本書以污泥中殘余絮凝劑對厭氧消化過程的影響及調控為主線，主要介紹了常見絮凝劑的功能特性以及在污水-污泥處理過程中的使用和殘余情況，從絮凝劑在厭氧消化系統(tǒng)中的遷移轉化出發(fā)，以含絮凝劑污泥厭氧消化系統(tǒng)宏觀處理效能、典型生化過程動力學、微生物群落特性等為基礎，多層次、多角度地闡明了絮凝劑在污泥厭氧消化過程的影響行為與作用機理及調控策略；最后進行了總結和趨勢分析。本書旨在形成一套較為完整的絮凝劑對厭氧消化影響與調控的科學理論與應用體系，以期為推動絮凝劑的研發(fā)、應用與生態(tài)風險防控、污水處理廠的資源和能源回收以及雙碳目標的實現(xiàn)做出貢獻,具有較強的科學嚴謹性、針對性和技術應用性，可供從事污水處理處置，污泥無害化、減量化、資源化等的工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等學校環(huán)境科學與工程、市政工程、生態(tài)工程及相關專業(yè)師生參閱。
1.專業(yè)性，針對絮凝劑在剩余污泥厭氧處理過程中的遷移轉化與影響進行了細致的研究，總結并梳理了相關理論與工程進展。2.實用性，本書針對絮凝劑造成的有害影響提出了相關靶向調控措施。3.參考性，本書可為日后的污泥消化系統(tǒng)的深度調控提供必要的理論依據(jù)和技術參考，提高污泥處理效率。
絮凝劑能夠通過壓縮雙電子層、吸附-電性中和、吸附架橋、網(wǎng)捕-卷掃等作用，使溶液中懸浮膠體或顆粒脫穩(wěn)、聚集、沉淀，在水處理領域得到廣泛使用，包括工業(yè)用水處理、給水凈化以及城市污水處理與處置。早在明朝《天工開物》中就有使用明礬作為絮凝劑用于凈水的記載，以絮凝劑為代表的水處理藥劑給人類生產(chǎn)生活帶來極大便利，在水污染治理、用水質量保證以及水資源可持續(xù)利用等方面發(fā)揮了極其重要的作用。在享受絮凝劑帶來的便利的同時，人們卻往往忽略了被沉淀和分離的固體物質（例如絮凝污泥）的去向及其對環(huán)境造成的影響。隨著我國雙碳目標的確立，減污降碳、節(jié)能降耗與資源回收成了全社會的廣泛議題，通過污泥厭氧消化等方式回收污水中的資源和能源被賦予了戰(zhàn)略性的意義。然而，實際污泥厭氧消化過程中資源和能源的回收效率并不理想，一定程度上阻礙了這一過程的應用與推廣。為提高污泥處理過程中資源和能源的回收效率，國內外研究大多聚焦于通過預處理提升污泥中有機物的溶出，以及探索利用厭氧消化中間產(chǎn)物如短鏈脂肪酸或者氫氣作為資源回收的可能性，但忽略了水處理環(huán)節(jié)中被大量添加、最終富集在剩余污泥之中的絮凝劑對污泥厭氧消化的影響。實際上，絮凝劑由于其自身特性，對消化反應器中有機物具有團聚作用，阻礙酶和有機基質的接觸，嚴重影響污泥厭氧消化過程的甲烷回收性能，且不同種類絮凝劑的絮凝性及其對微生物產(chǎn)生的毒性也各不相同。
湖南大學環(huán)境與工程學院王冬波教授及其團隊長期從事固體廢物尤其是城市剩余污泥的減量化、資源化和無害化處理處置等研究，從基礎理論、技術開發(fā)到工程應用等方面開展了一系列研究工作并取得了一些創(chuàng)新性成果。依托國家自然科學基金、湖南省杰出青年基金、湖南省科技重大專項等項目資助，團隊開展了大量關于污泥中殘余絮凝劑對厭氧消化過程的影響及調控等研究工作。基于此，王冬波教授科研團隊開始了本書的編著。本書首先系統(tǒng)論述了多種常見的有機/無機/復合型絮凝劑功能與特性，總結了絮凝劑在污水-污泥處理系統(tǒng)中的使用和殘余情況，結合目前剩余污泥厭氧消化處理現(xiàn)狀，闡明了絮凝劑在厭氧系統(tǒng)中的遷移與轉化情況；然后，根據(jù)厭氧處理系統(tǒng)宏觀處理效能、典型生化過程動力學、微生物宏觀與微觀特性以及絮凝劑遷移轉化等方面，多層次、多角度地論述了污泥中殘余絮凝劑對厭氧處理過程的影響行為與作用機理，在此基礎上探究了能夠實現(xiàn)絮凝劑有效降解/穩(wěn)定-絮凝劑不利影響有效控制-甲烷高效產(chǎn)生的多種絮凝污泥厭氧消化系統(tǒng)有效調控策略；最后，進行了結論總結和趨勢分析。本書試圖形成一套較為完整的絮凝劑對厭氧消化影響與調控的科學理論與應用體系，為推動絮凝劑的研發(fā)、應用、生態(tài)風險防控、污水處理廠的資源與能源回收以及我國雙碳目標提供理論依據(jù)、技術支撐和案例借鑒。
本書是集體勞動和智慧的結晶，全書由王冬波、伍艷馨、劉旭冉等編著，參與課題研究和本書資料搜集與整理的人員還有熊煒平、曾茁桐、譚小飛、張長、曾光明、符氣梓、李晨曦、楊靜楠、都明婷、何丹丹、盧琦、鄧倩、魯敏、吳超、王曼玉、楚驍?shù)龋ㄅ琶环窒群螅１緯诰幹^程中也得到了其他老師和同學們的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝！
限于編著者水平與編著時間，書中難免出現(xiàn)疏漏和不當之處，敬請各位讀者指正。
編著者
2022年10月
王冬波，博士、湖南大學環(huán)境科學與工程學院副院長、教授、博士生導師，湖南省科技創(chuàng)新領軍人才，湖南省自然科學一等獎獲得者。主要研究方向為水污染控制、污泥資源化、新污染物在環(huán)境中的影響等。研究成果發(fā)表學術論文140余篇（Environ. Sci. Technol. 5篇、Water Res. 28篇、中國百篇zui具影響國際學術論文2篇、ESI 1‰熱點論文18篇），發(fā)表論文被引用18000余次，h-index為73；獲授權國家發(fā)明專利15項；入選愛思唯爾中國高被引學者（2020、2021年度）、全球前2%科學家職業(yè)長期影響力榜單（2021、2022年度）；參與編寫英文著作2部；主持國家自然科學基金等10余項科研課題；擔任中國給水排水青年編委會副主任委員、Water期刊客座編輯等。作為技術負責人（或主要技術人員）主持/參與了多項實際污水（固體廢物）處理（處置）的設計、施工、現(xiàn)場調試與驗收工作。
第1章概述
1.1絮凝劑概況3
1.1.1無機絮凝劑3
1.1.2有機絮凝劑8
1.1.3復合型絮凝劑14
1.2絮凝劑在污水/污泥處理中的應用16
1.2.1絮凝劑在工業(yè)廢水處理中的應用16
1.2.2絮凝劑在給水系統(tǒng)中的應用17
1.2.3絮凝劑在城鎮(zhèn)污水處理中的應用18
1.2.4絮凝劑在城鎮(zhèn)污泥處理中的應用20
1.3絮凝劑在污泥中的殘余現(xiàn)狀23
1.3.1絮凝劑進入污泥的途徑23
1.3.2絮凝劑在污泥中的殘余23
1.4城鎮(zhèn)污泥厭氧消化處理現(xiàn)狀25
1.4.1污泥來源、性質與組成26
1.4.2污泥厭氧消化基本原理28
1.4.3污泥厭氧消化主要影響因素31
1.4.4污泥厭氧消化工程案例分析35
參考文獻39
第2章絮凝劑在厭氧消化系統(tǒng)中的遷移與轉化
2.1無機絮凝劑在厭氧消化系統(tǒng)中的遷移與轉化52
2.1.1無機絮凝劑在厭氧消化系統(tǒng)中的遷移52
2.1.2無機絮凝劑在厭氧消化系統(tǒng)中的轉化53
2.2有機絮凝劑在厭氧消化系統(tǒng)中的遷移與轉化55
2.2.1有機絮凝劑在厭氧消化系統(tǒng)中的遷移55
2.2.2有機絮凝劑在厭氧消化系統(tǒng)中的轉化56
參考文獻60
第3章絮凝劑對污泥厭氧消化處理效能的宏觀影響
3.1無機絮凝劑對污泥厭氧消化處理效能的宏觀影響63
3.1.1無機低分子絮凝劑63
3.1.2無機高分子絮凝劑66
3.2有機絮凝劑對污泥厭氧消化處理效能的宏觀影響71
3.2.1合成有機絮凝劑72
3.2.2天然有機絮凝劑79
參考文獻82
第4章絮凝劑對污泥厭氧消化的影響機理
4.1無機絮凝劑對污泥厭氧消化的影響機理86
4.1.1污泥厭氧消化累積產(chǎn)甲烷的動力學模擬86
4.1.2對中間生化過程的影響89
4.1.3對胞外聚合物組成的影響94
4.1.4對厭氧消化系統(tǒng)關鍵酶活性的影響96
4.1.5無機絮凝劑成分與演變產(chǎn)物的影響貢獻識別98
4.2有機絮凝劑對污泥厭氧消化的影響機理109
4.2.1污泥厭氧消化累積產(chǎn)甲烷的動力學模擬 109
4.2.2對中間生化過程的影響111
4.2.3對胞外聚合物組成的影響116
4.2.4對厭氧消化系統(tǒng)關鍵酶活性的影響118
4.2.5有機絮凝劑成分與其演變產(chǎn)物的影響貢獻識別119
參考文獻130
第5章絮凝劑對污泥厭氧消化中微生物生態(tài)的影響
5.1無機絮凝劑對微生物生態(tài)的影響135
5.1.1微生物多樣性135
5.1.2水解、酸化微生物135
5.1.3復雜有機物降解功能菌及其他菌種139
5.1.4古菌139
5.2有機絮凝劑對微生物生態(tài)的影響142
5.2.1微生物多樣性142
5.2.2水解、酸化微生物143
5.2.3復雜有機物降解功能菌145
5.2.4古菌146
參考文獻149
第6章含絮凝劑污泥厭氧消化過程的調控
6.1預處理調控152
6.1.1物理預處理152
6.1.2化學預處理165
6.1.3聯(lián)合預處理170
6.2過程調控175
6.2.1反應條件控制175
6.2.2時間控制176
參考文獻178
第7章結論與趨勢分析
7.1結論182
7.2優(yōu)勢及問題分析183
7.3趨勢分析185
參考文獻186
附錄
附錄1專業(yè)詞匯索引188
附錄2《污泥無害化處理和資源化利用實施方案》（發(fā)改環(huán)資〔2022〕1453號）188
附錄3《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理穩(wěn)定標準》（CJ/T 5102017）【節(jié)選】193
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