《水处理膜过程污染机理及其控制》 - 孟凡刚、徐荣华、赵姗姗等著 - 化学工业出版社 - 香港大書城

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『簡體書』水处理膜过程污染机理及其控制

書城自編碼： 4111452
分類：簡體書→大陸圖書→工業技術→環境科學
作者：孟凡刚、徐荣华、赵姗姗等著
國際書號(ISBN)： 9787122356864
出版社：化学工业出版社
出版日期： 2025-04-01

頁數/字數： /
書度/開本： 16开釘裝：平装

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編輯推薦：

本书针对性强：重点针对水处理膜，结合新的研究手段更新了该领域的相关认识，可为MBR领域研究及工程技术人员提供有价值的参考。本书实用性强：本书根据MBR污水厂膜污染及特征分析，分享了水处理膜污染的机理及具体控制措施的多个案例，可供读者借鉴参考。

內容簡介：

本书以水处理中的膜污染为主线，主要介绍了天然有机物的膜污染行为与机理、生物大分子的膜污染行为与机理、膜污染的微生物生态机制和膜污染控制四个方面的内容，旨在深入解读水处理膜过程的污染机理及提出高效、绿色的膜污染控制方法，最终为膜工艺特别是膜生物反应器应用于水处理过程的节能降耗与可持续发展提供理论依据与技术支撑。本书具有较强的技术应用性和可操作性，可供从事废水处理及污染控制等的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、市政工程、生态工程及相关专业师生参阅。

關於作者：

孟凡刚，教授，博士生导师，广东省环境污染控制与修复重点实验室副主任，自2019年起担任Journal of Water Process Engineering（IF3.173）杂志的副主编。在大连理工大学获得环境工程专业博士学位（2007.4），随后在德国洪堡基金的资助下到柏林工业大学从事研究工作（2007.5-2018.12），于2009年5月到中山大学环境学院开展研究工作。工作期间，候选人曾获得国家自然科学基金优秀青年基金、面上项目和青年基金以及广东省自然科学基金杰出青年基金等项目的资助，主要围绕MBR膜污染的识别与控制和高效脱氮MBR技术的研发开展工作。

第1章概述 001
1.1 水污染及膜处理技术 001
1.2 膜生物反应器 002
1.2.1 膜生物反应器简介 002
1.2.2 膜生物反应器的应用与研究现状 003
1.2.3 膜生物反应器主要膜组件构型及其供应商 005
1.3 膜生物反应器膜污染评价与表征方法 009
1.3.1 膜污染评价方法 009
1.3.2 膜污染表征手段 011
1.4 膜生物反应器膜污染机理 013
1.4.1 膜污染类型及关键污染物 013
1.4.2 膜污染机理及其动态变化过程 014
1.5 膜生物反应器膜污染控制 015
1.5.1 膜污染影响因素 015
1.5.2 膜污染控制方法 016
参考文献 018
第2章腐殖酸的超滤膜污染行为 019
2.1 关键技术手段 019
2.2 Ca2 对HA 的UV-vis 吸收光谱的影响 020
2.3 UV-vis 光谱参数表征HA 膜污染行为 028
2.4 UV-vis 光谱特征参数表征膜出水中HA 分子量 032
参考文献 035
第3章自然光照对腐殖质膜污染行为的影响 036
3.1 关键技术手段 036
3.2 自然光照对HS 性质的影响 037
3.3 自然光照对HS 与Ca2 相互作用的影响 039
3.4 光照/ 遮光条件下HS 在超滤膜上的吸附情况 041
3.5 光照/ 遮光条件下HS 的超滤膜污染情况 042
参考文献 045
第4章 UV-vis 光谱在絮凝- 超滤过程中的应用 046
4.1 关键技术手段 046
4.2 氯化铝对DOM zeta 电位和尺寸的影响 047
4.3 氯化铝对DOM 的UV-vis 光谱特征参数的影响 048
4.4 铝絮凝对DOM 膜污染的影响 054
4.5 氯化铝对DOM 截留率的影响 059
参考文献 060
第5章 UV-vis 光谱表征超滤膜化学清洗效能 061
5.1 关键技术手段 061
5.2 NaClO 对AHA 溶液的UV-vis 和EEM 光谱的影响 062
5.3 NaClO 对AHA 膜污染物中含碳基团的影响 072
5.4 NaClO 对AHA 膜污染行为的影响 075
5.5 使用UV-vis 光谱特征参数评估NaClO 的清洗效能 078
参考文献 079
第6章生物大分子的分子尺寸特征 080
6.1 关键技术手段 080
6.2 BMM 在膜生物反应器中的浓度分布 082
6.3 BMM 的分子量分布 083
6.4 BMM 的荧光光谱特性 084
6.5 BMM 的核磁共振谱图 087
6.6 冻干BMM 的形态结构 089
参考文献 090
第7章生物大分子的蛋白质组学表征 092
7.1 关键技术手段 092
7.2 膜组件的运行情况 094
7.3 滤饼层的组成成分 094
7.4 滤饼层中蛋白质的表达 096
7.5 滤饼层中差异蛋白的识别 099
参考文献 103
第8章大肠埃希菌溶解性微生物产物的形成机制及膜污染行为 104
8.1 关键技术手段 104
8.2 SMP 的生化特性研究 105
8.2.1 大肠埃希菌的生长曲线 105
8.2.2 SMP 的UV-vis 检测分析 107
8.2.3 SMP 的液相色谱有机碳联用检测分析 109
8.2.4 不同碳源下SMP 中荧光组分的动态变化 110
8.2.5 SMP 在不同生长阶段的分子组成 113
8.3 SMP 的膜污染特性分析 116
8.3.1 膜污染特性 116
8.3.2 膜污染机理 118
8.4 SMP 在环境界面的吸附沉积行为 121
参考文献 122
第9章菌株胞外聚合物的官能团特征与膜污染行为 124
9.1 细菌特性与鉴定 125
9.2 菌株EPS 的红外光谱 127
9.3 纯培养菌株的膜污染潜能 128
9.4 钙离子介导的细菌膜污染行为 130
9.5 钙离子与细菌EPS 官能团的相互作用 131
参考文献 135
第10章混合菌生长周期对溶解性微生物产物的影响 137
10.1 关键技术手段 137
10.2 微生物生长状态对SMP 累积的影响 138
10.3 微生物生长状态对SMP 分子尺寸的影响 140
10.4 微生物不同生长期SMP 的荧光光谱性质 141
10.5 微生物不同生长期SMP 的产生潜能 143
参考文献 144
第11章基于三组分模型的生物大分子降解机制 146
11.1 关键技术手段 146
11.2 BMM 的生物降解过程 147
11.3 BMM 的降解动力学模拟 149
11.4 生物降解对BMM 分子尺寸的影响 149
11.5 生物降解对BMM 荧光组分的影响 151
参考文献 154
第12章基于活性连续体模型的溶解性微生物产物降解及微生物响应机制 156
12.1 关键技术手段 156
12.2 SMP 转化过程的活性连续体模型模拟 158
12.3 SMP 转化过程中的组分变化 160
12.4 SMP 转化过程中的微生物群落多样性和结构的响应 160
12.5 SMP 转化过程中的微生物群落组装 164
12.6 SMP 转化过程中的微生物种间作用 165
12.7 SMP 的反应活性与其微生物降解群落的相互作用 170
参考文献 173
第13章膜污染微生物群落的组装机制 177
13.1 关键技术手段 177
13.2 MBR 运行性能及膜污染变化 180
13.3 生物滤饼层的微生物组成与多样性 181
13.4 滤饼层微生物群落组装的确定性与随机性过程 185
13.5 滤饼层微生物生态网络的拓扑学特征 187
13.6 滤饼层微生物群落的关键物种 189
13.7 滤饼层微生物群落组装受多重因素的共同调控 192
参考文献 195
第14章好氧MBR 与厌氧MBR 膜污染行为的对比研究 197
14.1 AeMBR 与AnMBR 的运行效果及膜污染情况 198
14.2 污泥混合液不同组分的过滤性能及膜污染潜力 204
14.3 污泥上清液和膜污染物上清液的尺寸分布 205
14.4 膜表面有机物的官能团特征 207
14.5 膜表面微生物的微生物组成及溯源分析 208
14.6 膜表面滤饼层中微生物演替过程及种间相互作用 211
参考文献 215
第15章有机负荷率对AnMBR 游离菌及其膜污染行为的影响 218
15.1 关键技术手段 219
15.1.1 AnMBR 的搭建与运行 219
15.1.2 污泥上清液游离菌的荧光染色及显微观察 220
15.2 AnMBR 的运行效果 220
15.3 污泥上清液的尺寸分布及游离菌形貌 225
15.4 OLR 对游离菌的群落结构及生物演替的影响 227
15.5 不同OLR 下游离菌对于膜污染的影响 230
15.6 游离菌的微生物种间关系 232
参考文献 235
第16章实际MBR 污水厂的膜污染特性分析 237
16.1 膜组件TMP 变化情况 237
16.2 膜污染分析 239
16.2.1 膜丝SEM 表征 239
16.2.2 膜污染物组成及浓度 240
16.2.3 膜污染物显微红外表征 241
16.3 膜表面污染物的微生物特性 243
16.3.1 微生物多样性及其组成 243
16.3.2 微生物代谢功能特征 249
第17章化学清洗药剂对生物大分子理化性质和分子结构的影响研究 250
17.1 化学清洗剂对生物大分子流变性能的影响 250
17.2 化学清洗剂对生物大分子分子尺寸的影响 252
17.3 化学清洗剂对生物大分子表面电荷的影响 254
17.4 化学清洗剂作用下生物大分子的EEM 光谱 256
17.5 化学清洗剂作用下生物大分子的FTIR 光谱 257
17.6 化学清洗剂作用下生物大分子的XPS 光谱 260
参考文献 264
第18章 NaClO 对聚醚砜膜的作用机制 266
18.1 NaClO 清洗后PES/PVP 膜的ATR-FTIR 光谱 267
18.2 二维红外相关光谱揭示PES/PVP 膜的老化过程 269
18.3 NaClO 清洗后PES/PVP 膜的性能 277
18.4 NaClO 处理后PES/PVP 膜污染行为 278
参考文献 281
第19章 NaClO 对多糖的作用机制 283
19.1 NaClO 作用下海藻酸盐的FTIR 光谱 284
19.2 二维红外相关光谱揭示NaClO 对海藻酸盐的作用 285
19.3 NaClO 作用下海藻酸盐的膜污染行为 288
参考文献 292
第20章高频率低浓度NaClO 维护反洗对膜污染的控制 294
20.1 MBR 运行情况 295
20.2 TMP 动态变化 297
20.3 生物聚合物的变化 300
20.4 膜污染层微生物群落结构变化 301
20.5 膜性质的变化 302
参考文献 305
第21章 NaOH 在线化学反洗在膜污染控制中的应用 306
21.1 MBR 运行情况 306
21.2 NaOH 反洗对pH 值的控制 308
21.3 NaOH 反洗对膜污染的控制 309
21.4 反洗过程中膜污染物的脱落 311
21.5 NaOH 反洗对膜表面滤饼层组成的影响 312
21.6 NaOH 反洗对膜结构的影响 313
21.6.1 膜表面和截面的SEM 图 313
21.6.2 膜自身阻力的变化情况 314
21.6.3 膜表面FTIR 分析 314
参考文献 315
第22章群体淬灭细菌Rhodococcus sp. BH4 对生物膜生长的差异化作用 316
22.1 污泥分离菌株的生物膜 317
22.2 种间作用对生物膜生长及其组成的影响 317
22.3 Rhodococcus sp. BH4 对细菌生长速率的影响 321
参考文献 324
第23章生物相分离AnMBR 对游离菌的调控及膜污染行为的影响 326
23.1 关键技术手段 327
23.2 两相AnMBR 的运行效果 328
23.3 不同生物相污泥混合液过滤性能的差异 332
23.4 不同生物相污泥上清液的尺寸分布及游离菌的形貌特征 334
23.5 不同生物相污泥上清液游离微生物群落的差异 335
参考文献 340
附录 341
附录1 主要缩写对照表 341
附录2 膜生物反应器通用技术规范 343

內容試閱：

水环境中新污染物的去除、营养盐的回收、污水的再利用对我国生态文明建设具有重要战略意义。作为污水处理技术的先进代表——膜生物反应器（membrane bioreactor，MBR）技术近年来备受关注。MBR 采用膜分离装置取代传统生物处理工艺的二沉池，具有固液分离效果好、出水水质高、占地面积小、污泥产量低等优点，被广泛应用于污水厂的升级改造和新建工程。
MBR 在我国被广泛应用于市政污水、工业废水和垃圾渗滤液等多种污（废）水处理和再生工程中，其中在市政污水处理与再生中应用规模最大。据不完全统计，至2020年总处理规模超过2×107t/d。从世界范围来看，我国MBR的工程数量和处理规模均位居世界前列。目前，世界范围内超大型市政污水MBR共有64座，其中41座位于中国，总处理规模（峰值）达到9.478×106t/d，占比为62%。但在工程应用中，能耗高、成本高仍是制约MBR发展的瓶颈。其中，膜污染是导致MBR高能耗的主要原因。膜污染程度决定MBR的产水量、膜的清洗频率及更换频率等，被认为是影响MBR技术经济性的重要因素。因此，对MBR膜污染的识别、表征及控制是实现该工艺可持续发展的关键。
笔者及其团队一直从事MBR污水处理与资源化方面的研究工作，努力践行生态文明思想。研究内容覆盖天然有机物的膜污染行为与机理、生物大分子的膜污染行为与机理、膜污染的微生物生态学机制和膜污染控制。笔者及其团队在Environmental Science & Technology和Water Research等环境领域权威期刊发表论文160余篇，其中在Water Research先后发表2篇关于MBR膜污染的长篇综述文章（2009年、2017年），均入选了中国百篇最具影响国际论文。部分成果被列入国际水协会（IWA）和国际微生物生态学会（ISME）联合发布的研究报告——State of the Art Compendium Report on BioCluster Activities。膜污染的研究成果曾获广东省自然科学二等奖。基于多年的研究积累，笔者及其团队积极对接企业，开展了卓有成效的技术服务和工程应用，为我国MBR污水处理技术可持续发展做出了积极贡献。
本书是笔者及其团队10余年相关研究成果的总结，共有23章。第1章系统总结了MBR的研究及应用情况，概述了膜污染的表征和控制方法，第2～5章、第6～12章、第13～16章分别介绍了笔者及其团队在天然有机物、生物大分子和微生物的膜污染行为与机理方面的研究成果，第17～23章介绍了膜污染控制方面的研究成果。本书内容源于10余位研究生、博士生和博士后的研究工作，主要包括博士生周忠波、周铭浩、张绍青、徐荣华、余仲、姚元元，硕士生李丹怡，博士后高天宇、Naga Raju Maddela。在此对所有做出贡献的团队成员表示衷心感谢！
本书主要由中山大学孟凡刚、徐荣华和赵姗姗著。各章的文字撰写、校对和图表整理分工如下：第1章由孟凡刚、张绍青、徐荣华、赵姗姗、张文天著；第2～5章由孟凡刚、徐荣华、赵姗姗、齐继、周启程著；第6～8章、第11章、第17章、第18章、第20章、第21章由徐荣华、孟凡刚、赵姗姗、周忠波、傅悦、伍家杰著；第9～10章、第22章由赵姗姗、孟凡刚、徐荣华、陈妍希、黄梦真著；第12～13章由孟凡刚、徐荣华、赵姗姗著；第14～15章、第23章由徐荣华、孟凡刚、赵姗姗、姚元元、甘志浩著；第16章由孟凡刚、王德朋、徐荣华、赵姗姗、高天宇著；第19章由孟凡刚、余仲、徐荣华、赵姗姗著。另外，珠海市城市排水有限公司周赞民总经理、陈金灿高级工程师及珠海水控集团刘万里总工程师参与了第16章的具体研究和编写工作，对该章的结构、内容和文字进行了详细审查，提出了诸多宝贵意见，在此表示衷心感谢！
本书的主要研究成果得到了国家自然科学基金项目（批准号：21107144、51478487、51622813、51878675、32161143031、52200081、22376228）、国家重点研发计划国际合作重点专项（批准号：2017YFE0114300）、广东省自然科学基金杰出青年项目（批准号：2014A030306002）和高校基本科研业务费创新人才培育计划项目等的支持，在此深表谢意！在笔者及其团队科研攻关和成果转化与应用过程中得到了本领域专家学者、合作研发单位和技术应用单位的鼎力支持，在此一并表示感谢！本书的出版得到了珠海市城市排水有限公司委托课题“基于废旧膜材料强化污水内源反硝化的示范研究”的资助，在此表示衷心感谢！
由于时间仓促，加之笔者水平和认知所限，书中不足和疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。
著者
2024年1月于中山大学

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