环境生物技术：典型厌氧环境微生物过程/高等学校“十二五”规划教材·市政与环境工程系列研究生教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《环境生物技术：典型厌氧环境微生物过程/高等学校“十二五”规划教材·市政与环境工程系列研究生教材》共包括4篇：第1篇系统论述了对厌氧生物处理过程微生物、厌氧过程的有机物转化、厌氧生物处理过程的控制、厌氧生物处理工程的设计等；第2篇详细介绍了产甲烷菌以及相关的研究方法和在工业方面的应用；第3篇全国阐述了硫酸盐还原菌及在污染物去除方面的应用；第4篇全面分析了厌氧发酵产氢机理及其实验产氢研究。
　　《环境生物技术：典型厌氧环境微生物过程/高等学校“十二五”规划教材·市政与环境工程系列研究生教材》可作为微生物学、环境微生物学、环境科学及工程专业的研究生或高年级本科生教材，并可供从事微生物学、环境保护等教学与科研人员参考。

内页插图

目录

第1篇 厌氧微生物与厌氧系统过程
第1章 废水生物处理微生物学
1.1 发酵细菌群
1.2 产氢产乙酸菌群
1.3 同型产乙酸菌
1.4 产甲烷菌及其作用
1.5 硫酸盐还原细菌
1.6 细菌种群间关系
第2章 有机污染物的厌氧生物转化
2.1 有机污染物厌氧生物转化的基本原理
2.2 基本营养型有机物的厌氧生物降解途径
2.3 非基本营养型有机物的厌氧生物降解途径
2.4 有机物生物转化后的环境效应
第3章 厌氧消化过程的控制条件
3.1 厌氧消化过程的酸碱平衡及pH值控制
3.2 温度对厌氧生物处理的影响
3.3 厌氧消化过程中的氧化还原电位
3.4 废水特性
3.5 负荷率与发酵
第4章 厌氧生物反应器
4.1 基质降解和微生物增长表达式
4.2 动力学基本方程
4.3 升流式厌氧污泥床反应器(UASB)
4.4 连续流式混合搅拌反应器(CsTR)
4.5 厌氧生物膜法
4.6 其他厌氧生物反应器
第5章 废水厌氧处理的后处理工艺
5.1 后处理工艺概述
5.2 废水中病原微生物和营养物的浓度
5.3 稳定塘的后处理
5.4 活性污泥法后处理
5.5 硫化物的生物氧化方法
第6章 两相厌氧生物处理工艺
6.1 两相厌氧工艺概述
6.2 相的分离
6.3 工艺的研究与应用
第7章 污泥厌氧消化处理
7.1 污泥的分类及性质
7.2 污泥厌氧消化工艺流程及消化池构造
7.3 厌氧消化系统的运行与控制
7.4 化学物质对厌氧消化系统的影响

第2篇 产甲烷菌及其工艺
第8章 产甲烷菌的分类
8.1 微生物的分类
8.2 产甲烷菌的分类
8.3 产甲烷菌的代表种
第9章 产甲烷菌的生态多样性
9.1 产甲烷菌的生物地球化学作用
9.2 第一类生境
9.3 第二类生境
9.4 第三类生境
9.5 第四类生境
9.6 其他生态环境中的产甲烷细菌
第10章 产甲烷菌的生理特性
10.1 产甲烷菌的微生物特性
10.2 产甲烷菌的细胞结构特征
10.3 产甲烷菌的辅酶
10.4 产甲烷菌的生长繁殖
10.5 产甲烷菌与不产甲烷菌之间的相互作用
第11章 产甲烷菌的基因组研究
11.1 产甲烷菌基因组特征
11.2 产甲烷菌的基因结构
11.3 突变型
11.4 原生质体
……
第3篇 硫酸盐还原菌及其工艺
第4篇 厌氧发酵生物制氢系统

前言/序言

好的，这是一本关于环境生物技术：典型厌氧环境微生物过程的图书简介，侧重于该领域的核心概念、技术应用及未来展望，不涉及具体教材的具体章节安排，旨在为读者提供一个全面而深入的概述。 --- 环境生物生物技术：典型厌氧环境微生物过程 导言：揭示隐秘的微生物世界与可持续发展的前沿 在人类社会日益关注资源循环、污染治理与能源转化的今天，厌氧环境，这个在地球上普遍存在却又常常被忽视的“隐秘世界”，正成为环境生物技术研究与应用的核心舞台。《环境生物技术：典型厌氧环境微生物过程》 一书，正是聚焦于这一关键领域，旨在系统阐释在缺氧或完全无氧条件下，微生物群落如何驱动复杂的生物地球化学循环，并为解决现代环境挑战提供创新的生物学途径。 本书深刻认识到，厌氧过程并非简单的“缺乏氧气”，而是一系列高度协同、相互依赖的微生物代谢途径的复杂集成。从古老的微生物进化历史到当前最前沿的工程化应用，本书力求构建一个从基础理论到工程实践的完整知识体系，引导读者深入理解厌氧环境的驱动力、关键参与者及其在可持续发展战略中的不可替代性。 第一部分：厌氧环境微生物学的理论基石 要驾驭厌氧生物技术，首先必须理解其理论基础。本部分将深入探讨构成厌氧生态系统的基本要素和驱动机制。 1. 厌氧代谢的多样性与能量流 与好氧代谢相比，厌氧微生物利用一系列独特的终端电子受体来进行能量生产。本书将详细解析这些代谢途径的化学计量学和热力学基础。重点将放在硝酸盐还原、硫酸盐还原、铁（氢氧化物）还原、产甲烷作用以及各种形式的发酵作用。这些过程不仅是微生物获取能量的手段，更是碳、氮、硫等关键元素的地球循环的驱动力。我们将剖析不同终端电子受体之间的“电子竞争”关系，以及环境参数（如氧化还原电位、pH值）如何调控这些代谢途径的优势地位。 2. 核心微生物群落的结构与功能 厌氧过程的成功高度依赖于微生物群落的协同作用。本书将构建一个功能导向的微生物分类框架，重点介绍在典型厌氧反应器和自然环境中起主导作用的微生物群体。 水解酸化菌群（Hydrolytic and Fermentative Bacteria）： 这些微生物负责将复杂的有机物（如聚合物、多糖、蛋白质）分解为可利用的小分子有机酸和醇。我们将探讨其在生物质预处理中的关键作用。 产乙酸菌（Acetogens）： 作为中间代谢的关键环节，它们将发酵产物转化为乙酸、氢气和二氧化碳，为后续的产甲烷过程提供直接底物。 产甲烷菌（Methanogens）： 厌氧分解的终点，它们将乙酸或氢气/二氧化碳转化为甲烷。我们将区分醋酸发酵型和氢营养型产甲烷菌的生理特性和环境限制。 对这些功能群的深入理解，是设计和优化厌氧反应器的前提。 3. 电子传递机制的先进视角 现代环境生物技术越来越关注微生物之间的电子交流。本书将介绍微生物细胞外电子转移（EET）的概念，探讨“微生物电合成（MES）” 和“合成电驱动微生物群落” 的潜力。我们将解析导电性有机物、导电矿物以及直接细胞间接触在跨界电子传递中的作用，这对于理解生物电化学反应器（如微生物燃料电池和生物电解槽）的工作机制至关重要。 第二部分：典型厌氧环境的工程化应用 基于前述的理论基础，本书将详细阐述如何将厌氧微生物过程应用于实际的工程问题，主要集中在有机废弃物资源化和污染治理两大领域。 1. 厌氧消化（AD）与能源回收：从废物到燃料 厌氧消化是利用厌氧微生物将有机废弃物（如城市污泥、农业残渣、食品工业废水）转化为生物燃气（主要是甲烷）的核心技术。 反应器设计与操作： 我们将系统比较不同类型的反应器，包括间歇式、连续式完全混合反应器（CSTR）、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）、膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）以及最新的膜生物反应器（MBR）。重点分析水力停留时间（HRT）、污泥龄（SRT）、有机负荷率等关键运行参数的优化策略。 底物适应性与过程稳定性： 深入讨论高氨氮、高盐度、重金属以及复杂木质纤维素底物对AD过程的抑制机制，以及通过优化接种污泥和过程调控手段提高过程稳定性的技术。 协同厌氧消化（Co-digestion）： 探讨混合底物投入对产气效率和过程经济性的影响，以及如何通过精确配比实现最优的宏量和微量元素平衡。 2. 厌氧污染治理：地下水与土壤修复 在污染场地修复中，厌氧微生物是实现污染物减毒或转化、最终消除的主要力量。 氯代烃的还原脱氯： 重点剖析“逆转电子流” 机制在二氯乙烷（DCE）、三氯乙烯（TCE）等地下水污染物生物修复中的应用。我们将讨论脱氯微生物的生理特性，以及如何通过添加电子供体（如乳酸、有机酸）来加速修复速率。 硝酸盐和高氯酸盐的还原： 介绍利用微生物还原技术处理高浓度硝酸盐饮用水和军事基地遗留的高氯酸盐污染。 重金属的厌氧转化： 讨论硫酸盐还原菌（SRB）活性在特定环境下将可溶性有毒重金属转化为低溶解度硫化物沉淀物的机制，及其在稳定化处理中的应用。 3. 生物电化学系统（BES）：面向未来的接口技术 本书将重点介绍生物电化学系统如何作为连接微生物代谢与外部电子的桥梁。 微生物燃料电池（MFCs）： 探讨其在废水处理同时产生电能的潜力，以及提高阳极微生物膜的电子传递效率的关键技术。 微生物电解槽（MECs）： 重点分析MECs在利用低级能源驱动化学品合成（如沼气升级、生物制氢、生物塑料前体物合成）中的作用，以及如何通过施加外部电压来优化电子流方向和速率。 第三部分：监测、控制与前沿展望 成功的环境生物技术依赖于精确的监测和对复杂系统的精准控制。 1. 过程监测与生物控制技术 传统的水质参数监测已不足以反映厌氧过程的真实状态。本书强调“功能性监测” 的重要性： 分子生物学工具： 介绍宏基因组学、宏转录组学和定量PCR（qPCR）在识别关键功能菌群、评估代谢活性和早期预警过程失稳方面的应用。 过程控制策略： 基于对产甲烷抑制因子的实时监测，探讨如何通过pH缓冲、碱度控制和底物分级投入来维持反应器的长期稳定运行。 2. 展望：合成生物学与工程菌株的引入 展望未来，本书认为人工设计和改造的微生物将是提升厌氧过程效率和功能多样性的关键。我们将探讨如何运用合成生物学工具来增强关键代谢通路的通量，例如提高特定有机酸的产出率或增强污染物降解的速率，从而推动厌氧生物技术向更高效、更智能化的方向发展。 --- 《环境生物技术：典型厌氧环境微生物过程》 旨在成为环境工程、市政工程、生物技术及相关领域研究生和科研人员的权威参考书，通过系统梳理厌氧过程的“微观机理”与“宏观工程”，全面提升读者在解决复杂环境问题和实现可持续能源利用方面的技术能力。