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第1章 生物膜的结构与功能1

1．1 生物膜的结构与功能1

1．1．1 生物膜的结构以及非均匀生物膜的概念2

1．1．2 非均匀生物膜内的底物浓度变化曲线4

1．1．3 非均相生物膜内的流体动力学5

1．1．4 非均匀生物膜内的传质7

1．1．5 生物膜的重现及非均匀性的量化8

1．2 生物膜的物理化学性质10

1．2．1 EPS对生物膜的作用及物理化学性质10

1．2．2 生物膜的吸附特性14

1．2．3 生物膜的光学性质16

1．3 生物膜形成的结构要素17

1．3．1 生物膜存在的普遍性17

1．3．2 环境因素对生物膜形成的影响18

1．3．3 基因表达对生物膜形成和进化的影响22

1．3．4 环境因素和基因表达的综合影响23

1．4 附着细胞的基因表达25

1．4．1 报告基因25

1．4．2 用lacZ作为生物膜活性的报告基因26

1．4．3 用lux基因作为生物膜活性的报告基因27

1．4．4 用gfP基因报告生物膜活性28

1．5 生物膜细菌间的质粒传递30

1．5．1 什么是质粒，它们是如何在细菌种群中传播的30

1．5．2 质粒的保持31

1．5．3 生物膜中质粒的转移33

1．5．4 结论38

参考文献38

第2章 生物膜的定性和定量观察方法与技术52

2．1 废水生物膜EPS的提取及定量52

2．1．1 EPS的提取方法53

2．1．2 EPS的定量55

2．1．3 细胞溶解56

2．1．4 应用举例57

2．2 微电极及管式反应器59

2．2．1 Clark型氧微电极简介59

2．2．2 生物膜管式反应器简介61

2．2．3 生物膜管式反应器在生物膜研究中的应用62

2．3 激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）66

2．3．1 生物膜的显微观测技术简介66

2．3．2 激光共聚焦扫描显微镜的发展67

2．3．3 共聚焦成像67

2．3．4 激光共聚焦显微镜的优点与缺点68

2．3．5 激光共聚焦技术68

2．3．6 激光共聚焦扫描显微镜在生物膜研究中的应用70

2．4 分子生物学技术71

2．4．1 荧光原位杂交技术72

2．4．2 终端限制性片断长度多态性73

2．5 生物膜数学模型74

2．5．1 数学和生物学的关系74

2．5．2 数学模型和数学建模75

2．5．3 如何将数学模型应用于复杂的生物膜研究77

2．5．4 生物膜研究的工具79

2．5．5 早期观察和模型79

2．5．6 标准扩散-反应模型81

2．5．7 生物膜模型研究中面临的挑战82

2．5．8 对结构异质性的建模84

2．5．9 生物膜模型未来的发展方向86

参考文献86

第3章 废水处理生物膜工艺98

3．1 废水处理生物膜中的微生物相98

3．1．1 细菌98

3．1．2 真菌99

3．1．3 藻类99

3．1．4 原生动物99

3．1．5 后生动物100

3．2 生物滤池100

3．2．1 普通生物滤池101

3．2．2 高负荷生物滤池105

3．2．3 厌氧生物滤池109

3．2．4 曝气生物滤池111

3．3 生物转盘117

3．3．1 好氧生物转盘117

3．3．2 厌氧生物转盘（RBC）120

3．4 淹没式生物滤池121

3．4．1 构造与特征121

3．4．2 设计与计算123

3．5 生物流化床125

3．5．1 两相生物流化床125

3．5．2 三相生物流化床127

3．6 移动床生物膜反应（MBBR）129

3．6．1 构造与特征130

3．6．2 净化效能131

3．7 复合式生物膜反应器132

3．7．1 活性污泥-生物膜反应器132

3．7．2 序批式生物膜反应器（SBBR）133

3．7．3 附着生长污水稳定塘135

参考文献135

第4章 新型生物膜工艺的研究与开发138

4．1 高效生物流化床反应器138

4．1．1 高效复合式生物流化床反应器的强化除氨启动研究139

4．1．2 运行条件对内循环生物流化床运行效果的影响157

4．1．3 内循环生物流化床同步硝化反硝化动力学分析163

4．1．4 内循环生物流化床同步硝化反硝化机理探讨166

4．1．5 内循环生物流化床处理高氨氮废水亚硝化过程研究167

4．1．6 内循环生物流化床生物膜形态观察178

4．1．7 流化床反应器硝化微生物分子生物学研究178

4．2 特殊网状生物转盘195

4．2．1 转盘的快速启动195

4．2．2 装置的运行情况196

4．2．3 网状生物转盘对不同浓度污水的处理198

4．2．4 网状生物转盘同步除C和N的研究204

4．2．5 网状生物转盘动力学分析212

4．3 接触氧化生物滤池216

4．3．1 实验用水及来源216

4．3．2 实验装置与仪器216

4．3．3 接触氧化组合过滤工艺预处理受污染高浊度河水219

4．3．4 接触氧化组合过滤工艺对松花江源水的预处理225

4．3．5 曝气生物滤柱前投加混凝药剂对浊度去除影响229

4．3．6 实验过程中生物滤池颤蚓增长现象的观测233

参考文献236