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第一章绪论
随着科学技术的发展，人口的增加，人类活动对自然环境的不良影响就显现出来，环境污染就是这种不良影响的突出表现！人类认识环境，揭示环境污染发生的机理、环境对污染的自净机制以及污染的工程治理与环境修复过程中，都不可避免的应用的各种各样的微生物。本章节主要介绍了微生物的种类、环境问题、发展简史以及微生物分类鉴定等内容。
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●1.1环境问题与微生物
环境问题是随着人类文明的进步及工农业的发展伴生的一种负效应。在本专题，我们将学习从环境问题入手，探讨其解决策略。
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●1.2什么是微生物
微生物世界千奇百怪，包括具有细胞的微生物和不具备细胞结构的微生物即病毒两大类群。通过本专题，探究微生物类群及其分类地位。
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●1.3环境微生物学研究任务
环境微生物学是微生物学的分支。在本专题，我们将从研究对象及研究任务两个方面了解学习环境微生物学的任务。
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●1.4微生物学的发展简史
微生物学的发展经历了史前期、初创期、奠基期、发展期和成熟期。在本专题中，了解伟大的科学工作者在微生物学发展过程中做出的巨大贡献。
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●1.5通用分类单元
本专题主要介绍了种以上的系统分类单元、学名表示方法及种以下的几个分类词。
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●1.6三域学说
20世纪70年代末，美国伊利诺斯大学的C.R.Woese根据16S rRNA提出生物的三域学说，本专题就Woese的这一重大发现进行了介绍。
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第二章原核微生物
原核微生物没有真正的细胞核，包括真细菌和古生菌。真细菌种类有细菌（狭义）、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体和立克次氏体。这些微生物生存环境广泛，在自然界的物质循环和环境保护中起着非常重要的作用。
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●2.1细菌（bacteria）狭义的细菌
细菌（狭义）是一类具有单细胞结构的原核生物，有球状、杆状和螺旋状。有些细菌能够引起人类和其他生物的疾病，也有很多细菌对环境治理有着积极的作用。本节介绍了细菌的基本构造、特殊结构，另外对缺少细胞壁的一类群进行了介绍。
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●2.2古生菌
古生菌是一类不同于真细菌和真核生物的一个类群，像产甲烷菌和大多数嗜极菌如极端嗜盐菌、极端嗜热菌等。古生菌在很多结构上即生理生化方面都与细菌不一样。是一类非常有发展前景的微生物。本节主要介绍了古生菌与细菌的差异。
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●2.3蓝细菌
废水处理过程中，原生动物占具有举足轻重的地位。通过本专题，探究原生动物种类、特征及其在废水处理过程中的作用。
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●2.4放线菌
放线菌是一类呈菌丝状生长和孢子繁殖的一类陆生性较强的原核生物。放线菌广泛分布在含水量较低、有机物 丰富的呈微碱性的土壤中，泥土中所特有的土腥味，主要由放线菌产生的土腥霉素所引起，在环境保护、提高土壤肥力即自然界物质循环中起着重要作用。本节内容主要介绍了放线菌的形态特征。
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第三章真核微生物
真核微生物包括真菌（酵母菌、霉菌、蕈菌）、显微藻类、原生动物以及微小的后生动物。本章重点介绍了酵母菌及霉菌的结构。
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●3.1酵母菌——单细胞真菌
酵母是一类营养细胞为单个细胞的真菌，能够发酵糖。本节主要介绍了酵母菌细胞的形态特点及其生活史。
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●3.2菌丝体的特化形态
霉菌是呈菌丝生长的真菌，类属鞭毛菌亚门、接合菌亚门、子囊菌亚门、担子菌亚门以及半知菌亚门。生活史包括无性生殖和有性生殖，会产生各种各样的子实体。本节重点介绍了菌丝体特化的形态，这是与其生存有直接关系的一些结构，也是适应环境的结构特点。
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●3.3原生动物
废水处理过程中，原生动物占具有举足轻重的地位。通过本专题，探究原生动物种类、特征及其在废水处理过程中的作用。
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●3.4微型后生动物
微型后生动物广泛存在于天然水体、潮湿土壤、水体底泥和污水生物处理构筑物中，主要有轮虫、线虫、寡毛虫、浮游甲壳动物及苔藓动物等。本专题，将学习以上几种生物的结构特征。
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●3.5藻类
藻类在植物学中被列为藻类植物，它们的大小和结构差异极大。是一种最原始的植物，没有根茎叶等器官的分化，各种藻类要么是单细胞浮游个体，要么是同类细胞的“有序堆积”。本专题，我们将学习藻类的分类及一般特征。
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第四章病毒
病毒是介于生物与非生物之间的一类特殊的生命形式，包括真病毒（简称病毒）和亚病毒两大类。病毒不具有细胞结构。体外不具有生命现象，只有侵染进入其他生物的细胞后，才具有生命特征。本章介绍了病毒的形态结构、增殖方式以及温和噬菌体。
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●4.1病毒——一类特设的生命形式
病毒（真病毒）的基本结构包括核心和蛋白质衣壳，本节主要介绍了病毒的结构及对称形式
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●4.2病毒的繁殖过程
病毒不具备细胞形态，所以它不能像细菌那样以二分裂方式进行无性繁殖，也不能如动物般进行有性生殖。它的繁殖非常特殊，需要借助于生物细胞的繁殖体系进行增殖，本节主要介绍了病毒增殖的具体过程。
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●4.3温和噬菌体
根据病毒进入机体是否立即引起细胞的裂解死亡，分为烈性噬菌体及温和噬菌体。温和噬菌体进入机体后，会整合到寄主细胞的染色体上，随着机体细胞的繁殖而繁殖。这个过程与烈性噬菌体之间有何差异，请认真学习本节内容。
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第五章微生物的生理
微生物同其他生命体一样，同样需要营养物质进行新陈代谢，本章介绍了微生物的营养要素；同时介绍对不同的微生物的分离培养所需要的培养基。微生物吸收营养的方式包括自由扩散、促进扩散、主动运输与基团转位等。
根据微生物对碳源、能源以及氢供体的不同，分为光能自养菌、光能异养菌、化能自养菌及化能异养菌等。它们的生物氧化方式多种多样，主要包括有氧呼吸、无氧呼吸、发酵等方式对营养物质进行氧化，其产能方式包括底物水平磷酸化、氧化磷酸化、光合磷酸化等方式。其中嗜盐菌的视紫菌膜的光合磷酸化是微生物所特有的一种产能方式。 -
●5.1微生物的六大营养要素
地球上的生命体组成基本类似，微生物虽然比较低等，但其对营养物质的需求与其他生命体并无不同，本节主要介绍了微生物所需要的六大营养要素，同时也介绍了微生物的营养类型。
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●5.2微生物的培养基
培养基为微生物提供理想的人工培养环境，是进行微生物生命活动规律的研究和微生物制品生产的根本。培养基的种类和基本组分有哪些，如何配置？本专题将带领大家一起学习这一内容。
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●5.3选择、鉴别和加富培养基
环境工作者需要从不同的生境中分离获得纯培养，所以所用的培养基非常重要，本节课从功能上介绍了三种类型的培养基。
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●5.4微生物营养与污水处理的关系
废水生物处理是废水处理的有效措施。本专题中，将学习微生物净化水质的三种主要方式以及废水中的营养物质的高低与污泥微生物生长之间的关系。
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●5.5基团转位
微生物吸收营养的方式与其他生物一样，包括单纯扩散、促进扩散、主动运输及基团转位。其中基团转位仅在微生物中发现，是一种比较特殊的物质转运方式，本节介绍了基团转位的过程及机理。
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●5.6生物氧化脱氢途径
微生物在摄取养分的同时，将环境中的物质进行转化。营养物质的分解过程主要是氧化过程。本专题中，将学习微生物脱氢的四种主要途径。
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●5.7有氧呼吸
微生物在氧化底物过程中，电子经呼吸链，将电子交给最终电子受体——氧、无极氧化物或内源性中间代谢物。全部的化能自养菌和部分的化能异养菌都可以氧作为电子受体，这就是有氧呼吸。本节介绍了有氧呼吸的内涵及产能方式和机理。
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●5.8无氧呼吸
微生物在氧化底物的过程中，将电子和氢转移给氢受体。根据氢受体的不同，生物氧化可分为三种类型：有氧呼吸、五氧呼吸和发酵。本专题，将介绍微生物的几种无氧呼吸类型。
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●5.9发酵
化能异养菌在氧化底物后，将电子交给了某一代谢中间产物，这就是发酵。微生物的代谢途径多种多样，其产物也会不同。根据发酵产物，可分为同型酒精发酵、同型乳酸发酵、丙酸发酵、混合酸发酵等。本节以EMP出发的酒精发酵为例，介绍了发酵的内涵。
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●5.10硝酸盐呼吸
硝酸盐呼吸是无氧呼吸的一个类型，污水处理过程中硝酸盐呼吸是一个重要的过程，也是氮循环中的一个重要环节。本节介绍了硝酸盐呼吸的内涵以及涉及的微生物种类及机理。
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●5.11化能自养菌产能代谢
化能自养菌是以无机物进行产能代谢的一类微生物，本节介绍了几种化能自养菌类型及产能机理。
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●5.12嗜盐菌与紫膜光合磷酸化
嗜盐菌属古生菌，其细胞膜上分布有细菌视紫红质，使之能利用光能及在膜两侧产生质子动势，质子回流过程中即产生ATP。这是目前最简单的一种产能方式，本节介绍了嗜盐菌及其紫膜光合磷酸化机理。
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第六章微生物的生长繁殖及控制
研究微生物离不开微生物的生长、繁殖及其控制。本章介绍了微生物纯中分离的方法、典型细菌生长曲线以及控制微生物生长的抗代谢药物——磺胺的杀菌机理。
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●6.1涂布平板法
涂布平板法和平板划线法是细菌分离培养的重要手段，其中涂布法还能用于微生物的计数。本节介绍了涂布平板发的基本过程和原理。
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●6.2细菌生长曲线
利用微生物进行环境治理过程中，需要了解微生物的基本生理性状，其中微生物的生长特性是一项比较重要的指标。本节介绍了细菌生长曲线的测定方法及特征
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●6.3磺胺类药物杀菌机理
本介绍了抗代谢药物——磺胺的杀菌机理。
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●6.4连续培养
微生物的研究和应用过程中，主要采用两种培养方式，批示培养和连续培养。连续培养需向培养容器中连续流加新鲜培养液，从而使微生物的液体培养物长期维持稳定、高速生长状态的一种溢流培养技术。本专题，将介绍连续培养的两种方式及相关技术。
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●6.5影响微生物生长的主要因素
废水生物处理过程中，有很多因素会影响到微生物的处理效果。本专题中，将介绍影响微生物的几个主要因素，以及相对应的解决措施。
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●6.6热灭菌
微生物的研究过程需要纯培养，故针对微生物研究过程中相关的器皿需要进行无毒处理。本专题，将介绍控制微生物的四种主要措施，并详细介绍热灭菌原理及几种常用方法。
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第七章微生物遗传与变异
基因重组是微生物遗传育种的基础，其方式包括转化、接合以及转导。本章重点介绍了以上三种方式，同时对微生物遗传育种的基本操作技能：影印平板法的基本原理进行了介绍。
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●7.1转化
自然界中存在很多游离的核酸分子，微生物处于感受态时，就会将其吸收整合到自身的染色体上，经复制后形成了新的转化子。本节介绍了这一转化过程及其机理。
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●7.2接合
接合被认为是细菌的有性生殖。它涉及两个细菌之间遗传物质的传递，也是环境工作者在对微生物的遗传改造过程中喜欢应用的一种方式。本节介绍了接合的几种方式。
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●7.3普遍转导
有些病毒，如噬菌体可以侵染细菌，它们在增殖过程中，可携带宿主部分核酸进入新的宿主，这一过程可形成遗传物质的重组。这种方式即转导。转导分为普遍转导和局限转导。本节介绍了普遍转导过程。
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●7.4影印平板法
微生物的突变和育种是进行突变株或工程菌筛选的主要内容。其中影印平板法是一种比较经典操作方法，本节主要介绍了这一方法的操作过程。
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●7.5艾姆斯试验
1975年，B.N.Ames经过十余年努力，建立Ames试验并不断发展和完善，被广泛应用于环境监测、食品等行业。本专题，将介绍艾姆斯试验的基本原理和方法。
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●7.6菌种保藏
菌种保藏是微生物研究过程中最基本的技能。本专题，将介绍几种常见的菌种保藏方法以及注意事项。
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第八章微生物生态
微生物在自然界中处于分解者的位置，在物质循环过程中起着举足轻重的作用。正是因为如此，环境工作者利用微生物进行了三废处理及污染土壤、水域的治理与维护。本章介绍了土壤中的微生物，并对水体自净的过程、发光细菌、水华进行了介绍。
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●8.1微生物与环境之间的关系
介绍了生物间的相互关系，便于理解活性污泥中微生物之间的相互关系。
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●8.2生态系统
本专题，介绍有关微生物生态系统的一些基本知识。
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●8.3土壤中的微生物
土壤是微生物最适合生存的环境，土壤中的微生物类群有哪些？其功能如何，这是本节的主要内容。
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●8.4土壤污染与土壤生物修复
随着环境污染的加剧，土壤污染现象不容忽视。当土壤污染超过了土壤自净能力时，需要环境工作者进行认为干预，本专题中，将介绍土壤的污染源以及土壤生物修复的基本方法。
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●8.5固氮微生物
有些微生物在生长过程中，可直接将大气中的N2转化为自身生长所需的营养物质。自然界中很多微生物都具有固氮的能力，本专题，将介绍固氮微生物的类型及固氮机理。摄取N素的时候。
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●8.6水体自净
自然水体都具有自净能力，这一过程是如何进行的，其微生物原理如何，本节内容重点阐述上述内容。
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●8.7污染水体的微生物生态
当过量有机物质排入河流或湖泊后，将引起水质的污染，其水体中的微生物种类和数量将发生很大的变化。本专题，将介绍河流的污化系统以及水体邮寄污染指标。
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●8.8发光细菌
环境生物监测手段发展较快，本节介绍了发光细菌在环境监测中的原理
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●8.9蓝藻水华
水华的危害众所周知，其危害藻类如何？爆发分为哪些阶段？本节内容将一一阐释。
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●8.10细菌光合作用
光合作用是地球上进行的最大的有机合成反应。细菌、古生菌以及藻类都能够进行光合作用。本专题，将介绍光合细菌的产能机制。
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●8.11空气微生物的检测
空气的清洁程度，主要取决于空气中微生物的种类和数量。本专题，将介绍空气微生物的几种常用方法。
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第九章微生物在物质循环中的作用
碳素、氮素、硫素、磷素等物质是组成生命体的重要元素，多种微生物参与了物质循环过程。本章重点介绍了碳素循环、氮循环以及硫循环。
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●9.1碳素循环
碳素，是组成生物体的重要元素，其环境中的碳素主要包括碳的固定、有机物矿化作用、产甲烷作用以及甲烷氧化作用。本节内容对有机物的矿化作用进行了详细的介绍。
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●9.2氮循环
氮素是生物体蛋白质、核酸等重要物质的组成成分氮素循环过程中包括了很多阶段，如生物固氮、硝化作用、同化性硝酸盐还原作用、氨化作用、铵盐同化作用、异化性硝酸盐还原、反硝化作用以及亚硝酸氨化作用等。其中，硝化作用和反硝化作用中，参与的微生物发挥了极其重要的作用。本节内容重点介绍氮循环中的几个过程及参与的微生物。
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●9.3硫循环
硫素循环包括了同化性硫酸盐还原作用、脱硫作用、硫化作用、异化性硫酸盐还原作用、易化型硫还原作用等。硫素在环境中如何循环的？其微生物在硫循环中参与的环节有哪些？本节内容作了详细的介绍。
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●9.4磷素循环
磷是不可再生资源。在土壤中，主要以含磷有机物、无机磷化合物以及还原态PH3 （磷化氢）3种状态存在。微生物想要摄取磷素，需要将含磷有机物和不溶性的磷酸钙等进行转化，才能够被微生物吸收。本专题，将介绍微生物这一转化过程。
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第十章废水生物处理的微生物学原理
废水生物处理是借助微生物使废水得到净化的一类方法和过程。在废水生物处理装置中，微生物主要以活性污泥或生物膜的形式存在，本章节就这一问题的相关内容进行介绍。
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●10.1生物处理基本原理
废水生物处理的净化原理概括来讲，就是通过微生物酶的作用，将废水中的污染物氧化分解，主要归纳为三个连续的阶段，即徐宁吸附作用、氧化作用和沉淀作用。
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●10.2微生物的生长规律和生长环境
废水生物处理过程中，微生物的生长阶段与单批培养类似，但其影响因素更多。本专题就废水生物处理过程中微生物的生长规律进行介绍。
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●10.3活性污泥的形状、组成及评价
活性污泥法最早与1914年由英国人Arderm和Lockett创建，随着对生物反应和净化机理广泛深入的研究，该方法在生产应用技术上不断的改进和完善。本专题，将介绍活性污泥中的微生物种类及评价方法。
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●10.4活性污泥常见问题与对策
在活性污泥法污水处理工艺运行过程中经常会出现污泥膨胀、污泥上浮、污泥泡沫等问题，导致出现污水处理效率降低、出水不达标等一系列问题。污水处理过程中管理非常重要，本专题总结了活性污泥法运行过程中的6大常见问题以及对策，具有很强的实用价值。
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●10.5生物膜法的基本原理
随着污水处理技术的发展，生物膜法日益被人们广泛利用。本专题，主要介绍了生物膜处理废水的原理、特征及生物膜中的生物类群。
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●10.6厌氧生物处理原理
厌氧生物处理具有节能、运转费低、产沼气能源等特点，被广泛应用于高浓度有机废水的生物处理。本专题重点介绍了厌氧生物处理的基本原理。
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第十一章废水生物脱氮除磷
氮和磷是生物的重要营养来源，但是，水体中过多的氮、磷将引起水体富营养化，不但影响人类生活，还严重影响了工农业的圣战。故废水的脱氮处理技术需要不断的完善。本章节主要介绍了生物脱氮除磷的基本工艺流程。
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●11.1生物脱氮原理
污水生物处理中氮的转化主要包括同化、氨化、硝化和反硝化作用。废水中的氮污染物的去除主要是通过硝化和反硝化作用。本专题重点介绍这一过程以及环境影响因素。
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●11.2生物脱氮工艺
废水生物脱氮系统中，不但要除去含碳有机物，还要将废水中的有机氮、氨氮通过生物硝化反硝化作用转化为氮气，最终从废水中除去。本专题就脱氮的基本理论和技术进行逐一介绍。
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●11.3生物除磷
普通废水生物处理过程中，微生物除去的磷约占19%，残留在水中的磷量还相当高，古需要除磷工艺进一步处理。本专题就生物除磷的生物学原理、聚磷细菌及工艺进行了详细的介绍。
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●11.4同步脱氮除磷
随着对水质处理程度要求的加强，单纯的脱氮技术或除磷技术不能适应新的水环境质量标准。因此，开发出一系列的同步脱氮除磷的处理技术 。本专题针对这一问题，介绍了主要工艺有厌氧—缺氧—好氧（A2O）工艺、Bardenpho工艺及UCT工艺等。