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

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《现代水处理技术与实践》 绪论：水环境的挑战与水处理的基石 水是生命之源，但随着工业化和城市化的迅猛发展，全球水资源正面临前所未有的污染挑战。本书旨在系统、深入地探讨当代水处理领域的核心理论、关键技术及其在复杂水环境治理中的实际应用。我们摒弃了对基础生物学原理的冗余阐述，直接切入工程化、操作性强的技术体系构建。 第一章 现代水处理技术概述：从宏观到微观的视角转变 本章首先界定当前水环境问题的复杂性，强调传统处理方法在面对新型污染物（如微塑料、持久性有机污染物PFOA/PFOS）时的局限性。随后，本章将重点梳理当前水处理技术的发展脉络，区分物理化学法、生物处理法（聚焦于高级氧化与膜分离前处理）的工程优势与瓶颈。我们引入“水质基准与环境风险评估”的概念，作为设计高效处理系统的先决条件，而非仅仅停留于简单的BOD/COD削减指标。 第一部分：物理分离与高级预处理技术 本部分聚焦于如何通过物理手段实现高效固液分离和污染物的选择性去除，为后续的深度处理奠定坚实基础。 第二章 沉降、过滤与澄清技术的高级优化 本章超越了基础的沉降理论，深入探讨了颗粒沉降动力学的非理想因素（如絮体破碎、电荷中和效率）。重点解析了高密度沉降池设计的流体力学要求，以及快速砂滤与多介质滤床的再生周期优化。对于深水沉淀池，将详细介绍斜板/斜管沉淀技术在有限占地面积内提高分离效率的工程参数控制。此外，本章对气浮技术在处理低密度或难以降解污染物时的气泡粒径控制与进水条件匹配进行了深入分析。 第三章 膜分离技术在水处理中的核心应用 膜技术是现代水处理的支柱之一。本章重点剖析了微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）在不同水质净化场景下的应用边界与能耗优化。对于膜污染控制，本章详细介绍了跨膜压差（TMP）的动态监控策略、在线化学清洗（CIP）的优化配方，以及超声波辅助清洗等非化学方法的作用机制。特别地，对于RO系统的浓水资源化处理，我们将探讨蒸发技术与零液体排放（ZLD）系统的集成设计。 第四章 吸附与离子交换技术：选择性去除的精细化 吸附过程的效率高度依赖于吸附剂的孔隙结构和表面化学特性。本章详细对比了活性炭（粉末状PAC与颗粒状GAC）的吸附动力学模型（如伪二级模型在实际运行中的应用局限）。我们侧重于离子交换树脂在重金属（如铬、镍）和特定阴离子（如硝酸盐、高氯酸盐）去除中的再生效率与树脂寿命评估。本章还将引入新型功能化吸附材料（如MOFs、功能化碳纳米管）在痕量污染物去除中的潜力分析。 第二部分：先进化学氧化与深度脱色技术 本部分重点讨论利用高活性自由基和氧化剂来降解或转化那些生物难降解、毒性高的有机污染物。 第五章 高级氧化过程（AOPs）的反应动力学与工程化 AOPs是应对新兴污染物和色度问题的关键。本章深入解析了芬顿（Fenton）反应、类芬顿反应中pH值、铁离子浓度与过氧化氢投加量的协同优化。针对臭氧氧化，本章讨论了臭氧与紫外光（O3/UV）、臭氧与双氧水（O3/H2O2）的协同效应，并着重分析了反应器设计对自由基驻留时间的影响。对于电化学氧化技术，本章详细阐述了DSA电极的制备与寿命评估，及其在废水深度处理中的电流密度与能耗曲线关系。 第六章 催化氧化与光催化降解机理 本章将催化剂的选择与结构性能紧密结合。重点分析了负载型二氧化钛（TiO2）在紫外照射下的量子效率，并探讨了通过掺杂改性（如N掺杂）来拓宽其吸收光谱至可见光范围的策略。对于多相催化氧化，本章阐述了如何通过精确控制载体孔径来提高催化剂的稳定性和污染物接触效率。此外，本章还讨论了处理高浓度难降解有机物时，催化反应器（如固定床反应器）的操作窗口。 第三部分：现代生物处理工艺的拓展与强化 本部分侧重于生物处理系统在应对高盐、高毒性或营养负荷波动大废水时的工程适应性。 第七章 厌氧生物处理的反应器创新与污泥调控 本章不再详述基础的UASB原理，而是集中于IC反应器（内循环厌氧反应器）的流态学分析与产酸产甲烷阶段的耦合控制。重点讨论了如何通过优化进水预处理和污泥循环比，来提高对工业废水（如酿酒、化工废水）的有机物容积负荷率。对于污泥膨化与丝状菌控制，本章提供了一套基于电子受体调控的现场干预方案。 第八章 活性污泥法的进阶控制与同步脱氮除磷 本部分对改良A/O、A2/O及MBR（膜生物反应器）的运行管理进行深度剖析。在同步脱氮除磷方面，重点讲解了内源呼吸速率对好氧/缺氧区转换精度的影响，以及如何通过精确控制回流比和排泥量来维持特定微生物群落的平衡。对于MBR，本章深入分析了膜组件的清洗策略、混合液悬浮固体浓度（MLSS）对膜通量的实际制约效应，以及如何通过气洗强度来控制膜表面剪切力。 第四部分：系统集成、风险评估与可持续性 本部分将前述技术进行整合，并从全生命周期的角度审视水处理系统的经济性与环境影响。 第九章 废水回用与分质处理的系统集成设计 本章探讨如何根据出水水质要求（如中水回用、景观用水、工艺用水）设计分质处理路径。我们将详细展示“预处理-生物处理-深度氧化-膜分离”这一主流组合工艺的流程优化逻辑。在废水资源化方面，本章着重分析了从浓水中回收特定化学品（如磷酸盐、硫酸盐）的工艺路线，以实现更高程度的物质循环利用。 第十章 水处理系统的过程控制与自动化 现代水厂的运行依赖于先进的自动化控制系统。本章详细阐述了在线水质监测仪表（如TOC、氨氮、ORP等）的校准维护与数据采集规范。重点介绍模型预测控制（MPC）在调节曝气量、投药量等关键参数中的应用，以应对进水负荷的快速波动。 附录：工程案例分析与常见故障排除 本附录精选了三个具有代表性的工业废水处理案例，分析了其工艺选择的合理性、运行中的关键瓶颈及其解决方案，并提供了一份针对膜污染、污泥沉降性差、pH失控等常见工程问题的快速诊断与应急处理手册。 --- 本书特点： 本书严格聚焦于工程实践、反应器设计参数的量化分析以及前沿技术的实际应用，避免了对微生物分类学或传统基础化学的繁琐叙述。内容结构清晰，侧重于如何从理论推导出可操作的工程解决方案，是面向环境工程、化学工程专业高年级学生及一线水处理工程师的实用参考书。

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老實說，剛開始接觸這領域的時候，面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）在這方面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，而是採取了「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刮刷頻率來控制膜厚，然後才深入探討涉及P-I曲線和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）系統時，在選配膜片結構和水力攪拌強度上，有了更紮實的理論依據，而不是單純套用廠商提供的參數。

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，大家都在談「循環經濟」和「資源回收」，微生物處理不再只是被視為污染物移除的末端手段，而是轉向能源和營養素的回收中心。本書的第三版，明顯加大了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回收為磷酸鹽資源，或是如何優化厭氧系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污水廠或進行舊廠升級改造時，提供了極大的參考價值。我們現在必須跳脫傳統的「三處理」思維，轉向「資源化」導向的設計，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，這本書在圖表和範例的設計上，展現了極高的用心程度。對於我們這些需要經常向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。書中對於典型活性污泥法的流程圖、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，它並非只是重複課文內容，而是經常設計成需要整合跨章節知識才能解決的實務問題。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系統，並計算其對下游硝化單元的影響。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☆☆☆☆☆

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合上的論述。以前我們討論微生物功能，很多時候只是停留在「這個菌可以分解那個污染物」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，我們導入了即時的分子標記技術，很快就鎖定了硝化菌群在不同水力停留時間下的分佈熱點，從而精確調整了曝氣量和基質投加點，效率提升了將近兩成。這種從宏觀操作到微觀機制的連貫性理解，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，尤其是在處理新興污染物和改善既有系統效率這方面，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了。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了不同底物進料（像是高濃度有機廢水或污泥）在不同操作參數下的反應機制，不只是停留在公式推導，更重要的是提供了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，我們過去常常為了維持甲烷菌的活性而小心翼翼地控制負荷率，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，這給了我們一個全新的嘗試方向。