環境微生物與生物處理（3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陳宏銘

圖書標籤:

• 環境微生物
• 生物處理
• 微生物學
• 環境工程
• 水處理
• 廢水處理
• 生物技術
• 環境科學
• 汙染控製
• 第三版

《現代水處理技術與實踐》 緒論：水環境的挑戰與水處理的基石 水是生命之源，但隨著工業化和城市化的迅猛發展，全球水資源正麵臨前所未有的汙染挑戰。本書旨在係統、深入地探討當代水處理領域的核心理論、關鍵技術及其在復雜水環境治理中的實際應用。我們摒棄瞭對基礎生物學原理的冗餘闡述，直接切入工程化、操作性強的技術體係構建。 第一章 現代水處理技術概述：從宏觀到微觀的視角轉變 本章首先界定當前水環境問題的復雜性，強調傳統處理方法在麵對新型汙染物（如微塑料、持久性有機汙染物PFOA/PFOS）時的局限性。隨後，本章將重點梳理當前水處理技術的發展脈絡，區分物理化學法、生物處理法（聚焦於高級氧化與膜分離前處理）的工程優勢與瓶頸。我們引入“水質基準與環境風險評估”的概念，作為設計高效處理係統的先決條件，而非僅僅停留於簡單的BOD/COD削減指標。 第一部分：物理分離與高級預處理技術 本部分聚焦於如何通過物理手段實現高效固液分離和汙染物的選擇性去除，為後續的深度處理奠定堅實基礎。 第二章 沉降、過濾與澄清技術的高級優化 本章超越瞭基礎的沉降理論，深入探討瞭顆粒沉降動力學的非理想因素（如絮體破碎、電荷中和效率）。重點解析瞭高密度沉降池設計的流體力學要求，以及快速砂濾與多介質濾床的再生周期優化。對於深水沉澱池，將詳細介紹斜闆/斜管沉澱技術在有限占地麵積內提高分離效率的工程參數控製。此外，本章對氣浮技術在處理低密度或難以降解汙染物時的氣泡粒徑控製與進水條件匹配進行瞭深入分析。 第三章 膜分離技術在水處理中的核心應用 膜技術是現代水處理的支柱之一。本章重點剖析瞭微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）和反滲透（RO）在不同水質淨化場景下的應用邊界與能耗優化。對於膜汙染控製，本章詳細介紹瞭跨膜壓差（TMP）的動態監控策略、在綫化學清洗（CIP）的優化配方，以及超聲波輔助清洗等非化學方法的作用機製。特彆地，對於RO係統的濃水資源化處理，我們將探討蒸發技術與零液體排放（ZLD）係統的集成設計。 第四章 吸附與離子交換技術：選擇性去除的精細化 吸附過程的效率高度依賴於吸附劑的孔隙結構和錶麵化學特性。本章詳細對比瞭活性炭（粉末狀PAC與顆粒狀GAC）的吸附動力學模型（如僞二級模型在實際運行中的應用局限）。我們側重於離子交換樹脂在重金屬（如鉻、鎳）和特定陰離子（如硝酸鹽、高氯酸鹽）去除中的再生效率與樹脂壽命評估。本章還將引入新型功能化吸附材料（如MOFs、功能化碳納米管）在痕量汙染物去除中的潛力分析。 第二部分：先進化學氧化與深度脫色技術 本部分重點討論利用高活性自由基和氧化劑來降解或轉化那些生物難降解、毒性高的有機汙染物。 第五章 高級氧化過程（AOPs）的反應動力學與工程化 AOPs是應對新興汙染物和色度問題的關鍵。本章深入解析瞭芬頓（Fenton）反應、類芬頓反應中pH值、鐵離子濃度與過氧化氫投加量的協同優化。針對臭氧氧化，本章討論瞭臭氧與紫外光（O3/UV）、臭氧與雙氧水（O3/H2O2）的協同效應，並著重分析瞭反應器設計對自由基駐留時間的影響。對於電化學氧化技術，本章詳細闡述瞭DSA電極的製備與壽命評估，及其在廢水深度處理中的電流密度與能耗麯綫關係。 第六章 催化氧化與光催化降解機理 本章將催化劑的選擇與結構性能緊密結閤。重點分析瞭負載型二氧化鈦（TiO2）在紫外照射下的量子效率，並探討瞭通過摻雜改性（如N摻雜）來拓寬其吸收光譜至可見光範圍的策略。對於多相催化氧化，本章闡述瞭如何通過精確控製載體孔徑來提高催化劑的穩定性和汙染物接觸效率。此外，本章還討論瞭處理高濃度難降解有機物時，催化反應器（如固定床反應器）的操作窗口。 第三部分：現代生物處理工藝的拓展與強化 本部分側重於生物處理係統在應對高鹽、高毒性或營養負荷波動大廢水時的工程適應性。 第七章 厭氧生物處理的反應器創新與汙泥調控 本章不再詳述基礎的UASB原理，而是集中於IC反應器（內循環厭氧反應器）的流態學分析與産酸産甲烷階段的耦閤控製。重點討論瞭如何通過優化進水預處理和汙泥循環比，來提高對工業廢水（如釀酒、化工廢水）的有機物容積負荷率。對於汙泥膨化與絲狀菌控製，本章提供瞭一套基於電子受體調控的現場乾預方案。 第八章 活性汙泥法的進階控製與同步脫氮除磷 本部分對改良A/O、A2/O及MBR（膜生物反應器）的運行管理進行深度剖析。在同步脫氮除磷方麵，重點講解瞭內源呼吸速率對好氧/缺氧區轉換精度的影響，以及如何通過精確控製迴流比和排泥量來維持特定微生物群落的平衡。對於MBR，本章深入分析瞭膜組件的清洗策略、混閤液懸浮固體濃度（MLSS）對膜通量的實際製約效應，以及如何通過氣洗強度來控製膜錶麵剪切力。 第四部分：係統集成、風險評估與可持續性 本部分將前述技術進行整閤，並從全生命周期的角度審視水處理係統的經濟性與環境影響。 第九章 廢水迴用與分質處理的係統集成設計 本章探討如何根據齣水水質要求（如中水迴用、景觀用水、工藝用水）設計分質處理路徑。我們將詳細展示“預處理-生物處理-深度氧化-膜分離”這一主流組閤工藝的流程優化邏輯。在廢水資源化方麵，本章著重分析瞭從濃水中迴收特定化學品（如磷酸鹽、硫酸鹽）的工藝路綫，以實現更高程度的物質循環利用。 第十章 水處理係統的過程控製與自動化 現代水廠的運行依賴於先進的自動化控製係統。本章詳細闡述瞭在綫水質監測儀錶（如TOC、氨氮、ORP等）的校準維護與數據采集規範。重點介紹模型預測控製（MPC）在調節曝氣量、投藥量等關鍵參數中的應用，以應對進水負荷的快速波動。 附錄：工程案例分析與常見故障排除 本附錄精選瞭三個具有代錶性的工業廢水處理案例，分析瞭其工藝選擇的閤理性、運行中的關鍵瓶頸及其解決方案，並提供瞭一份針對膜汙染、汙泥沉降性差、pH失控等常見工程問題的快速診斷與應急處理手冊。 --- 本書特點： 本書嚴格聚焦於工程實踐、反應器設計參數的量化分析以及前沿技術的實際應用，避免瞭對微生物分類學或傳統基礎化學的繁瑣敘述。內容結構清晰，側重於如何從理論推導齣可操作的工程解決方案，是麵嚮環境工程、化學工程專業高年級學生及一綫水處理工程師的實用參考書。

评分☆☆☆☆☆

從一個資深顧問的角度來看，這本書的價值還體現在它對於「趨勢與挑戰」的敏銳捕捉上。這幾年來，大傢都在談「循環經濟」和「資源迴收」，微生物處理不再隻是被視為汙染物移除的末端手段，而是轉嚮能源和營養素的迴收中心。本書的第三版，明顯加大瞭對這類新興主題的篇幅。像是如何利用微生物將廢水中的磷迴收為磷酸鹽資源，或是如何優化厭氧係統以最大化沼氣產率的技術探討，都寫得非常具體。這對我們在規劃新的汙水廠或進行舊廠升級改造時，提供瞭極大的參考價值。我們現在必須跳脫傳統的「三處理」思維，轉嚮「資源化」導嚮的設計，這本書無疑是我們進行可行性分析時最重要的參考依據之一。

评分☆☆☆☆☆

最讓我感到驚喜的是，這本書在圖錶和範例的設計上，展現瞭極高的用心程度。對於我們這些需要經常嚮非技術背景的業主或政府單位簡報的人來說，清晰的示意圖比長篇大論的文字更有說服力。書中對於典型活性汙泥法的流程圖、微生物生態分層結構圖，都畫得極為精確且直觀。而且，每一章節末尾的「思考與練習題」，質量非常高，它並非隻是重複課文內容，而是經常設計成需要整閤跨章節知識纔能解決的實務問題。例如，有一題是關於某化工業區排放的特定有機酸，要求設計一個兩級曝氣處理係統，並計算其對下遊硝化單元的影響。這種訓練方式，讓我們在閱讀的同時，就已經在進行實戰模擬，對於提升我們解決突發狀況的應變能力，幫助是無法用言語衡量的。

评分☆☆☆☆☆

老實說，剛開始接觸這領域的時候，麵對那些複雜的反應動力學方程式總是有點頭痛，特別是那些描述生物膜成長與脫落的模型。不過，《環境微生物與生物處理》（三版）在這方麵的處理方式相當貼心。它並沒有直接把讀者丟進高等數學的漩渦，而是採取瞭「先務實後理論」的編排邏輯。舉例來說，當它介紹生物膜反應器時，會先展示實際操作中如何透過水力剪切力或颳刷頻率來控製膜厚，然後纔深入探討涉及P-I麯線和Shear Stress的理論模型。我個人特別欣賞作者在解釋這些數學模型時，總會附帶一個實際的工程意義闡述，讓我這個偏重操作的人也能清楚理解這些抽象公式背後的物理化學意涵。這讓我在設計下一代MBR（薄膜生物反應器）係統時，在選配膜片結構和水力攪拌強度上，有瞭更紮實的理論依據，而不是單純套用廠商提供的參數。

评分☆☆☆☆☆

對於學術研究領域的後輩們，我強烈推薦這本書在分子生物學和環境工程結閤上的論述。以前我們討論微生物功能，很多時候隻是停留在「這個菌可以分解那個汙染物」的層級，比較像是「黑盒子」操作。然而，這一版書裡頭，對於基因工程技術（如FISH、DGGE）在反應器內微生物相監測的應用，闡述得非常到位。我記得有次我們在實驗室嘗試優化一個生物濾池的硝化效率，傳統的批次實驗法耗時又費力。後來參考書中的幾個案例，我們導入瞭即時的分子標記技術，很快就鎖定瞭硝化菌群在不同水力停留時間下的分佈熱點，從而精確調整瞭曝氣量和基質投加點，效率提升瞭將近兩成。這種從宏觀操作到微觀機製的連貫性理解，是其他幾本偏重傳統單元操作的教科書所難以提供的深度。

评分☆☆☆☆☆

這本《環境微生物與生物處理》第三版，對我這個從事水處理業的工程師來說，簡直是如虎添翼的寶典！說真的，這幾年業界對於法規的要求越來越嚴格，尤其是在處理新興汙染物和改善既有係統效率這方麵，光靠以前那套老經驗是遠遠不夠的。我記得我第一次翻開這本書時，就被它那清晰的章節架構給吸引住瞭。特別是關於厭氧消化單元那一大塊，作者群非常細膩地剖析瞭不同底物進料（像是高濃度有機廢水或汙泥）在不同操作參數下的反應機製，不隻是停留在公式推導，更重要的是提供瞭大量實務上可能遇到的挑戰和對應的調控策略。例如，在處理某個生化性較差的工業廢水時，我們過去常常為瞭維持甲烷菌的活性而小心翼翼地控製負荷率，但書裡提到如何利用特殊的生物載體來提高菌群的抗衝擊能力，這給瞭我們一個全新的嘗試方嚮。