本書是一部關(guān)于污水生物處理能量計量與評估分析的專著，以污水生物處理微生物代謝化學(xué)計量學(xué)和代謝能量學(xué)為基礎(chǔ)，重點闡述污水生物處理工藝的熱力學(xué)基礎(chǔ)與微生物物質(zhì)-能量代謝偶聯(lián)的微觀本質(zhì)；詳述污水生物處理過程能質(zhì)的宏觀規(guī)律和污染物化學(xué)能高效定向轉(zhuǎn)化的原理與途徑；提出污水處理廠能效評估方法和自給能污水處理廠數(shù)學(xué)模型。結(jié)合我國區(qū)域氣候特征，開展不同氣候區(qū)污水處理廠自給能的可行性評估，揭示污水廠能源自給潛力的地理空間分布，提出污水處理零能耗實現(xiàn)碳中和的工藝調(diào)控與優(yōu)化途徑。
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作為通訊作者、第一作者發(fā)表論文45篇，其中SCI檢索37篇（Q1區(qū)28篇）、EI檢索5篇；其他核心期刊檢索3篇。
目錄
第1章 污水生物處理微生物化學(xué)計量學(xué) 1
1.1 理論化學(xué)需氧量與電子當(dāng)量 2
1.2 微生物細(xì)胞的經(jīng)驗化學(xué)計量式 2
1.3 基質(zhì)分配和化學(xué)計量學(xué)的細(xì)胞產(chǎn)率 4
1.3.1 基于基質(zhì)分配及基于化學(xué)計量學(xué)的細(xì)胞產(chǎn)率 4
1.3.2 基于微生物能量學(xué)估算實際產(chǎn)率 6
1.3.3 污水處理工藝中的細(xì)胞產(chǎn)率 8
1.4 生物處理工藝化學(xué)計量學(xué) 9
1.4.1 好氧活性污泥工藝化學(xué)計量學(xué) 10
1.4.2 自養(yǎng)硝化化學(xué)計量學(xué) 12
1.4.3 異養(yǎng)反硝化化學(xué)計量學(xué) 13
1.4.4 厭氧消化化學(xué)計量學(xué) 13
術(shù)語表 14
第2章 污水生物處理微生物代謝能量學(xué) 17
2.1 微生物代謝能量學(xué)基本概念 17
2.1.1 電子與能量載體 17
2.1.2 微生物代謝的能量特征 18
2.2 微生物代謝的能量反應(yīng) 27
2.3 微生物代謝的總反應(yīng) 30
2.4 微生物代謝反應(yīng)的自由能 34
2.5 微生物代謝的熱力學(xué)描述 36
2.5.1 基于電子當(dāng)量的熱力學(xué)描述 36
2.5.2 基于生物體碳元素物質(zhì)的量的熱力學(xué)描述 40
2.6 污水處理生物體系的能量遷移 42
2.6.1 熱力學(xué)平衡與自由能 43
2.6.2 能量代謝的動態(tài)平衡 44
2.6.3 物質(zhì)代謝過程中的能量遷移 45
術(shù)語表 46
第3章 污染物化學(xué)能及其定向轉(zhuǎn)化 49
3.1 污水生物處理工藝的熱力學(xué)基礎(chǔ) 49
3.1.1 污水生物處理過程熱力學(xué)基本概念 50
3.1.2 熱力學(xué)第一定律與焓 51
3.1.3 熱力學(xué)第二定律與熵 54
3.2 污水中污染物化學(xué)能(焓) 56
3.2.1 熱力學(xué)“死態(tài)”與化學(xué)能 56
3.2.2 基準(zhǔn)物和元素的化學(xué)焓 59
3.2.3 有機物質(zhì)化學(xué)焓的估算法 60
3.3 理想功與損耗功的概念 61
3.4 污染物化學(xué)?與分析模型 62
3.4.1 ?的概念與組成 62
3.4.2 ?與理想功 64
3.4.3 熱量?與有機物質(zhì)化學(xué)? 64
3.4.4 ?分析模型 69
3.5 污染物化學(xué)能與理論需氧量的關(guān)系 75
3.5.1 化學(xué)焓與理論需氧量的定量關(guān)系 76
3.5.2 化學(xué)?與理論需氧量的定量關(guān)系 77
3.6 污染物化學(xué)能高效定向轉(zhuǎn)化 80
3.6.1 不同電子受體能量傳遞效率 80
3.6.2 不同電子受體的污泥產(chǎn)率計算 82
術(shù)語表 87
第4章 城市污水處理廠能耗與能效評價 92
4.1 城市污水污泥元素特征與分析 92
4.1.1 城市污水污泥元素測試方法 92
4.1.2 城市污水污泥元素特征分析案例 97
4.2 城市污水污泥熱值特征與分析 106
4.2.1 城市污水污泥熱值分析方法 106
4.2.2 案例城市污水污泥熱值特征 109
4.2.3 案例污水處理廠污水污泥含能構(gòu)成分析 120
4.3 污水處理工藝能量平衡與能效評價 121
4.3.1 能耗研究的評價指標(biāo) 121
4.3.2 污水處理能量分析模型 122
4.3.3 污水處理工藝能量分析案例 126
4.3.4 基于能量分析的工藝節(jié)能優(yōu)化 147
術(shù)語表 164
第5章 基于微生物代謝的零能耗污水處理與模型 169
5.1 零能耗污水處理的概念及碳流分析 169
5.2 零能耗污水處理模型構(gòu)建 172
5.2.1 零能耗污水處理模型構(gòu)建思路與方法 173
5.2.2 零能耗污水處理模型的數(shù)學(xué)推導(dǎo) 174
5.3 零能耗污水處理的可行性分析 177
5.3.1 零能耗污水處理的評估 177
5.3.2 零能耗污水處理的溫室氣體減排潛力 186
5.3.3 零能耗污水處理模型的工程意義 187
5.4 基于零能耗評估的中國零能耗城市污水處理廠地理分布 189
5.4.1 案例城市污水處理廠及其特征 189
5.4.2 我國城市污水COD特征與能量回收潛力 193
5.4.3 城市污水處理能耗影響因素分析 195
5.4.4 不同區(qū)域零能耗污水處理實現(xiàn)的潛力 200
5.4.5 我國污水處理廠能量回收優(yōu)化策略 203
術(shù)語表 204
參考文獻 207
附錄A 式(3.55)的推導(dǎo) 217
附錄B 案例城市污水處理廠的工藝特征參數(shù)表 219
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