废气生物净化过程强化技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

陈建孟 著

图书标签:

• 废气治理
• 生物净化
• 强化技术
• 环境工程
• 污染控制
• 生物技术
• 空气净化
• 工业废气
• 脱臭
• VOCs治理

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030506573

版次：1

商品编码：12107012

包装：精装

开本：32开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：256

正文语种：中文

内容简介

1998年以来，陈建孟教授所领导的研究团队在863计划、国家基金等资助下，基于过程强化理论，开展新型废气生物净化技术研究，在关键材料、单元设备等方面取得了一系列具有自主知识产权的研究成果，并实现较大规模的工程应用。主要内容包括：①过程强化技术的研究背景及相关概念；②过程强化技术的单元操作，分高效降解菌、高效生物填料和新型净化设备与工艺等三部分进行论述；③基于各种类型废气的特点，叙述强化的单元技术及其优化组合在各类废气净化中的具体运用；④过程强化技术的理论发展及模型构建，建立了适合转动床和填料床的模型，为该类反应器的优化设计提供了理论指导；⑤工程实例，部分研究成果在具体工程实例中的应用。

生物反应器设计与过程优化：理论、模型与实践 本书聚焦于现代生物反应器工程的核心挑战与前沿解决方案，旨在为环境、化工及生物技术领域的工程师、研究人员和高级学生提供一套全面、深入且高度实用的技术指导。本书内容不涉及任何与“废气生物净化过程强化技术”相关的主题，而是专注于生物反应器在不同应用场景下的设计原理、动力学建模、过程控制以及优化策略。 --- 第一部分：生物反应器基础理论与系统设计 第一章：生物反应器基础概念与分类 本章系统回顾了生物反应器的基本定义、历史沿革及其在生物制造、废水处理、生物燃料生产等领域的关键作用。详细阐述了不同类型反应器的基本结构、操作模式及其适用范围。重点对比了批式反应器（Batch）、半连续式反应器（Fed-Batch）与连续式反应器（Continuous Stirred-Tank Reactor, CSTR）在物料衡算、能量衡算及生物量积累方面的差异。此外，本章还引入了新型反应器概念，如膜生物反应器（MBR）、固定化细胞反应器（Immobilized Cell Reactor）和气升式反应器（Airlift Reactor）的结构特点和基本操作限制。 第二章：微生物生长动力学与代谢模型 深入探讨了微生物在不同环境因子（如底物浓度、pH、温度、氧化还原电位）影响下的生长行为。详细介绍了Monod模型、Haldane模型以及考虑产物抑制和潜伏期的更复杂生长模型。对于涉及多底物利用或相互作用的系统，引入了交互式动力学模型。此外，本章还侧重于探讨非稳态条件下的生长速率推导，为动态过程的模拟与控制奠定理论基础。 第三章：传质与传热现象在反应器中的作用 传质与传热是决定生物反应器性能的关键因素。本章详尽分析了气-液、液-固以及液相内部的传质过程。重点讨论了氧气在气液界面上的转移效率、影响气泡动力学的因素（如表面活性剂的影响）以及如何利用气泡特性来评估搅拌效果。在传热方面，详细阐述了生物反应过程中的热量产生机制、散热需求，并介绍了夹套、内盘管等常见热交换系统的设计原则与热阻分析。 第四章：反应器流体力学与混合特性 本章将生物反应器视为复杂的流体动力学系统进行研究。通过计算流体力学（CFD）方法，分析了搅拌器类型（如涡轮式、桨式）对反应器内流场分布、剪切应力和混合时间的影响。详细介绍了评估混合效率的常用指标（如示踪剂法）和模型（如多区模型）。特别关注了高粘度体系和非牛顿流体在生物反应器中的流动特性模拟与优化。 --- 第二部分：反应器过程控制与优化 第五章：过程监测与传感器技术 本章介绍了实时、在线监测生物反应器关键参数的技术。涵盖了对生物量浓度、底物消耗速率、产物生成速率的间接和直接测量方法。详细讲解了pH、溶解氧（DO）、氧化还原电位（ORP）等关键环境变量的传感器选择、校准和抗干扰技术。此外，还引入了先进的基于光谱学（如近红外、拉曼）的软测量技术在过程分析中的应用。 第六章：经典控制策略与应用 本章聚焦于生物反应器状态变量的经典PID控制。详细分析了PID控制器在控制溶解氧、补料速率和反应器温度中的参数整定方法（如Ziegler-Nichols法及其改进）。讨论了串级控制、前馈控制在处理生物过程中的非线性特性和延迟时的优势。 第七章：先进过程控制（APC）技术 针对生物过程的高非线性和模型不确定性，本章引入了先进的控制策略。重点介绍了模型预测控制（MPC）的基本原理，包括系统的辨识、约束处理和优化算法。同时，探讨了模糊逻辑控制和神经网络控制在处理复杂、难以建模的生物系统中的应用潜力。 第八章：生物反应器的高级优化方法 本章旨在实现反应器性能的最大化。从经济学角度出发，建立了基于目标函数（如最大化产物收率或最小化能耗）的优化模型。探讨了稳态优化技术，如响应曲面法（RSM）和拉丁超立方抽样（LHS）用于参数筛选。此外，系统介绍了动态优化技术，特别是如何利用最优控制理论指导反应器操作的路径规划。 --- 第三部分：特定反应器系统的工程实践 第九章：膜生物反应器（MBR）的设计与操作 本章专门探讨了膜分离技术与生物反应过程的集成。详细分析了超滤（UF）和微滤（MF）膜组件在活性污泥处理中的应用，包括膜污染的机理分析、反洗（Backwashing）策略和化学清洗（CIP）方案。重点讨论了影响膜通量的关键操作参数及其优化。 第十 章：高细胞密度培养与放大效应 高细胞密度培养是现代生物制造的基础。本章深入分析了维持细胞活力在高浓度下的关键挑战，如氧气传递速率的限制、代谢废物的积累以及高粘度对混合的影响。详细阐述了反应器放大（Scale-up）的工程准则，对比了基于几何相似、动力学相似和混合相似的放大策略，并指出了每种策略在不同反应器类型中的局限性。 第十一章：生物反应器的安全、健康与环境（SHE）考虑 本章关注生物反应器操作的安全性与可持续性。讨论了生物安全等级（BSL）的确定与分级操作要求，特别是针对重组菌株和高活性物料的处理规程。涵盖了灭菌与去污程序（SIP/CIP）、应急泄压设计以及反应器废弃物（如污泥、废液）的安全处理与环境影响评估。 第十二章：过程分析技术（PAT）与质量源于设计（QbD）在生物反应器中的集成 本章展望了未来生物反应器管理的趋势。阐述了过程分析技术（PAT）如何通过实时数据流来指导质量风险评估。详细介绍了利用多变量数据分析（如主成分分析PCA）来建立反应器状态与最终产品质量属性之间的关联，从而实现基于过程控制的质量保证体系（QbD）。 --- 本书的特点在于其严谨的理论推导、详尽的工程实例和对先进过程控制的深入探讨，为读者提供了一个从基础设计到高级操作优化的完整技术框架。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它提供了一个非常全面的视角来审视废气生物净化的整个过程。作者并没有仅仅局限于介绍单一的生物处理技术，而是将多种强化技术有机地结合起来进行阐述，这一点非常吸引人。例如，书中关于生物滤池强化技术的部分，详细介绍了如何通过优化填料、调整微生物接种方式、增加氧气供应等手段来提高污染物去除效率，并且还讨论了这些强化措施对微生物群落结构和代谢活性的影响。另外，书中关于膜生物反应器（MBR）在废气处理中的应用也让我耳目一新，它将生物处理与膜分离技术结合，不仅能有效去除污染物，还能产生高质量的排放气，这一点对于一些对排放标准要求极高的行业来说，具有重要的借鉴意义。书中还提到了耦合技术，比如结合等离子体预处理和生物净化，或者结合光催化氧化和生物净化，这些章节的论述都非常前沿，对于那些希望探索创新性废气处理方案的读者，提供了丰富的思路。

评分☆☆☆☆☆

我特别喜欢这本书关于过程强化理论在废气生物净化中的应用部分。作者非常巧妙地将一些通用的工程强化原理，如传质强化、传热强化、反应器设计优化等，引入到废气生物净化的研究中，并给出了具体的案例分析。例如，书中关于提高气液传质效率的技术，比如使用新型填料、优化喷淋方式、增加气流紊乱度等，这些都直接关系到微生物与污染物接触的效率，从而影响整个净化效果。书中还详细分析了不同反应器类型（如鼓泡塔、填料塔、流化床反应器等）在生物净化过程中的优缺点，以及如何根据废气特性和处理要求来选择和设计最合适的反应器。此外，作者对过程强化技术与传统生物净化技术的结合进行了深入的探讨，指出如何通过集成多种强化技术来突破传统方法的瓶颈，实现更高的处理效率和更低的运行成本。

评分☆☆☆☆☆

这本书我大概翻了几页，感觉内容还是挺扎实的，尤其是关于活性炭吸附的那一部分，讲得非常细致。作者对不同类型的活性炭在处理特定废气时的吸附容量、动力学以及再生方法都进行了深入的探讨，还列举了一些具体的实验数据和图表，这对于想深入了解活性炭吸附机理的读者来说，非常有价值。我特别注意到书中关于吸附剂表面改性技术的部分，作者介绍了如何通过化学处理或物理改性来提高活性炭对某些难降解有机物的吸附效率，并且还分析了这些改性对吸附剂稳定性和寿命的影响。另外，书中关于不同操作参数（如进气浓度、流速、温度、湿度）对吸附过程影响的讨论也非常详尽，为实际工程应用提供了重要的参考依据。虽然我还没来得及仔细研读每一章，但从初步的浏览来看，这本书的理论深度和实践指导性都做得相当不错，对于从事废气处理研究或工程的专业人士来说，绝对是一本值得收藏的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的论述非常严谨，充满了科学研究的严谨性。作者在介绍每一种强化技术时，都会引用大量的文献资料，并对相关的研究成果进行梳理和评价，这对于想要了解该领域最新研究进展的读者来说，非常有价值。我尤其欣赏书中关于废气生物净化过程中影响因素的量化分析部分，作者通过建立数学模型，对温度、湿度、pH值、污染物浓度、微生物活性等因素与净化效率之间的关系进行了精确的描述，并且还对这些参数的敏感性进行了分析。这为优化工艺参数、实现过程的精准控制提供了理论依据。书中还包含了一些模拟计算的实例，展示了如何利用这些模型来预测和评估不同操作条件下的净化效果。总的来说，这本书的学术价值很高，是该领域内一部重要的参考著作，对于从事相关研究的研究生和科研人员来说，绝对是一笔宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

老实说，这本书一开始我有点犹豫是否要买，因为“强化技术”这个词听起来就比较专业，担心会太理论化，对实际操作帮助不大。但当我拿到书后，发现我的担忧是多余的。书中关于微生物强化部分，作者用了很多生动的例子来解释不同微生物在降解特定污染物时的作用机制，还配有一些微生物形态的照片和代谢途径的示意图，这使得原本可能枯燥的微生物学知识变得易于理解。特别是关于如何筛选和培养高效的微生物菌株，以及如何优化生物反应器的运行条件来维持微生物的最佳活性，这些内容都非常实用。书中还讨论了一些微生物增强的策略，比如通过添加营养物质、调整pH值、控制温度和湿度等，这些都是在实际操作中可以灵活运用的方法。对于在基层从事环保工作，经常需要面对各种复杂废气排放问题的工程师来说，这本书无疑提供了一套行之有效的解决方案。