全書共6章，涵蓋低濃度含氮廢水處理的多項技術：生物濾池技術、生態(tài)工程技術、微生物電化學法、微生物固定化強化技術以及利用微量物質(zhì)和活潑元素強化的微生物處理技術。
本書可供污水處理工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等學校環(huán)境工程、市政工程及相關專業(yè)師生參閱。

韓蕊教授，博士畢業(yè)于中山大學環(huán)境工程專業(yè)。2017年起受聘于大連海洋大學海洋與土木工程學院給排水教研室，副教授，研究生導師。 2005年至2016年12月，在環(huán)境保護部華南所歷任工程師、高工、土壤與水環(huán)境監(jiān)測技術研究室副主任。從事水土污染治理研究。主持和參加的各類縱向科研項目（縱向）21項（其中主持各類科技計劃項目8項。遼寧省農(nóng)業(yè)廳評審專家，獲大連市青年才俊稱號。

氮是地球上生命體的基本元素，但人類的過度生產(chǎn)活動改變了氮的自然循環(huán)過程。含氮廢水的過度排放導致氮在水環(huán)境中含量過多，形成了水體氮污染?！八A”和“赤潮”就是水體嚴重氮污染的體現(xiàn)，對人類健康的危害較大。含氮廢水來源廣泛，主要來自生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等過程。按照含有的氮化合物濃度高低可分為高濃度含氮廢水、中濃度含氮廢水、低濃度含氮廢水?？紤]到經(jīng)濟技術可行性，不同濃度含氮廢水的處理方法不同。對于高濃度含氮廢水，大多采用物化和生化方法相結(jié)合的工藝或者完全物化工藝；對于中濃度含氮廢水，大多采用物化和生化方法相結(jié)合的工藝；對于低濃度含氮廢水，更宜采用生化工藝。
當前污水中的中、高濃度含氮物質(zhì)排放在大部分地區(qū)已經(jīng)得到控制。然而，由于污水排放量大，即使符合排放濃度要求仍然會導致水體呈現(xiàn)持續(xù)性氮污染態(tài)勢。因此，進一步地提高污水排放要求在很多地區(qū)是十分必要的。對低濃度含氮廢水加強處理是目前污水處理領域的重要課題。
在現(xiàn)有工藝流程中增設新建深度處理設施、對現(xiàn)有工藝構(gòu)筑物進行改造或采用新工藝進一步提高氮的去除效果，是經(jīng)濟可行的辦法。由于低濃度含氮廢水多采用生化工藝，起作用的主要微生物參與進行氨化、硝化和反硝化過程，因此微生物處理和強化技術是否先進是影響生物系統(tǒng)除氮能力的關鍵。雖然人類已經(jīng)廣泛地認識和利用了微生物，但具有除氮功能的微生物并沒有完全被認識和有效地為人類服務。在生物反應器中很多影響微生物的因素還未知，如何調(diào)控微生物仍在不斷探索中。在探索過程中，不斷有新的微生物和氮轉(zhuǎn)化機制被報道出來，例如具有完整硝化功能的菌、具有硝化和反硝化兩種功能的菌、好氧反硝化菌等。這些新發(fā)現(xiàn)都為微生物處理和強化技術提供了基礎和新思路。因此，污水微生物處理技術的研究和發(fā)展對污水處理具有極為重要的作用。
本書具有較強的技術性和針對性，編寫過程中考慮讀者群的需要，在內(nèi)容表述上盡量做到通俗易懂、語言簡練，并結(jié)合生產(chǎn)實際，圖文并茂。本書第1章主要圍繞低濃度廢水處理技術進行概述，提出了低濃度含氮廢水新型生物處理技術和發(fā)展趨勢，以便讀者更好地理解當前技術前沿。第2章從生物反應器的構(gòu)造因素和運行條件闡述對生物濾池低濃度氮去除性能的影響，可為相關生物濾池研究設計提供思路和參考。第3章在探討生態(tài)工程處理低濃度含氮廢水的基礎上，重點闡述了人工濕地等生態(tài)工程技術在控制淡水和海水污染方面的技術研究，可為生態(tài)工程設計提供參考。第4章提出了基于微生物電化學方法的低濃度含氮廢水處理技術，微生物轉(zhuǎn)化氮污染物本質(zhì)上是微生物電化學機制，強化微生物電化學機制可以非常有效地提升除氮效果，本章內(nèi)容對淡水和海水中含氮物質(zhì)的去除均有論述，可為相關設計和研究提供參考。第5章論述了基于微生物固定化強化的低濃度含氮廢水處理技術，該技術通過外源添加功能微生物實現(xiàn)高效脫氮，本章內(nèi)容上偏重于對現(xiàn)有前沿技術的介紹、評述，并提出今后這些技術的主要發(fā)展方向，可為相關設計和研究提供參考思路。第6章論述了基于微量物質(zhì)和活潑元素的低濃度含氮廢水微生物處理強化技術，從微生物群體感應角度調(diào)控微生物量和群落以及鐵、硫增加電子供體和強化氮轉(zhuǎn)化過程角度闡述污水中含氮物質(zhì)的微生物強化技術，可為今后研究和實際應用提供參考。
本書涉及的研究內(nèi)容得到了國家自然科學基金項目（32273186、31702391）、遼寧省科技計劃項目（2021JH2/10200012）和遼寧省教育廳科研基金項目（LJCMZ20221099、LJCMZ20221103）等項目的資助。研究工作得到了浙江大學劉鷹教授的悉心指導。本書第1章、第2章、第3章的3.1、3.2、3.3節(jié)，以及第5章由韓蕊完成，其余由吳英海完成。研究生榮馨宇、李可心、衣隆強、馬洪婧、蘇鑫、周鵬、劉佩武、張瑞娜、周子豫、冉昊鑫、徐睿等為本書的實驗開展和數(shù)據(jù)整理做出了重要的貢獻。同時，在著寫過程中得到了很多專家和相關領導的大力支持。特別感謝江南大學劉和教授對本書框架的指導。本書引用了一些國內(nèi)外科研人員公開發(fā)表的文獻資料，在此一并表示感謝！
由于水平有限，內(nèi)容難免存在疏漏之處，懇請讀者批評指正。

韓蕊　吳英海
2024年6月

第1章　概述	001
1.1　低濃度含氮廢水	003
1.1.1　來源	003
1.1.2　特征	005
1.2　低濃度含氮廢水處理技術	006
1.2.1　物理法	007
1.2.2　化學法	007
1.2.3　生物法	009
1.3　低濃度含氮廢水新型生物處理技術與發(fā)展趨勢	010
1.3.1　新型生物處理技術	010
1.3.2　發(fā)展趨勢	013
參考文獻	014

第2章　基于生物濾池的低濃度含氮廢水處理技術	017
2.1　構(gòu)造因素對生物濾池低濃度氮去除性能的影響	019
2.1.1　濾料物理特性	019
2.1.2　濾料化學特性	021
2.1.3　生物濾池類型	023
2.2　運行條件對生物濾池低濃度氮去除性能的影響	025
2.2.1　溫度	025
2.2.2　pH值	025
2.2.3　DO	026
2.2.4　碳氮比	027
2.2.5　其他運行條件	028
參考文獻	031

第3章　基于生態(tài)工程的處理技術	035
3.1　人工濕地構(gòu)造及生物因素	037
3.1.1　不同構(gòu)造人工濕地處理性能	037
3.1.2　人工濕地微生物	039
3.1.3　人工濕地植物	041
3.1.4　人工濕地動物	043
3.1.5　尚需加強研究的關鍵技術問題	044
3.2　處理型河岸濕地污染治理技術	045
3.2.1　處理型河岸濕地技術的發(fā)展和應用	046
3.2.2　控污強化技術及機制研究	048
3.2.3　生物電化學耦合處理型河岸濕地技術	051
3.3　濱海圍灘水產(chǎn)養(yǎng)殖水污染的生態(tài)工程技術	054
3.3.1　生態(tài)透水壩處理技術概述	056
3.3.2　生態(tài)透水壩截污性能	057
3.4　復合人工濕地對氮的深度處理	061
3.4.1　ICW系統(tǒng)對氮的深度處理效果	062
3.4.2　復合人工濕地模型模擬及驗證	064
3.4.3　影響復合人工濕地氮處理效果的因素	066
3.4.4　復合人工濕地中微生物群落與理化因子的研究	070
3.4.5　復合人工濕地中植物對污染物去除的影響	086
參考文獻	100

第4章　基于微生物電化學方法的處理技術	109
4.1　微生物電解池反應器處理低濃度含氮廢水	111
4.1.1　電極對系統(tǒng)的氮去除效果的影響	111
4.1.2　離子半透膜對系統(tǒng)的氮去除效果的影響	113
4.1.3　電流密度對系統(tǒng)的氮去除效果的影響	114
4.1.4　微生物對系統(tǒng)的氮去除效果的影響	115
4.2　生物膜電極-人工濕地系統(tǒng)對低濃度含氮廢水的去除強化效果及機制	116
4.2.1　構(gòu)造因素	119
4.2.2　運行因素	122
4.2.3　微生物群落因素	125
4.3　生物膜電極-滲透系統(tǒng)處理污染海水的脫氮性能的強化及機制	128
4.3.1　生物膜電極-滲透系統(tǒng)中氮去除的強化效果	130
4.3.2　外加電壓對氮去除的影響	132
4.3.3　系統(tǒng)脫氮性能強化的微生物群落機制	134
參考文獻	137

第5章　基于微生物固定化強化的處理技術	141
5.1　微生物固定化技術處理含氮廢水研究進展	143
5.1.1　固定化微生物篩選	143
5.1.2　微生物固定化方法	145
5.1.3　微生物固定化載體選擇	146
5.2　吸附固定化菌株強化人工濕地-微生物電解池系統(tǒng)脫氮	149
5.2.1　吸附固定化脫氮功能菌株的選擇	151
5.2.2　反應器構(gòu)造對脫氮菌株在人工濕地-微生物電解池系統(tǒng)中定植的影響	157
5.2.3　運行條件	161
5.2.4　土著微生物對外源脫氮菌株的影響	166
5.3　包埋固定化菌株強化生物濾器系統(tǒng)脫氮	167
5.3.1　異養(yǎng)硝化-好氧反硝化細菌在廢水脫氮中的研究進展	167
5.3.2　高效耐鹽好氧反硝化復合菌劑組成及脫氮條件優(yōu)化	177
參考文獻	192

第6章　基于微量物質(zhì)和活潑元素的處理強化技術	205
6.1　外源酰基高絲氨酸內(nèi)酯對生物膜脫氮性能的影響與強化技術	207
6.1.1　外源性AHLs分子的多樣性及功能	208
6.1.2　外源性AHLs對微生物膜特性的影響	209
6.1.3　AHLs添加方法對生物膜脫氮性能的提升及影響因素	212
6.2　鐵元素對廢水中氮強化去除的微生物學機制與技術	217
6.2.1　微生物學機制	222
6.2.2　去除效果	233
6.3　硫元素對廢水中氮強化去除的微生物學機制與技術	239
6.3.1　微生物學機制	239
6.3.2　去除效果	240
參考文獻	243