環境微生物及生物處理（2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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基於汙水處理廠（水資源迴收中心）廠區操作維護及理念推廣之重要，必須對環境微生物之性質、生物處理之實務有基本認識，本書從水體汙染、微生物之代謝及相關動力學之分析，佐以相當實務之汙水處理廠之設計理念，導入生態工程、人工溼地、礫間曝氣等之操作資料，循序漸進瞭解建設及實務設計之邏輯。

　　本書之安排第一章至第五章介紹水體汙染與微生物之基本知識，至於第六章則以化學動力學之概念說明生物處理之理論，第七章至第十章介紹生物處理之機製及理論及方法，至於最熱門之氮、磷處理及其他高級處理於十一及十二章加以詳述，十三及十四章則總結及案例說明，並以附錄之形式補充環境微生物基本知識及相關曆屆高普考及技師考題，全書一氣嗬成兼顧理論及實務。

　　由於作者於各大學環境工程及生物工程學係兼課教授，輔以下水道實際設計操作資料，兩者結閤為一，定書名為《環境微生物及生物處理》，其內容由淺入深，相信對於本行業之從事者當有所助益。
 

現代水處理技術：從基礎到前沿的深度探索 導言：水資源挑戰與技術應對 在全球水資源日益緊張、水環境汙染問題日益嚴峻的背景下，開發高效、可持續的水處理技術已成為人類社會麵臨的重大課題。水處理技術不再僅僅是簡單的汙染去除，而是涵蓋瞭水資源循環利用、生態修復、能源迴收等多個維度的復雜係統工程。本書《現代水處理技術：從基礎到前沿的深度探索》旨在係統梳理當前水處理領域的核心理論、關鍵技術及其最新發展趨勢，為環境工程師、科研人員以及相關專業的學生提供一本全麵、深入的參考資料。 第一部分：水處理的理論基石與基礎單元操作 本部分著重構建讀者對水處理過程所需具備的理論認知和操作基礎。 第一章：水環境化學與汙染負荷分析 水處理的起點是對水體中汙染物的準確理解。本章深入探討水體中的化學平衡、溶解氧動力學、酸堿度調節機製，以及有機物、無機鹽、重金屬在水中的行為特性。重點闡述BOD、COD、TOC、氮磷比等關鍵水質指標的測定方法、意義及其相互關係。同時，係統介紹水環境容量計算模型和汙染負荷的評估方法，為後續工藝設計提供量化依據。 第二章：物理分離技術：沉降、過濾與膜分離基礎 物理過程是水處理的基石，用於去除懸浮物和部分溶解性物質。 2.1 固液分離的經典理論： 詳細闡述顆粒沉降的斯托剋斯定律及其修正，包括離心沉降和加壓沉降的原理。重點剖析不同類型沉澱池（如平流池、輻流池、輻射流池）的設計參數、水力學特性和運行控製要點。 2.2 過濾技術： 涵蓋快濾池、慢濾池及深層過濾的基本原理、濾料選擇（砂、無煙煤、石榴石等）及反衝洗技術。深入探討濾池的堵塞機理和操作周期控製。 2.3 膜分離技術概論： 介紹微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）技術的驅動力、分離機製、膜汙染（濃差極化與汙堵）的成因及應對策略。本章對不同膜技術的應用邊界和能耗特性進行瞭詳盡對比。 第三章：化學混凝、絮凝與消毒原理 化學方法在去除膠體物質和殺滅微生物方麵發揮著決定性作用。 3.1 混凝與絮凝動力學： 深入解析混凝過程中的電中和理論、吸附架橋理論。詳細介紹傳統混凝劑（硫酸鋁、三氯化鐵）和新型聚閤物混凝劑的選擇與投加策略。著重講解絮凝過程中的混閤條件（快速混閤、中速反應、慢速絮凝）對絮體形成效率的影響。 3.2 消毒技術： 係統闡述氯消毒（餘氯控製、消毒副産物TTHMs的生成與控製）、紫外綫消毒（UV的殺菌機理、劑量確定）和臭氧消毒（氧化能力、接觸時間設計）。比較各類消毒技術的優缺點及適用場景。 第二部分：活性汙泥法及其衍生技術 活性汙泥法作為二級生物處理的核心，其理論深度和工程應用廣度均是本領域的研究熱點。 第四章：活性汙泥法的基本模型與運行控製 本章聚焦於微生物群落與環境參數之間的相互作用。 4.1 生物反應動力學： 引入莫諾（Monod）方程、休剋效應模型，並擴展至多底物競爭模型，用於描述微生物生長速率、底物消耗速率和産泥速率。係統闡述汙泥齡（SRT）和水力停留時間（HRT）對係統穩定性的控製作用。 4.2 關鍵運行指標與問題診斷： 詳述汙泥沉降指數（SVI）的測定與意義，重點分析汙泥膨脹（絲狀菌、真菌引起）的微生物學機理及現場糾偏措施。講解溶解氧（DO）、pH值、氧化還原電位（ORP）在過程控製中的實時監測與反饋機製。 第五章：主流生物脫氮除磷技術 現代汙水處理的核心任務之一是削減氮磷排放以應對富營養化。 5.1 硝化與反硝化過程的耦閤： 詳細解析硝化細菌的特性及其對環境條件的敏感性。重點闡述亞硝酸鹽積纍（ANAMMOX/AA）和部分反硝化（PARAF)等高效脫氮工藝的微生物基礎、反應器設計特點（如A/O、A2/O、缺氧/好氧交替運行）。 5.2 生物除磷（EBPR）： 闡述聚磷菌（PAOs）厭氧釋磷和好氧聚磷的生理機製。分析EBPR係統設計的關鍵——厭氧區水質條件控製，並介紹化學除磷與生物除磷的結閤策略。 第六章：新型生物反應器與高效集成係統 為應對高負荷和空間限製，反應器設計不斷創新。 6.1 膜生物反應器（MBR）： 深入探討超濾膜在活性汙泥分離中的應用優勢，分析膜汙染的物理化學機製和清洗策略。對比傳統活性汙泥法與MBR在汙泥特性、齣水水質和占地麵積上的差異。 6.2 上流式厭氧汙泥反應器（UASB）與生物流化床： 聚焦於低碳負荷廢水的處理，介紹顆粒汙泥的形成機理、反應器結構設計及在工業廢水和汙泥消化中的應用。 第三部分：非常規汙染物去除與水資源化 本部分關注新興汙染物和水迴用技術，體現水處理的前沿發展方嚮。 第七章：難降解有機汙染物的高級氧化技術（AOPs） 針對傳統生物法難以去除的內分泌乾擾物（EDCs）、藥物殘留（PPCPs）等微量汙染物，AOPs提供瞭強氧化手段。 7.1 自由基化學： 深入剖析羥基自由基（•OH）的生成、反應活性和選擇性。詳細介紹臭氧/UV、Fenton反應、光催化（TiO2）等主流AOPs的反應機理、過程優化參數（如pH、催化劑用量、光照強度）。 7.2 電化學氧化技術： 介紹直接電解、間接電解（活化電極）在汙染物礦化中的應用潛力，尤其關注其在廢水深度處理和消毒中的集成優勢。 第八章：汙泥處理、資源化與能源迴收 汙泥是水處理過程的必然産物，其減量化、穩定化和資源化是可持續發展的關鍵。 8.1 汙泥穩定化技術： 全麵介紹厭氧消化（濕法與乾法）的微生物過程、産甲烷動力學及工藝優化（如高溫消化、共消化）。分析汙泥消化過程中的水質變化和氣體的利用。 8.2 汙泥減量與處置： 闡述汙泥脫水（闆框壓濾、離心機）的效率影響因素。討論汙泥的熱乾化、熱解和焚燒技術，著重探討焚燒後的熱能迴收與灰渣無害化處理。 第九章：非常規水體的深度處理與迴用 水資源短缺驅動瞭中水迴用技術的快速發展。 9.1 深度處理工藝鏈： 介紹針對高鹽、高色度、高COD廢水的串聯工藝設計，例如“物化預處理 + 生物深化處理 + 膜深度處理 + 深度氧化/吸附”的組閤模式。 9.2 吸附與離子交換： 重點分析活性炭（PAC/GAC）對痕量汙染物的吸附機理（物理吸附與化學絡閤）、再生技術和吸附容量的預測模型。論述離子交換樹脂在水軟化和特定離子去除中的應用。 結論：麵嚮未來的水處理係統集成 現代水處理技術正朝著低能耗、零排放、資源化的方嚮發展。本書的最終目標是引導讀者跳齣單一工藝的限製，學會從係統集成的角度思考問題，整閤物理、化學和生物過程，構建適應性強、環境友好的新型水處理係統，實現水環境的可持續管理。

作者簡介

陳宏銘

　　學曆：
　　國立颱灣大學環境工程學研究所 博士（92~99）
　　國立中央大學環境工程學研究所 碩士（79~81）
　　國立中興大學環境工程學係　　 學士（75~79）

　　國傢考試：
　　80年公務員高考二級 土木工程職係環工組 中等
　　87年環境工程技師
　　95年行政院公共工程委員會 品管工程師
　　104年薦任公務人員晉升簡任官

　　現職及兼任：
　　颱北市工務局衛生下水道工程處副處長
　　教育部105年審定助理教授
　　中原大學生物環境工程學係 兼任助理教授
　　中華科技大學 兼任助理教授
　　元培科技大學 兼任助理教授
　　東南科技大學 兼任助理教授
　　颱灣下水道協會理事
　　颱灣水環境再生協會理事
　　中國工程師學會齣版委員會委員
　　中華民國環境工程學會環教委員
　　颱北市採購稽核及施工查核委員
　　中國土木水利工程學會營建材料再生利用委員會委員

　　專長簡述：
　　環境工程、下水道工程、水迴收再利用、資源迴收再利用、道路管綫設計施工
 

第一章 總論
1.1 微生物在環境及生態的角色
1.2 環境微生物與生物處理之關連性
1.3 生物處理之重要性
參考文獻

第二章 微生物之分類
2.1 組成及主要分類
2.2 原核生物
2.3 真核生物
2.4 其他
參考文獻

第三章 水體與微生物
3.1 水環境之汙染
3.2 與水質淨化有關之生物相
3.3 河川自淨
參考文獻

第四章 微生物的代謝與生長
4.1 代謝作用
4.2 微生物之生長
4.3 微生物生長動力學
參考文獻

第五章 廢汙水之成分與組成
5.1 物理特性
5.2 有機性汙染物
5.3 無機性汙染物
5.4 其他毒性物質
參考文獻

第六章 生物處理之反應動力學
6.1 反應槽之種類
6.2 各類反應槽之反應動力學
6.3 生物基質反應模式
參考文獻

第七章 好氧生物反應及機製
7.1 好氧性分解
7.2 好氧性生物處理方法
參考文獻

第八章 厭氧生物反應及機製
8.1 厭氧性分解
8.2 厭氧性生物處理方法
參考文獻

第九章 懸浮式生物處理與微生物
9.1 懸浮式生物處理方法
9.2 相關之微生物
9.3 案例說明及結論
參考文獻

第十章 生物膜法生物處理與微生物
10.1 生物膜法生物處理方法
10.2 相關之微生物
參考文獻

第十一章 氮、磷之生物循環與去除
11.1 生物去氮機製與程序應用
11.2 生物除磷、兼具去氮除磷與新穎技術
參考文獻

第十二章 其他去除微生物之高級處理方式
12.1 膜過濾程序
12.2 其他高級去除程序
參考文獻

第十三章 生態工法、現地處理、人工濕地及礫間接觸曝氣
13.1 生態工法簡介
13.2 現地處理
13.3 人工濕地之程序及機製
13.4 礫間接觸曝氣之原理
參考資料

第十四章 案例介紹（汙水處理廠、人工濕地及礫間處理之微生物相）
14.1 概說
14.2 處理程序介紹
14.3 微生物相在不同汙水處理程序中之實際案例
參考文獻

附錄一 曆屆考題（高考、專技、地特）
附錄二 考題參考解答
附錄三 環境微生物基本重點
附錄四 下水道2.0版
索引

序

　　筆者自民國83年從事下水道工程建設迄今已逾20年，從當時的全國汙水處理率僅約3%，至107年8月底之近60% 亦令人欣慰，惟距離歐、美、日等先進國傢尚有不足，亟待迎頭趕上。早期之建設著重於廠區施工，主、次乾管之布設，支管及用戶接管之申辦，大抵以硬體為主，然而現今當颱灣已有61 座都市汙水處理廠（水資源迴收中心）營運及運轉時，整體之操作及生物相、生物處理程序之理論、調整適應及最佳化之操作相對重要。

　　基於廠區操作維護及理念推廣之重要，從事下水道建設之人員必須對環境微生物之性質、生物處理之實務應有基本認識及仿效先進國傢成就之企圖心，故筆者以多年經驗介紹環境微生物之知識，從水體汙染、微生物之代謝及相關動力學之分析，佐以相當實務之汙水處理廠之設計理念，導入生態工程、人工濕地、礫間曝氣等之操作資料，使從事下水道工程或環境工程之初學者以及有誌於下水道百年大計之工程師，循序漸進瞭解建設及實務設計之邏輯。

　　本書之安排第一章至第五章介紹水體汙染與微生物之基本知識，第六章則以化學動力學之概念說明生物處理之理論，第七章至第十章介紹生物處理之機製及理論及方法，至於最熱門之氮、磷處理及其他高級處理於十一及十二章加以詳述，十三及十四章則總結及輔以案例說明，並以附錄之形式補充相關曆屆高普考及技師考題，全書一氣嗬成兼顧理論及實務。

　　由於本人於各大學環境工程及生物工程學係兼課教授，再加入下水道實際設計操作資料，兩者結閤為一，定書名為《環境微生物及生物處理》，其內容由淺入深，相信對於本行業之從事者有所助益，對國傢之下水道建設有一定程度之提升，同時近年來下水道更加重視維護及長壽命化之觀念，因此下水道2.0版之概念已逐漸形成且亟待推廣。另外本書對有誌從事高、普考及技師考之學生及從業人員，可更明瞭理論及流程，對於成績之精進當助益頗多。

　　本書蒐集資料頗豐，感謝相關人員的協助，尤其部分參考內政部營建下水道工程設計規範一併緻謝，此值付梓之時爰請諸多前輩及同儕、後進等妥予指正，最後再次感謝各位讀者，撥冗讀完本序，均緻以謝忱。謹將本書獻給所有支持我的人，祝福你們天天順利，一切安好。
 

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作為一名已經退休多年的老工程師，我見證瞭中國汙水處理行業幾十年的發展曆程。從最初簡陋的化糞池，到如今技術先進的現代化汙水處理廠，技術的進步真的是日新月異。《環境微生物及生物處理（2版）》這本書，在我看來，是一部非常紮實的行業發展史和技術總結。這本書的第二個版本，讓我看到瞭這個領域在過去幾年裏取得的巨大進步。我尤其關注書中關於微生物強化技術和智能化控製的內容。在我的工作年代，很多處理工藝都是依靠經驗和大緻的參數來運行，一旦齣現問題，往往需要花費大量的時間去排查。而這本書中介紹的利用基因工程、代謝工程等技術來改良微生物性能，以及通過大數據分析和人工智能來實現智能化的過程控製，這些都讓我感到非常驚嘆。這不僅僅是技術的革新，更是思維方式的轉變。書中對這些新技術的介紹，不僅有理論的闡述，還結閤瞭大量的實際工程案例，讓我能夠看到這些前沿技術是如何在實踐中落地生根，解決實際工程問題的。雖然我已退休，但通過閱讀這本書，我依然能夠感受到行業蓬勃發展的脈搏，也為後輩們能夠擁有如此先進的學習資源感到由衷的高興。

评分☆☆☆☆☆

這套書簡直是我的“救命稻草”！我是一名環境工程專業的學生，馬上就要麵臨畢業設計瞭，而我的課題正好涉及到汙水處理廠的微生物調控。說實話，剛開始接觸這個領域的時候，我簡直是一頭霧水，各種厭氧、好氧、兼性厭氧的微生物，還有各種生化反應方程式，看得我頭疼欲裂。翻遍瞭學校圖書館的資料，總覺得不夠係統，零零散散的。就在我焦頭爛額之際，一位學長嚮我推薦瞭《環境微生物及生物處理（2版）》。拿到書的那一刻，我抱著試試看的心態翻閱瞭一下，沒想到，這簡直是為我量身定做的！書中的內容從最基礎的環境微生物分類、生理生化特性講起，循序漸進，邏輯性非常強。特彆是對於不同類型汙水（如工業廢水、生活汙水）中主要的微生物群落及其在生物處理中的作用，講解得非常透徹，而且還配有大量的圖錶和案例，讓我這個小白也能輕鬆理解。更讓我驚喜的是，書中還詳細介紹瞭多種生物處理工藝，比如活性汙泥法、厭氧顆粒汙泥床工藝、膜生物反應器等，不僅解釋瞭其工作原理，還深入分析瞭影響處理效果的關鍵因素，甚至還涉及到瞭工藝的優化和故障診斷。這對於我的畢業設計來說，簡直太重要瞭！我終於有瞭一個清晰的思路，知道該從哪個方嚮入手，如何去收集和分析數據瞭。而且，書中的案例分析也給瞭我很多啓發，讓我看到瞭理論知識在實際工程中的應用，也讓我對未來的工作充滿瞭信心。

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我是一個剛剛入職不久的環境工程師，負責日常的汙水處理廠運營管理。說實話，理論知識儲備和實際操作之間總會存在一些脫節。我之前也讀過一些相關的書籍，但很多都偏重於理論，或者內容過於陳舊，跟不上實際工程中一些新的技術和挑戰。直到我接觸到《環境微生物及生物處理（2版）》，我纔真正體會到瞭“與時俱進”的價值。這本書的第二個版本，在內容上做瞭大量的更新和補充，特彆是在一些新興的生物處理技術方麵，比如高級氧化技術與生物法的結閤、微生物固碳技術等，都有非常詳盡的闡述。這對我來說太有用瞭！最近我們廠一直在考慮引進新的處理單元，優化現有工藝，這本書提供的最新研究進展和技術動態，讓我對未來的發展方嚮有瞭更清晰的認識。書中的內容不僅僅是停留在概念層麵，還深入到微生物的分子生物學機製，比如基因錶達調控、代謝通路分析等，這對於我理解和解決實際運營中遇到的疑難雜癥非常有幫助。舉個例子，最近我們廠齣現瞭一段時期活性汙泥膨脹問題，通過書中關於絲狀菌控製的章節，我找到瞭很多有效的解決方案，並成功地解決瞭這一難題，得到瞭領導的肯定。這本書真的讓我受益匪淺，它不僅是理論的寶庫，更是解決實際工程問題的“利器”。

评分☆☆☆☆☆

我是一位對環境科學充滿興趣的科普愛好者，雖然沒有專業的學術背景，但我一直關注著環境汙染治理的最新動態。很多時候，當我看到一些關於“綠色技術”、“生物修復”的新聞報道時，總是覺得雲裏霧裏，很難深入理解。偶然的機會，我朋友嚮我推薦瞭《環境微生物及生物處理（2版）》。我抱著試一試的心態閱讀，卻被書中通俗易懂的講解方式所吸引。這本書並沒有使用過多的晦澀術語，而是用形象的比喻和生動的例子來解釋復雜的概念。比如，書中在講解微生物如何分解汙染物時，將其比作“大自然的清潔工”，將復雜的生化反應簡化為“吃掉並轉化”。這種講解方式讓我這個非專業人士也能輕鬆理解微生物在環境保護中所扮演的重要角色。書中還詳細介紹瞭不同類型的汙染，以及如何利用微生物來解決這些問題，比如土壤修復、水體淨化等等。這讓我對“生物處理”這個概念有瞭更直觀的認識，也讓我看到瞭科技在解決環境問題方麵的巨大潛力。閱讀這本書的過程，就像是走進瞭一個奇妙的微生物世界，讓我對我們賴以生存的環境有瞭更深刻的認識，也讓我對未來的環境保護充滿瞭希望。

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作為一名在環境微生物領域從事多年科研工作的研究員，我一直都在尋找一本能夠係統性地梳理和總結該領域最新進展的權威著作。《環境微生物及生物處理（2版）》在我看來，正是這樣一本集大成之作。它在保持原有經典內容的基礎上，對近年來迅速發展的環境微生物學和生物處理技術進行瞭深入的拓展和更新。我尤其欣賞書中對微生物群落結構與功能關係的研究方法和最新成果的介紹，例如利用高通量測序技術（如16S rRNA和宏基因組學）來解析生物反應器中的微生物多樣性及其與汙染物降解效率之間的關聯。這部分內容對於理解復雜環境體係中的微生物行為至關重要。此外，書中對各種新興生物處理技術的論述也相當到位，包括但不限於厭氧氨氧化（Anammox）、脫氮除磷的新型生物工藝、以及利用微生物進行生物修復（Bioremediation）的最新進展。這些都是當前環境汙染治理領域的研究熱點，而本書能夠如此全麵地覆蓋，實屬不易。書中在理論闡述之外，也提供瞭大量實證數據和實驗結果，這為我的科研工作提供瞭重要的參考和藉鑒。它不僅有助於我瞭解本領域的發展前沿，也為我提齣新的研究課題提供瞭豐富的靈感。