基礎(chǔ)篇
第一章微生物能源概論2
1.1能源微生物的種類3
1.1.1產(chǎn)液體燃料微生物3
1.1.2產(chǎn)氣體燃料微生物5
1.1.3電活性微生物6
1.2微生物能源的發(fā)展現(xiàn)狀及展望8
1.2.1世界微生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀8
1.2.2中國微生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀8
1.2.3中國微生物能源發(fā)展展望9
思考題9
參考文獻9

第二章微生物能源轉(zhuǎn)化方式及培養(yǎng)模式11
2.1微生物能源轉(zhuǎn)化方式11
2.1.1光合微生物能源轉(zhuǎn)化方式12
2.1.2非光合微生物能源轉(zhuǎn)化方式13
2.1.3半人工光合轉(zhuǎn)化15
2.2微生物培養(yǎng)模式16
2.2.1懸浮式培養(yǎng)17
2.2.2生物膜式培養(yǎng)19
2.2.3微生物生長關(guān)鍵影響因素21
2.3微生物生長特性預(yù)測22
2.3.1微生物生長動力學(xué)22
2.3.2微生物生長數(shù)值模擬23
思考題25
參考文獻25

第三章微生物能源轉(zhuǎn)化過程中的多相流動27
3.1懸浮式反應(yīng)器內(nèi)的多相流動27
3.1.1懸浮式反應(yīng)器的基本原理和主要類型28
3.1.2懸浮式反應(yīng)器內(nèi)多相流動的基本理論29
3.1.3懸浮式反應(yīng)器內(nèi)流動特征及其影響因素30
3.1.4多相流動對懸浮式反應(yīng)器性能的影響31
3.2生物膜式反應(yīng)器內(nèi)的多相流動33
3.2.1生物膜式反應(yīng)器的基本原理和主要類型34
3.2.2生物膜式反應(yīng)器內(nèi)的流動特征及其影響因素35
3.2.3多相流動對生物膜式反應(yīng)器性能的影響38
3.3固定化細胞顆粒填充床反應(yīng)器內(nèi)的多相流動39
3.3.1固定化細胞顆粒填充床反應(yīng)器的基本原理39
3.3.2固定化細胞顆粒填充床反應(yīng)器內(nèi)的流動特征及其影響因素41
3.3.3多相流動對固定化細胞顆粒填充床反應(yīng)器性能的影響41
3.4微生物膜懸浮顆粒流化床反應(yīng)器內(nèi)的多相流動42
3.4.1微生物膜懸浮顆粒流化床反應(yīng)器的基本原理42
3.4.2微生物膜懸浮顆粒流化床反應(yīng)器內(nèi)的流動特征及其影響因素43
3.4.3多相流動對微生物膜懸浮顆粒流化床反應(yīng)器性能的影響44
3.5本章小結(jié)44
思考題45
參考文獻46

第四章微生物能源轉(zhuǎn)化過程中的能量傳遞48
4.1光合生物反應(yīng)器內(nèi)的光傳輸與衰減48
4.1.1光與光合生物細胞的相互作用50
4.1.2光生物反應(yīng)器內(nèi)的光傳輸與衰減53
4.2微生物能源轉(zhuǎn)化過程中的能量轉(zhuǎn)移與電子傳遞56
4.2.1光合系統(tǒng)內(nèi)的電子傳遞56
4.2.2微生物的種間電子傳遞61
4.2.3微生物電化學(xué)轉(zhuǎn)化中的電子傳遞64
思考題65
參考文獻66

第五章微生物反應(yīng)器內(nèi)多相能質(zhì)傳輸及轉(zhuǎn)化特性67
5.1微藻光生物反應(yīng)器內(nèi)的能質(zhì)傳輸及轉(zhuǎn)化67
5.1.1光合作用驅(qū)動的光能傳輸及轉(zhuǎn)化68
5.1.2氣相CO2的傳輸及轉(zhuǎn)化71
5.1.3無機營養(yǎng)鹽的傳輸及轉(zhuǎn)化74
5.1.4能質(zhì)傳輸及轉(zhuǎn)化的協(xié)同作用76
5.2光發(fā)酵制氫反應(yīng)器內(nèi)的能質(zhì)傳輸及轉(zhuǎn)化76
5.2.1光發(fā)酵過程中的光能傳輸及轉(zhuǎn)化77
5.2.2有機底物的傳輸及轉(zhuǎn)化77
思考題79
參考文獻80


應(yīng)用篇
第六章微藻光合固定煙氣二氧化碳及能源利用技術(shù)82
6.1煙氣氛圍對微藻固碳的挑戰(zhàn)82
6.1.1高濃度CO2的影響82
6.1.2酸性氣體SOx的影響83
6.1.3重金屬及其他因素的影響85
6.2高效固碳藻種的選育86
6.2.1自然篩選86
6.2.2誘變育種87
6.2.3馴化育種88
6.2.4代謝和基因工程89
6.3煙氣碳傳輸強化89
6.3.1強化氣泡停留時間90
6.3.2強化氣液混合91
6.3.3優(yōu)化曝氣方式92
6.4優(yōu)化培養(yǎng)條件94
6.4.1調(diào)控培養(yǎng)環(huán)境酸堿度94
6.4.2優(yōu)化光照條件95
6.4.3調(diào)控營養(yǎng)供應(yīng)95
6.4.4優(yōu)化微藻培養(yǎng)工藝流程97
思考題98
參考文獻98

第七章固碳微藻生物質(zhì)分離及液態(tài)生物燃料制取100
7.1微藻生物質(zhì)分離與采收101
7.1.1微藻采收101
7.1.2微藻脫水111
7.2微藻油脂提取113
7.2.1微藻破壁技術(shù)113
7.2.2油脂提取117
7.3微藻生物質(zhì)液態(tài)生物燃料轉(zhuǎn)化119
7.3.1酯交換119
7.3.2熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程122
7.4微藻固碳及能源化的工程應(yīng)用前景及展望122
7.4.1生物燃料生產(chǎn)成本122
7.4.2微藻生物質(zhì)能源前景與展望125
思考題126
參考文獻127

第八章微生物厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫烷氣技術(shù)128
8.1厭氧發(fā)酵底物來源128
8.1.1有機廢水128
8.1.2固體廢棄物129
8.2原料的預(yù)處理131
8.2.1物理方法預(yù)處理131
8.2.2化學(xué)方法預(yù)處理133
8.2.3物理化學(xué)方法預(yù)處理134
8.2.4生物方法預(yù)處理136
8.2.5聯(lián)合預(yù)處理137
8.3暗發(fā)酵產(chǎn)甲烷137
8.3.1暗發(fā)酵產(chǎn)甲烷影響因素137
8.3.2暗發(fā)酵產(chǎn)甲烷電子傳遞路徑140
8.4光發(fā)酵制氫142
8.4.1光發(fā)酵制氫影響因素143
8.4.2光發(fā)酵產(chǎn)氫反應(yīng)器145
8.4.3光發(fā)酵產(chǎn)氫研究展望146
8.5光-暗耦合多級發(fā)酵產(chǎn)氫烷應(yīng)用與展望147
8.5.1暗-光耦合發(fā)酵產(chǎn)氫主要影響因素147
8.5.2暗-暗耦合發(fā)酵產(chǎn)氫烷研究進展149
8.5.3多級耦合發(fā)酵產(chǎn)氫烷前景及展望151
思考題152
參考文獻152

第九章光合細菌生物膜光發(fā)酵制氫技術(shù)155
9.1光合細菌生物膜的形成及發(fā)展155
9.1.1光合細菌的運動及其生物膜成膜過程影響因素155
9.1.2光合細菌生物膜的支撐載體與反應(yīng)器157
9.2基于光纖技術(shù)的生物膜在線測量及調(diào)控159
9.3光合細菌生物膜在污水處理中的應(yīng)用161
9.3.1光合細菌與微藻的相互作用關(guān)系162
9.3.2菌藻共生生物膜去除污染物的作用原理163
9.3.3菌藻共生生物膜污水處理反應(yīng)器164
9.4本章小結(jié)166
思考題166
參考文獻167

第十章微生物電化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)168
10.1微生物燃料電池168
10.1.1微生物燃料電池的工作原理168
10.1.2微生物燃料電池的分類170
10.1.3微生物燃料電池的性能影響因素171
10.1.4微生物燃料電池的COD去除和電能回收174
10.2微生物電解池及電合成系統(tǒng)175
10.2.1工作原理175
10.2.2電極結(jié)構(gòu)及材料176
10.2.3固碳產(chǎn)甲烷微生物電合成系統(tǒng)中的關(guān)鍵步驟及影響因素180
10.2.4陰極電位及外加偏壓對微生物陰極電子傳遞特性的影響181
10.3微生物電化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)應(yīng)用182
10.3.1微生物燃料電池應(yīng)用183
10.3.2微生物電解池及電合成系統(tǒng)應(yīng)用184
思考題185
參考文獻185