一個完整的、有機的體係。
  《華夏英纔基金學術文庫·厭氧生物技術(Ⅰ):理論與應用》迴顧瞭世界範圍內厭氧技術三十多年的發展史,重點介紹瞭厭氧生化反應和厭氧微生物的理論、反應器流態理論、反應器理論和厭氧反應動力學等基礎理論問題,豐富充實瞭當前厭氧領域對顆粒汙泥現象、厭氧高效反應器的發展、厭氧分相分級反應器以及碳、氮、硫的(厭氧)生物循環與應用的認識。
  《華夏英纔基金學術文庫·厭氧生物技術(Ⅰ):理論與應用》涉及厭氧生物技術的多個研究領域,介紹瞭眾多新技術,對工業行業廢水汙染控製提齣瞭解決方案,可作為有關企業、環境工程設計單位的科研人員及相關工作者的參考資料,也可作為大專院校相關專業師生的教學參考書。     
內頁插圖
          目錄
   第1章 可持續發展的廢水生物處理核心技術
1.1 厭氧生物技術的應用領域
1.1.1 厭氧處理在世界範圍的成功
1.1.2 厭氧處理的現實和潛在應用領域
1.2 厭氧處理技術在全世界範圍的應用
1.2.1 不同厭氧技術的應用情況
1.2.2 厭氧顆粒汙泥床反應器
1.2.3 厭氧處理技術的應用領域
1.2.4 厭氧處理技術的産業化
1.3 厭氧處理技術在我國的應用
1.3.1 在我國的應用統計
1.3.2 我國厭氧技術發展現狀及展望
1.4 汙水處理中的可持續發展問題
1.4.1 國內外汙水處理技術的發展
1.4.2 我國城市汙水處理總體發展及技術路綫的思考
1.4.3 厭氧工藝成為可持續發展的核心技術
參考文獻
第2章 厭氧微生物和生化反應基礎
2.1 厭氧發酵反應基礎
2.1.1 有機物的生物代謝
2.1.2 有機物的厭氧消化過程
2.1.3 非産甲烷菌的重要作用
2.2 産甲烷菌的分類、生理和生化特性
2.2.1 早期研究
2.2.2 産甲烷菌的分類
2.2.3 産甲烷菌的鑒彆特性
2.3 産甲烷菌的營養物和抑製物
2.3.1 生長營養因子
2.3.2 生長抑製因子
2.3.3 産甲烷菌中的礦物質組成
2.3.4 微量營養元素的功能和作用
2.4 硫酸鹽還原菌和硫酸鹽還原反應
2.4.1 硫酸鹽還原菌的研究進展
2.4.2 含SO2-4條件下有機物的厭氧消化過程
2.4.3 硫酸鹽還原菌的微生物學研究
2.4.4 影響硫酸鹽還原菌生長的主要因素
2.4.5 硫酸鹽還原菌的典型生化代謝反應
2.4.6 硫酸鹽還原菌和産甲烷菌等細菌之間的基質競爭
參考文獻
第3章 厭氧消化的物化反應過程基礎
3.1 酸堿平衡和pH控製
3.1.1 緩衝體係及其堿度
3.1.2 pH控製策略
3.1.3 厭氧反應體係中的酸堿平衡
3.1.4 廢水特性對pH值的影響
3.2 溫度對厭氧發酵的影響
3.2.1 厭氧反應溫度的初步研究
3.2.2 厭氧菌的溫度類型
3.2.3 溫度對廢水物理化學特性的影響
3.2.4 溫度對生物反應特性的影響
3.2.5 溫度影響的基本數學模型
3.2.6 厭氧處理工藝
3.3 厭氧反應器的水力學問題
3.3.1 水力學模型的對象和方法
3.3.2 理想反應器的停留時間分布
3.3.3 理想模型擴展
3.3.4 非理想反應器的流動模型
3.4 厭氧反應器的水力學模型應用
3.4.1 厭氧濾池水力學模型
3.4.2 UASB反應器組閤流態模型
3.4.3 UASB反應器軸嚮混閤模型
3.4.4 厭氧懸浮汙泥床反應器流態
3.4.5 生産性厭氧懸浮汙泥床反應器流態
參考文獻
第4章 厭氧反應係統分析方法和應用
4.1 動力學基本方程
4.1.1 厭氧生物反應動力學
4.1.2 基質抑製方程
4.2 反應動力學方程的應用
4.2.1 有迴流係統的厭氧反應器
4.2.2 無迴流係統的厭氧反應器
4.2.3 生物膜反應器
4.3 厭氧復雜係統的結構模型方法
4.3.1 係統結構模型初步研究
4.3.2 結構模型(ADM1模型)
4.4 厭氧復雜係統的係統分析方法
4.4.1 模糊神經網絡模型
4.4.2 係統動力學模型
4.4.3 係統動力學模型的驗證
4.5 係統穩定性分析理論
4.5.1 運動穩定性問題
4.5.2 穩定性數學理論的應用
4.5.3 運動穩定性問題的定性分析——相平麵分析法
4.5.4 反應器的動態問題研究
參考文獻
第5章 UASB反應器的啓動和顆粒汙泥現象
5.1 厭氧反應器的啓動
5.1.1 厭氧反應器的接種物
5.1.2 厭氧反應器的啓動初步研究
5.1.3 其他接種汙泥
5.2 UASB反應器中顆粒汙泥的培養
5.2.1 UASB反應器中汙泥的顆粒化及顆粒汙泥的類型
5.2.2 汙泥流失和汙泥停留時間及其對汙泥齡的影響
5.2.3 汙泥顆粒類型與接種物和啓動條件的關係
5.3 運行條件對UASB反應器和汙泥顆粒化的影響
5.3.1 營養元素和環境條件
5.3.2 基質的影響
5.3.3 汙泥負荷對顆粒汙泥形成的影響
5.4 UASB反應器的快速啓動措施
5.4.1 添加載體的作用
5.4.2 投加顆粒汙泥
5.4.3 投加惰性載體
5.5 顆粒汙泥形成的控製要素
5.5.1 最短的啓動時間
5.5.2 利用載體和顆粒汙泥的重要性
5.5.3 保持汙泥量的措施
5.5.4 接種物、基質和啓動策略等綜閤因素的作用
5.6 一次啓動和二次啓動中的技術問題
5.6.1 一次啓動總結
5.6.2 二次啓動
5.6.3 二次啓動過程常見問題及其解決方案
參考文獻
第6章 厭氧顆粒汙泥的産生機理
6.1 厭氧顆粒汙泥的發現曆史
6.1.1 高效厭氧反應器和顆粒汙泥
6.1.2 顆粒汙泥的定義
6.1.3 汙泥顆粒化的意義
6.2 厭氧汙泥顆粒的組成和性質
6.2.1 顆粒汙泥的形態
6.2.2 顆粒汙泥的化學組成
6.2.3 顆粒汙泥的物理性質
6.2.4 顆粒汙泥中的微生物
6.3 顆粒汙泥的研究方法和結果
6.3.1 生産裝置中顆粒汙泥的性質
6.3.2 顆粒汙泥的微生物組成分析
6.3.3 顆粒汙泥生物活性的錶徵和測定
6.4 顆粒汙泥的形成機理
6.4.1 顆粒汙泥機理研究的背景
6.4.2 顆粒汙泥形成觀察中的基本現象
6.4.3 顆粒汙泥的開普敦假說
6.4.4 生物膜理論的解釋
6.4.5 顆粒汙泥形成機理的宏觀解釋
6.5 顆粒汙泥結構形成的綜閤性理論
6.5.1 以甲烷絲菌為核心的多層顆粒汙泥結構
6.5.2 顆粒汙泥分層結構實驗觀察
6.5.3 顆粒汙泥的宏觀結構理論和應用
6.6 顆粒汙泥的增殖和消亡
6.6.1 負荷對顆粒汙泥的影響
6.6.2 顆粒汙泥的衰亡
參考文獻
第7章 厭氧反應器分相和分級係統
7.1 生物處理工藝中的分級作用
7.1.1 好氧生物汙水處理中的分級工藝
7.1.2 分相/分級反應器對厭氧汙水(汙泥)處理工藝的改善
7.1.3 厭氧反應器的分相
7.1.4 厭氧反應器的分級
7.1.5 反應器的分相和分級的異同
7.2 可能影響工藝運行的構造形式
7.2.1 反應器可能的組閤形式對分相/分級的影響
7.2.2 采用CSTR反應器的定性研究
7.2.3 工程上各種類型的分相/分級反應器
7.2.4 分級和不分級的厭氧濾池的對比實驗研究
7.3 厭氧發酵的氣相管理
7.3.1 氣體吹脫去除硫化氫
7.3.2 厭氧處理的氣體管理實例
7.4 厭氧分級反應器處理“復雜”廢水
7.4.1 “復雜”廢水的類型
7.4.2 新型厭氧分級反應器的發展
7.4.3 分級處理易降解和難降解基質——PTA廢水
7.5 通過電子受體分級�慚嵫酹埠醚醮�聯處理
7.5.1 多級串聯處理工藝的擴展
7.5.2 采用厭氧�埠醚跣蚺�工藝處理偶氮染料
7.6 分級處理工藝在高、低溫廢水處理中的應用
7.6.1 分級EGSB反應器處理低溫廢水
7.6.2 分級厭氧生物反應器應用高溫條件處理廢水
7.7 兩級厭氧工藝處理復雜廢水
7.7.1 UASR反應器處理高懸浮物含量汙水
7.7.2 兩級工藝處理屠宰廢水的研究
7.7.3 處理高懸浮物生活汙水的汙泥穩定化問題
參考文獻
第8章 第三代新型高效生物反應器的理論
8.1 新型高效生物反應器的形成和發展
8.1.1 新型高效生物反應器的類型
8.1.2 第三代高效生物反應器簡介
8.2 新型高效生物反應器的基本理論
8.2.1 基本概念分析
8.2.2 SP反應器的基本參數
8.2.3 生物膜對載體流化的影響
8.3 載體顆粒的生物膜
8.3.1 細胞固定化的過程
8.3.2 生物顆粒的形態和結構
8.3.3 生物膜的特性與生物量
8.3.4 生物膜生長的影響
8.4 氣提反應器
8.4.1 氣提反應器的基本結構
8.4.2 氣提反應器的基本參數
8.4.3 氣提反應器的特性參數
8.4.4 氣提反應器的流態
8.4.5 氣、液、固三相傳質
8.5 流化床反應器的數學模型
8.5.1 生物顆粒模型
8.5.2 反應器流動模型
8.5.3 流化床反應器的設計
8.5.4 流化床反應器的性能分析
8.6 高效生物反應器的限製因素
8.6.1 形成生物膜的限製條件
8.6.2 保留顆粒汙泥或生物膜顆粒的條件
8.6.3 液�補檀�質的限製
8.6.4 固�慘悍擲氳南拗�
參考文獻
第9章 氮和硫的生物循環及其在環境工程中的應用
9.1 氮和硫的循環原理及應用
9.1.1 氮元素在水環境中的循環過程
9.1.2 硫的自然和人工循環
9.1.3 硫的生物循環應用原理
9.2 利用氮循環開發的生物處理新工藝
9.2.1 短程硝化�蔔聰躉�和SHARON工藝
9.2.2 厭氧氨氧化(ANAMMOX)工藝
9.2.3 SHARON與ANAMMOX組閤工藝
9.2.4 基於亞硝酸鹽途徑的完全自養脫氮(CANON)工藝
9.2.5 限氧自養硝化�蔔聰躉�(OLAND)工藝
9.2.6 同時硝化�蔔聰躉�(SND)工藝
9.2.7 生物脫氮技術的展望
9.3 硫循環的工程應用
9.3.1 沼氣脫硫
9.3.2 天然氣的生物脫硫
9.3.3 從石化煉油廠尾氣中去除H2S和迴收硫
9.3.4 天然氣和石化工業廢氣生物脫硫工藝的技術經濟分析
9.4 從汙染廢水中同時去除(和迴收)重金屬和硫酸鹽
9.4.1 基本原理
9.4.2 Budelco鋅廠等示範工程
9.5 煙氣生物脫硫工藝
9.5.1 國外煙氣生物脫硫技術的研究進展
9.5.2 國內煙氣生物脫硫技術進展及配套設備的開發
9.5.3 Bio�睩GD工藝與LSFO工藝的技術經濟比較
9.6 脫硫技術在采礦和冶煉領域的應用
9.6.1 采礦和冶煉廢水汙染的治理
9.6.2 金屬選擇性迴收的原理和經濟性
9.6.3 酸性礦井廢水中金屬的去除和迴收
9.6.4 有色冶金工業廢氣的生物脫硫
參考文獻
附錄 本書常見術語縮寫及中英文對照
索引      
前言/序言
       
				 
				
				
					探索前沿科技:現代材料科學與工程(第二捲)  本書聚焦於當代材料科學與工程領域最前沿的研究進展與關鍵技術,旨在為科研人員、工程師及高年級本科生提供一份全麵而深入的參考指南。   第一部分:先進結構材料的構築與性能調控  本捲第一部分係統闡述瞭新一代結構材料的設計理念、閤成方法及其在極端環境下的性能錶現。重點關注如何通過精細調控微觀結構,實現宏觀力學性能的突破。  第一章:高熵閤金的相圖設計與位錯動力學  本章深入剖析瞭高熵閤金(HEAs)的設計原理,尤其側重於基於計算熱力學和第一性原理計算的相圖預測模型。探討瞭在不同應變速率和溫度條件下,HEAs中固溶原子對位錯運動、孿晶形成及塑性變形機製的影響。詳細介紹瞭利用同步輻射X射綫衍射技術對加載過程中晶格畸變和殘餘應力的實時監測方法。內容涵蓋瞭如何通過優化主元比例,有效抑製脆性相的析齣,同時提升材料的蠕變抗性和疲勞壽命。  第二章:納米復閤材料的界麵工程  重點討論瞭如何通過控製納米尺度填料(如碳納米管、石墨烯片層或陶瓷納米顆粒)與基體材料(金屬、聚閤物或陶瓷)之間的界麵結構,來提升復閤材料的綜閤性能。引入瞭先進的界麵錶徵技術,例如透射電子顯光鏡(TEM)高分辨成像、原子力顯微鏡(AFM)的力學性能成像,以及X射綫光電子能譜(XPS)對界麵化學鍵的分析。討論瞭界麵擴散、應力傳遞效率優化以及界麵增強機製的理論模型。特彆關注瞭自修復復閤材料中動態共價鍵和超分子相互作用的應用。  第三章:增材製造(3D打印)過程中的材料行為  本章聚焦於金屬和高分子材料在激光選區熔化(SLM)和電子束熔化(EBM)等增材製造工藝中的熱-力耦閤行為。詳細分析瞭快速凝固過程中微觀晶粒的形成、偏析現象以及殘餘應力的演化路徑。對比瞭增材製造結構與傳統鑄鍛件在組織均勻性、各嚮異性以及疲勞性能上的差異。提供瞭一套基於有限元方法的熔池模擬框架,用以預測打印過程中的缺陷(如氣孔和未熔閤)的生成概率,並提齣相應的工藝優化策略。   第二部分:功能與智能材料的響應機製  第二部分轉嚮具有特定物理或化學響應特性的功能材料,探討其在能量轉化、傳感和信息存儲等領域的應用潛力。  第四章:新型光電功能材料的光譜響應特性  本章深入研究瞭鈣鈦礦半導體、量子點(QDs)以及有機光伏材料在可見光和近紅外波段的光吸收、激子産生與電荷分離機製。詳細描述瞭通過錶麵配體工程、缺陷鈍化技術來提高材料的載流子遷移率和器件的長期穩定性。討論瞭如何利用時間分辨光譜技術(如飛秒瞬態吸收光譜)來解析超快載流子動力學過程,從而指導材料結構的改進。  第五章:多鐵性材料的耦閤效應與磁電換能  聚焦於具有鐵電性、鐵磁性或壓電性等多種自發極化的多鐵性復閤材料。核心內容是探索鐵磁/鐵電相之間的應變耦閤(磁電耦閤效應)。介紹瞭幾種高效的磁電換能器件的結構設計,包括疊層型和塗覆型結構。分析瞭在交變磁場或電場驅動下,材料內部磁疇和電疇的協同作用及其對傳感和非易失性存儲器的影響。  第六章:自適應與響應性高分子凝膠  本章探討瞭能夠對外部刺激(如pH值、溫度、離子濃度、光照或生物分子)産生可逆變化的智能高分子凝膠。重點討論瞭刺激響應性聚閤物的閤成方法,特彆是基於可逆氫鍵、離子鍵或動態共價鍵的交聯網絡構建。應用方麵,詳述瞭這些凝膠在藥物緩釋係統、生物傳感器以及軟體機器人執行器中的應用案例,並從溶脹動力學和力學響應的角度進行量化分析。   第三部分:材料的錶徵、建模與計算模擬  本部分強調瞭現代材料研究中不可或缺的計算工具和先進錶徵技術,它們是連接微觀結構與宏觀性能的橋梁。  第七章:第一性原理計算在材料設計中的應用  詳細介紹瞭基於密度泛函理論(DFT)的計算方法,用於預測新材料的電子結構、晶格動力學、形成能和缺陷容能。重點闡述瞭如何利用DFT計算來模擬原子尺度上的反應路徑和過渡態,為催化劑設計和電池電極材料的穩定性評估提供理論依據。內容包括對贋勢選擇、泛函選擇敏感性的討論,以及如何結閤高通量計算平颱加速材料篩選過程。  第八章:中尺度模擬與多尺度建模  本章介紹瞭超越原子尺度的模擬方法,如分子動力學(MD)模擬和相場(Phase-Field)模型。MD模擬部分側重於模擬材料在微秒到毫秒尺度的動態過程,例如晶界遷移、相分離和聚閤物纏結。相場模型則用於宏觀尺度的微結構演化模擬,如晶粒長大、裂紋擴展等,並探討瞭如何將不同尺度的計算結果進行有效銜接,構建具有預測能力的跨尺度模型。  第九章:先進的無損檢測與原位錶徵技術  本章匯集瞭當前用於材料結構與性能關聯研究的高級無損檢測手段。詳細介紹聚焦離子束(FIB)三維重構技術與掃描電子顯微鏡(SEM)的聯用,用於構建材料的真實三維微結構模型。重點闡述瞭同步輻射X射綫斷層掃描(SR-CT)在揭示多孔材料內部孔隙分布和裂紋萌生過程中的優勢。此外,詳細介紹瞭原位(In-situ)拉伸、加熱或電化學反應下的電子顯微鏡觀察技術,以捕捉材料在實際服役條件下的瞬態變化。  本書內容組織嚴謹,技術細節豐富,為讀者提供瞭一個理解和設計下一代先進材料的堅實理論基礎和實用技術指導。