描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787122338655
1.每章主题相对独立，整体统一，读者可根据不同的参考需求进行阅读。
2.将吸附与生化作用结合起来，综合性强，填补了相关领域空白。
3.较强的专业深度，详细介绍了吸附生化耦合技术的数学模型。
4.译者分别为从事废水与给水处理工作的一线专家，适于国内专业读者阅读。
本书共十二章，内容包括水和废水处理：活性炭吸附历史回顾及其与生物工艺的耦合，水和废水处理中活性炭吸附基础，活性炭吸附与生化降解耦合废水处理工艺，活性炭对特殊污染物和废水的生物处理:小试和中试研究，活性炭吸附耦合生化处理工程案例，吸附生物降解耦合工艺污水处理模型，生物处理工艺中活性炭生物再生，给水处理中活性炭吸附生物降解耦合技术，BAC过滤对NOM、营养元素和微污染物的去除，给水处理厂BAC滤池应用实例，给水处理中的BAC过滤模型，结论与展望。
本书具有较强的技术性和可操作性，可供从事给水处理、污水处理等工程技术人员和科研人员参考，也可供高等学校环境工程、市政工程及相关专业师生参阅。
1水和废水处理：活性炭吸附历史回顾及其与生物工艺的耦合1
1.1活性炭的历史1
1.2活性炭的应用概述2
1.3活性炭在环境污染领域的应用3
1.3.1活性炭在给水处理中的应用3
1.3.2活性炭在污水处理中的应用4
1.3.3活性炭在其他污染治理中的应用4
1.3.4吸附生化耦合技术在水处理中的应用5
1.3.5耦合技术对其他污染物的强化去除6
参考文献7
2水和废水处理中活性炭吸附基础9
2.1活性炭9
2.1.1活性炭制备9
2.1.2活性炭特性10
2.1.3活性炭种类11
2.2吸附11
2.2.1吸附类型12
2.2.2吸附影响因素13
2.2.3吸附动力学15
2.2.4吸附平衡和吸附等温线17
2.2.5单组分/多组分吸附19
2.3水和废水处理中的活性炭吸附反应器21
2.3.1PAC吸附器21
2.3.2GAC吸附器21
2.4活性炭再生与活化27
参考文献28
3活性炭吸附与生化降解耦合废水处理工艺31
3.1二级与三级处理：生化、吸附单体工艺向耦合工艺的发展31
3.1.1活性炭在二级处理工艺中的应用32
3.1.2活性炭在三级处理工艺中的应用33
3.2吸附和生化去除耦合作用机理34
3.2.1有机物的主要去除机理34
3.2.2有机物/生物质/活性炭间的主要反应39
3.2.3污染物特性对其表现及去除的影响43
3.3颗粒活性炭（GAC）与废水生物处理技术的耦合44
3.3.1GAC反应器在废水处理中的地位44
3.3.2GAC反应器的生物活性44
3.3.3GAC向BAC的转化45
3.3.4BAC反应器中的主要反应进程47
3.3.5BAC反应器的种类48
3.4PAC与废水生物处理技术的耦合49
3.4.1一级连续流好氧PACT工艺49
3.4.2序批式PACT工艺52
3.4.3厌氧PACT工艺53
3.5PAC/GAC膜生物工艺53
3.5.1膜生物反应器（MBR）53
3.5.2PAC-MBR工艺53
3.5.3生物膜GAC过滤工艺——BioMAC工艺54
3.6耦合工艺的特色54
3.6.1活性炭强化有机碳的去除55
3.6.2活性炭强化硝化作用55
3.6.3活性炭强化反硝化作用57
3.6.4活性炭对无机物的作用57
3.6.5活性炭强化厌氧处理效果57
3.6.6活性炭生物污泥的特点58
3.6.7PAC对膜生物反应器的作用58
3.7PACT和BAC污泥的再生61
参考文献62
4活性炭对特殊污染物和废水的生物处理：小试和中试研究69
4.1工业废水的处理69
4.1.1制药废水的处理69
4.1.2造纸及纸浆废水的处理70
4.1.3炼油及石油化工废水的处理71
4.1.4纺织废水的处理72
4.1.5其他工业废水的处理72
4.2特殊化合物的去除75
4.2.1挥发性有机物（VOCs）的去除75
4.2.2酚类化合物的去除77
4.2.3药品和内分泌干扰物(EDC)的去除79
4.2.4杀虫剂和多氯联苯（PCBs）的去除79
4.2.5优先控制污染物的去除80
4.2.6染料的去除80
4.2.7二级处理出水中有机污染物的去除80
4.2.8其他化合物的去除81
4.3垃圾渗滤液处理82
4.3.1PACT工艺处理渗滤液83
4.3.2PAC-MBR工艺处理渗滤液85
4.3.3BAC工艺处理渗滤液86
参考文献87
5活性炭吸附耦合生化处理工程案例94
5.1PACT工程案例94
5.1.1PACT处理工业废水95
5.1.2PACT处理生活与工业混合废水100
5.1.3PACT处理垃圾渗滤液101
5.1.4PACT处理受污染地下水102
5.1.5PACT生活污水深度处理102
5.1.6PACT处理受污染雨水103
5.2BAC工程案例——以回用为目的的BAC过滤工艺103
5.2.1回用于农业灌溉103
5.2.2回用于饮用104
5.2.3回用于非饮用目的的其他用途104
参考文献105
6吸附生物降解耦合工艺污水处理模型107
6.1生物活性的GAC吸附剂模型107
6.1.1引言107
6.1.2炭颗粒表面生物膜的传质反应过程107
6.1.3与基本工艺相关的吸附生物降解耦合的优点114
6.1.4GAC/BAC反应器模型方法116
6.1.5包括吸附和生物降解的BAC反应器模型127
6.2PACT工艺的模型130
6.2.1PACT工艺中的质量平衡130
6.2.2PACT工艺中PAC质量平衡131
6.2.3PACT工艺中基质去除模型133
参考文献136
7生物处理工艺中活性炭生物再生139
7.1生物再生机理139
7.1.1基于浓度梯度的生物再生139
7.1.2基于胞外酶反应的生物再生140
7.1.3基于微生物驯化的生物再生142
7.2离线生物再生142
7.3PACT和BAC系统中的同步生物再生143
7.4吸附可逆性对生物再生效果的影响144
7.5其他影响生物再生的因素145
7.5.1生物降解能力146
7.5.2基质的化学性质147
7.5.3活性炭粒径147
7.5.4活性炭的孔隙度148
7.5.5活性炭的活化方式148
7.5.6活性炭的物理表面性质148
7.5.7脱附动力学149
7.5.8活性炭与基质的接触时间149
7.5.9浓度梯度和活性炭饱和度150
7.5.10生物浓度150
7.5.11溶解氧浓度151
7.5.12微生物种类151
7.5.13微生物代谢产物151
7.5.14多种底物的存在152
7.6生物再生效果的测定153
7.6.1评估吸附再生的程度154
7.6.2吸附等温线法155
7.6.3吸附容量法156
7.6.4溶剂萃取直接测量法156
7.6.5吸附生物降解对比分析法156
7.6.6生物降解产物法157
7.6.7好氧呼吸测量法157
7.6.8SEM检测158
7.7厌氧/缺氧系统中的生物再生159
7.8活性炭生物再生模型159
7.8.1同步生物再生模型160
7.8.2单组分系统生物再生模型160
7.8.3多组分系统生物再生模型166
7.8.4离线生物再生模型167
7.8.5生物再生动力学模型167
参考文献168
8给水处理中活性炭吸附生物降解耦合技术175
8.1引言175
8.2水处理生化过程原理175
8.3水处理中有机物的重要性176
8.3.1采用有机碳表示有机物176
8.3.2测定天然有机物中的可生物降解组分177
8.3.3不可生物降解溶解性有机碳(non-BDOC或NBDOC)179
8.3.4依据分子大小和化学性质分离天然有机物179
8.4传统水处理对NOM的去除180
8.4.1NOM去除理论180
8.4.2NOM去除程度181
8.5给水处理中的活性炭技术181
8.5.1粉末活性炭(PAC)的投加181
8.5.2颗粒活性炭(GAC)过滤182
8.6生物活性炭(BAC)过滤182
8.6.1BAC过滤的历史182
8.6.2臭氧与BAC联合184
8.6.3BAC在水厂中的应用情况184
8.7水的吸附和生物降解性184
8.7.1原水NOM184
8.7.2臭氧对NOM特性的影响185
8.7.3水中有机物吸附性能和生物降解性能的确定187
参考文献192
9BAC过滤对NOM、营养元素和微污染物的去除196
9.1有机物去除196
9.1.1主要机理196
9.1.2穿透曲线196
9.1.3BAC滤池的生物再生201
9.2BAC过滤效果的主要影响因素202
9.2.1GAC与其他滤料的比较202
9.2.2GAC的类型202
9.2.3空床接触时间(EBCT)和水力负荷(HLR)203
9.2.4滤池反冲洗204
9.2.5温度204
9.2.6残留氧化剂204
9.3BAC滤池的运行效果：有机物去除205
9.4BAC滤池的运行效果：营养物去除210
9.4.1BAC滤池内的硝化作用210
9.4.2BAC滤池内的反硝化211
9.5BAC滤池对有机微污染物的去除212
9.5.1水中的有机微污染物212
9.5.2本底NOM和有机微污染物的竞争212
9.5.3有机微污染物在预载GAC中的吸附213
9.5.4GAC特性对吸附的影响213
9.5.5BAC过滤对有机微污染物的吸附和生物降解214
9.5.6BAC过滤对消毒副产物及前驱物的去除217
9.6BAC滤池对离子污染物的去除219
9.6.1硝酸盐去除219
9.6.2溴酸盐去除219
9.6.3高氯酸盐去除221
9.7PAC和GAC在生物膜工艺中的集成222
9.7.1直接投加PAC至膜生物反应器222
9.7.2BAC过滤后接膜生物反应器222
9.8GAC用于地下水生物修复223
9.9BAC滤池中的生物特性223
9.9.1BAC滤池的微生物生态学223
9.9.2BAC滤池内的生物膜生长控制224
9.9.3BAC滤池内生物量和生物活性的确定224
9.9.4采用传统技术和分子生物学技术测定微生物225
9.9.5出水的微生物安全性226
参考文献227
10给水处理厂BAC滤池应用实例236
10.1BDOC和AOC作为配水管网生物再生潜能指标的限值236
10.2BAC过滤工程案例236
10.2.1德国Mülheim水厂236
10.2.2荷兰阿姆斯特丹Leiden水厂237
10.2.3法国巴黎郊区水厂238
10.2.4加拿大魁北克Ste Rose水厂238
10.2.5瑞士Zürich-Lengg水厂239
10.2.6荷兰阿姆斯特丹Weesperkarspel水厂239
10.2.7澳大利亚维多利亚州3座水厂241
10.3评价臭氧和BAC过滤的新方法241
10.4水源为地下水的BAC工程实例242
参考文献243
11给水处理中的BAC过滤模型245
11.1基质去除和生物膜形成245
11.2BAC过滤模型246
11.2.1侧重滤池内生物降解过程的模型247
11.2.2吸附和生物降解工艺集成模型253
11.2.3微污染物去除模型描述256
参考文献258
12结论与展望261
12.1PACT和BAC在污水和给水处理中的应用综述261
12.2去除机理和微污染物消除的研究前景262
12.2.1污水处理262
12.2.2给水处理264
12.3活性炭生物再生的研究前景265
12.3.1活性炭类型的重要性265
12.3.2活性炭生物再生266
12.3.3BAC物化再生267
缩略语表269
致谢274
索引275
本书的写作目的
本书的主题“吸附生化耦合水处理技术”，即利用活性炭的吸附作用强化生化处理效果，是一项非常有效的处理技术。
在教学研究的过程中，一方面,我发现关于纯吸附或者纯生化的书籍很多，但关于两者结合的专著却还是空白。同时我也发现即使是在水处理的著作中，关于粉末活性炭处理技术（PACT）和生物活性炭(BAC)详细论述的章节也寥寥无几。但是另一方面，关于PACT和BAC工艺，学术期刊上发表了很多非常有价值的成果，这些文章对工艺的方方面面都进行了探讨，遗憾的是，到目前为止还没有一部关于吸附和生化耦合技术的综合性专著。因此，最初为了我自己研究的便利，我萌发了撰写这么一部书的想法，并得到了zgür Akta（本书的共同作者）的支持。我们写这部书最直接的目的就是为读者呈现一部关于PACT和BAC目前研究成果的合集。
在本书的撰写过程中，我们做了细致的文献调研，从20世纪70年代到现在，文献时间跨度40年。正因为如此，本书涉及的范围也非常广，讨论了吸附生化耦合技术在水处理流程中的位置、污染物的去除过程、去除效果强化的机理、该系统可去除的污染物种类以及该工艺的其他优势。需要强调的是，要想深入地理解这一耦合过程，只关注去除效果和去除机理是远远不够的。因此本书还花了很大的篇幅探讨该技术的数学模型，包括PAC悬浮生长体系和GAC附着生长体系。应该说，从污染物去除过程和模型建立两个角度来分析会更加全面和深刻。
作为一本专业书籍，本书主要面向的是有环境科学与技术背景的读者，尤其是应具备吸附和生化处理相关的知识储备，准备从事相关工作的研究人员或工程技术人员。当然，本书的部分章节也可以作为化工或环境专业研究生的教材或参考书。
希望本书能给学术界和工程界的读者带来一些帮助。对于主要从事机理研究的学术界而言，本书关于该技术在实际工程中应用的相关章节可能会引起您的关注。对于主要关注效果的工程师而言，本书可以给出一个全面、系统的机理上的解释。对于从事活性炭相关研究和实践的读者来讲，本书也会是一个有益的参考资料。
本书的结构
第1章简述了活性炭的发展历史及其在水和废水处理领域的应用，并简要介绍了吸附生化耦合处理技术。
第2章为导论，介绍了吸附原理和吸附系统在水处理和废水处理中的应用。由于现有文献对吸附基本原理已经做了非常翔实的论述，因此本章重点介绍了吸附反应器的基础知识，这些反应器在吸附生化耦合系统中也是非常重要的。
第3章到第7章主要研究在废水处理过程中活性炭吸附生化耦合处理工艺。
第3章论述了活性炭在生物废水处理中的耦合应用。本章首先重点介绍了在废水处理过程中从吸附到并行吸附和生物去除的进程，对该耦合工艺的主要机制进行了详细阐述。在此基础上，讨论了该耦合系统在有机物质去除、挥发性污染物去除、硝化、反硝化、厌氧消化等多个工艺过程的优势。本章还讨论了活性炭对生物污泥的影响。根据基本机理，讨论了目前将活性炭吸附和生物去除的优点集成在一个工艺单元中的两个基本过程：悬浮式生长PACT工艺和附生式BAC过程。另外，本章还涉及了膜生物反应器（MBR）与活性炭的耦合工艺。
第4章着重探讨了活性炭在生物去除污染物中的作用，主要是实验室和中试规模研究的结果。本章重点介绍了在各种类型废水，如工业废水和垃圾渗滤液中污染物以及某些特定化合物的去除效果，这些废水含有许多抑制性的、有毒的、缓慢降解或不可生物降解的污染物。
继第4章之后，第5章介绍了在实际废水处理中PACT和BAC的应用案例。
第6章讨论了吸附和生物耦合处理系统的建模。鉴于吸附和生物去除之间的相互作用非常复杂，本章从传质、生物降解和吸附过程的相关背景知识入手，分别论述了附着生长（BAC工艺）和悬浮生长（PACT工艺）两种耦合过程的数学模型。
第7章涉及活性炭的生物再生，这是所有耦合系统中非常重要的现象。生物再生被定义为微生物对活性炭的吸附能力的恢复过程，以提供进一步的吸附。本章对颗粒活性炭(GAC)和粉末活性炭(PAC)生物再生的各个方面以及生物再生的机理模型进行了全面分析。
本书的第二部分，第8～11章主要针对饮用水处理，重点讨论了活性炭吸附与生物耦合工艺的应用。
第8章阐述了在水处理中采用生物工艺的基本原理，重点介绍了生物活性炭（BAC）过滤的发展和作用。讨论了天然有机物（NOM）在给水处理中的重要性。本章还详细介绍了臭氧氧化的重要性，臭氧氧化是在BAC过滤之前常用的处理步骤。讨论了原水和臭氧水的吸附和生物降解潜力，这些特性对后续的BAC过滤有很大影响。
第9章介绍了BAC过滤过程中NOM、营养物质以及各种有机和无机微污染物的去除。从污染物去除机理和去除效果两个角度进行了论述。本章还介绍了BAC过滤器的生物量的特性和测定以及成品水的安全性。
第10章讨论了BAC过滤技术在给水中的工程应用。本章首先讨论了影响水在管网中生物稳定性的相关因素。本章介绍了多个实际水处理厂的案例，列出了相关有机和无机污染物能够去除的程度。
第11章讨论了给水处理中BAC过滤的建模。由于第6章已经详细讨论了传质、生物降解和吸附的基本原理，本章仅涉及与给水处理有关的具体问题。本章概述了给水生物过滤模型，及其用于NOM和微污染物去除的情况。
第12章是结论与展望，回顾了本书中讨论的一些重要问题，并指出了在水和废水处理耦合系统中需要进一步研究的方向。
对读者的建议
本书试图将每一章视为一个相对独立的主题，同时又不损害整个主题的统一。 因此，几乎所有的章节都经常需要对其他章节进行交叉引用。但考虑到并非所有章节都是每个读者所必需的，因此提出以下阅读建议。
如果读者只想简单了解下水和废水处理过程中吸附技术的一般概念和历史演进过程，也许看第1章就足够了。
第2章介绍了吸附的基本原理以及吸附剂在水和废水领域的应用。它可以独立于其他章节来阅读，非常适合只对吸附感兴趣，而不太关心生物过程的读者。
第3章是理解后续各章的关键，强烈建议对耦合吸附和生物去除的机制和协同作用感兴趣的读者对其进行认真阅读。
读者如果只对废水处理感兴趣，并且专注于耦合吸附和生物去除的操作和实践方面，则只需阅读第2～5章。
为了进一步了解耦合吸附和生物去除的机理和数学模型，建议读者参阅第6章和第7章，分别讨论耦合系统的建模和活性炭的生物再生。
对给水处理过程中活性炭吸附与生物过程有兴趣的读者可参阅第8～11章。当然，对这些读者来说，首先阅读第3章是很有必要的。
第8章提供了给水处理中BAC过滤的一般信息，第9章则进一步进行了论述。对BAC过滤的实际应用感兴趣的读者应参阅第10章，对给水的BAC过滤的数学公式感兴趣的读者可认真阅读第11章，并与第6章进行对照阅读。
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