本书是作者多年来在污泥厌氧发酵产酸资源化利用领域研究的结果，系统总结了城市污泥的理化特性及其对厌氧发酵产酸的影响，阐述了污泥产酸的微生物学原理，着重阐述了污泥产酸发酵的各种工艺，最后对污泥产有机酸在污水脱氮除磷领域的应用进行了阐述。本书是作者对所主持的国家自然科学基金以及863计划等多项科研项目研究成果的整理和提炼，系统阐述污泥产酸及其资源化利用的专著，提出了很多新观点和新理论，其内容新颖、理论体系完整，具有科学性、前沿性、实践性和指导性。
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第1章 城市污泥污染及处理处置1
1.1 概述1
1.2 城市污泥产生与排放状况1
1.3 城市污水厂污泥来源与组成2
1.3.1 城市污泥的来源3
1.3.2 城市污泥的分类3
1.3.3 城市污泥的成分5
1.4 城市污泥处理处置状况6
1.4.1 城市污泥处理处置6
1.4.2 城市污泥最终出路8
1.5 城市污泥的危害9
1.5.1 污泥对水体环境的影响9
1.5.2 污泥对土壤环境的影响9
1.5.3 污泥对大气环境的影响10
第2章 污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的原理及影响因素12
2.1 概述12
2.1.1 污泥厌氧发酵产酸的影响因素14
2.1.2 城市污泥厌氧发酵产酸的微生物学机理19
2.2 厌氧产酸发酵的pH选择20
2.2.1 城市污泥不同pH条件下的厌氧发酵产酸20
2.2.2 污泥有机物的溶出22
2.2.3 污泥中氮磷释放情况24
2.2.4 发酵过程中的水解率和酸化率25
2.2.5 酶活性分析25
2.2.6 葡萄糖、牛血清白蛋白发酵产酸实验27
2.3 厌氧发酵产酸的底物污泥选择29
2.3.1 污泥浓度对挥发性短链脂肪酸产率的影响30
2.3.2 挥发性短链脂肪酸分布特征分析31
2.3.3 总挥发性短链脂肪酸产生来源分析32
2.4 厌氧产酸发酵的接种物选择35
2.4.1 加热种泥与未加热种泥产乙酸的对比实验36
2.4.2 加热种泥与未加热种泥产酸比较36
2.5 C/N调控污泥厌氧发酵产酸类型及其代谢机理研究38
2.5.1 C/N对发酵产酸类型的影响39
2.5.2 C/N对产酸过程气相组分变化的影响41
2.5.3 不同C/N条件下产酸微生物群落分析43
2.5.4 不同发酵产酸类型代谢机理分析45
参考文献47
第3章 污泥预处理技术50
3.1 概述50
3.2 物理/化学联合预处理技术51
3.2.1 预处理条件51
3.2.2 污泥有机质溶出率的影响52
3.2.3 固相和液相成分的变化53
3.2.4 污泥颗粒粒径及表观结构的影响55
3.2.5 总挥发性脂肪酸产率的影响59
3.2.6 挥发性短链脂肪酸分布特征的影响60
3.2.7 酸化过程固相和液相成分的影响61
3.3 酶法预处理技术63
3.3.1 概述63
3.3.2 污泥有机质溶出的影响65
3.3.3 污泥厌氧发酵产酸的影响75
参考文献88
第4章 污泥厌氧发酵产酸调控技术90
4.1 碱性发酵定向产乙酸技术90
4.1.1 pH对总挥发性短链脂肪酸产率的影响90
4.1.2 pH对发酵初始可溶性蛋白质和碳水化合物浓度的影响91
4.1.3 pH对发酵过程蛋白质浓度的影响93
4.1.4 pH对微生物种群结构的影响及其机理分析93
4.1.5 强碱性条件下挥发性短链脂肪酸累积的主要代谢途径分析98
4.2 微生物代谢抑制剂调控污泥发酵产乙酸101
4.2.1 厌氧毒性实验101
4.2.2 厌氧污泥活性测试102
4.2.3 抑制剂浓度对产甲烷过程的影响102
4.2.4 产甲烷抑制剂对发酵产酸过程的影响106
4.2.5 产甲烷抑制剂对产氢产乙酸过程的影响107
4.3 耦合工艺定向产乙酸109
4.3.1 产氢产酸/同型产乙酸耦合作用促进乙酸产生110
4.3.2 产氢产酸/同型产乙酸耦合系统的强化产乙酸的原理115
4.3.3 耦合工艺定向产酸条件优化119
4.3.4 气体循环和分批补料提高耦合系统产乙酸强度和乙酸产率123
4.3.5 耦合系统的传质模型及动力学分析128
4.3.6 基于耦合系统乙酸直接来源的分析131
4.4 多级逆流产酸工艺133
4.4.1 工艺的构建133
4.4.2 底物浓度对多级逆流工艺厌氧发酵市政污泥产酸的影响139
4.4.3 污泥停留时间（SRT）的影响142
4.5 餐厨垃圾添加工艺145
4.5.1 总固体浓度的影响146
4.5.2 C/N对食品废弃物与市政污泥混合厌氧发酵产酸的影响152
4.5.3 进料浓度与两阶段发酵对混合发酵产酸过程的影响161
4.5.4 产气抑制剂对污泥和食品废弃物混合发酵产酸过程的影响167
参考文献172
第5章 污泥厌氧发酵产酸的微生物生态机理175
5.1 产乙酸微生物研究进展175
5.1.1 水解发酵细菌176
5.1.2 产氢产乙酸菌177
5.1.3 同型产乙酸菌178
5.1.4 产甲烷菌181
5.1.5 硫酸盐还原菌181
5.2 互营关系182
5.2.1 产乙酸菌与产甲烷菌的互营关系183
5.2.2 硫酸盐还原菌与甲烷氧化菌/产甲烷菌的互营关系184
5.2.3 乙酸氧化菌与食氢产甲烷菌的互营关系184
5.2.4 产氢产乙酸菌与同型产乙酸的互营关系185
5.3 产甲烷微生物抑制机理与研究进展195
5.3.1 生物动力学控制196
5.3.2 热处理197
5.3.3 化学抑制剂197
5.4 产甲烷抑制剂对古细菌群落及同型产乙酸的影响199
5.4.1 不同抑制模型下酸和气体累积状况200
5.4.2 抑制产酸模型下的热力学201
5.4.3 厌氧污泥古细菌群落结构202
5.4.4 产甲烷抑制剂作用下的产甲烷种群动力学205
5.4.5 产甲烷抑制状态下的同型乙酸菌群动力学207
5.5 产甲烷抑制状态下发酵产酸菌群生态学209
5.5.1 不同抑制模型下丙酸和丁酸累积状况209
5.5.2 T-RFLP网络比对209
5.5.3 厌氧污泥细菌群落结构214
5.5.4 非产甲烷菌群动力学214
5.5.5 产氢产乙酸过程218
5.6 产甲烷抑制状态下有机碳流分析220
5.6.1 稳定性同位素13C比例判断产甲烷途径220
5.6.2 有机碳平衡分析222
5.6.3 产甲烷抑制状态下[U-14C]葡萄糖和[2-14C]乙酸的转化223
5.6.4 产甲烷抑制状态下乙酸累积的微生物机理模型226
参考文献228
第6章 污泥厌氧发酵产酸的工程应用231
6.1 污泥厌氧发酵产酸及中试示范231
6.1.1 中试产酸工艺231
6.1.2 中试装置及运行方法233
6.1.3 序批式发酵产酸过程中底物的溶出规律234
6.1.4 序批式发酵过程中VFAs的浓度及组成237
6.1.5 序批式发酵污泥的减量和产酸率237
6.1.6 半连续式发酵产酸过程中底物的溶出规律239
6.1.7 半连续式发酵过程VFAs的浓度及组成241
6.1.8 半连续式发酵污泥的减量和产酸率242
6.1.9 序批式运行和半连续式运行产酸指标对比243
6.2 污泥厌氧发酵产酸示范工程244
6.2.1 示范工程反应器与启动方法244
6.2.2 污泥的预处理效果247
6.2.3 启动和运行过程中的VFAs的产量249
6.2.4 SCOD的变化及产酸率250
6.2.5 发酵罐中溶解性蛋白质和多糖的变化251
6.2.6 发酵过程中氮磷的释放252
6.2.7 半连续运行期的底物利用率252
6.2.8 发酵液的组成分析253
6.2.9 工程技术经济分析255
参考文献256
第7章 污泥厌氧发酵产酸的净化258
7.1 概述258
7.2 污泥脱水速率与泥饼含水率的表征差异性研究259
7.2.1 污泥比阻与脱水速率的相关性260
7.2.2 污泥比阻与泥饼含水率的相关性260
7.2.3 污泥黏度与脱水速率的关系261
7.2.4 污泥黏度与泥饼含水率的关系262
7.3 生物淋滤法改善产酸污泥脱水性能263
7.3.1 生物淋滤过程中pH的变化263
7.3.2 生物淋滤过程中污泥比阻的变化264
7.3.3 生物淋滤过程中泥饼含水率的变化264
7.3.4 生物淋滤过程中EPS的变化266
7.3.5 生物淋滤过程对VFAs回收率的影响266
7.4 生物骨架调理产酸污泥脱水研究267
7.4.1 不同木屑的选择268
7.4.2 不同粒径大小的木屑投加量对CST的影响268
7.4.3 不同调理剂组合添加对脱水性能的影响270
7.4.4 中试平台的构建与调试271
7.5 鸟粪石沉淀法回收污泥发酵液中氮磷272
7.5.1 材料与方法272
7.5.2 pH的影响273
7.5.3 n(Mg)/n(P)的影响274
7.5.4 搅拌时间的影响275
7.5.5 最优参数下氮磷回收效果276
参考文献277
第8章 污泥产挥发性脂肪酸的资源化利用278
8.1 概述278
8.1.1 VFAs作外加碳源强化污水脱氮除磷279
8.1.2 污泥发酵液强化污水脱氮除磷研究进展280
8.2 污泥产酸发酵液作外加碳源强化污水脱氮除磷283
8.2.1 发酵液回用工艺284
8.2.2 常温条件下碳源投加剂量对脱氮除磷效果的影响287
8.2.3 低温条件下碳源投加剂量对脱氮除磷效果的影响290
8.2.4 发酵液中氮磷的回收对强化脱氮除磷效果的影响294
8.2.5 低温条件下碳源投加位点对脱氮除磷效果的影响297
8.3 污泥产酸发酵液强化污水脱氮除磷机理研究300
8.3.1 污泥发酵液和污水中碳源的比较300
8.3.2 发酵液投加后各指标沿程变化301
8.3.3 发酵液投加对反硝化效果的影响303
8.4 乙酸和发酵液强化污水脱氮除磷的效果比较304
8.4.1 污水进水、乙酸碳源和发酵液的性质304
8.4.2 A2/O反应器运行参数305
8.4.3 污泥的培养与驯化306
8.4.4 各阶段氨氮和总氮的去除306
8.4.5 各阶段总磷的去除308
8.4.6 各阶段COD的去除309
8.4.7 乙酸和污泥发酵液作为碳源强化污水脱氮除磷的比较310
8.4.8 碳源投加量的理论分析310
参考文献311
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