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1　绪论1

1.1　水力发电与水能利用新方向1

1.1.1　水能利用发展简史1

1.1.2　水力发电的特点1

1.1.3　水能利用新方向2

1.2　势能大气复氧开发的方式2

1.2.1 山区或丘陵区开发2

1.2.2　平原地区或城市河流开发4

1.3　势能大气复氧开发实践的进程4

1.3.1　萌芽阶段4

1.3.2　浮动生物滤清器阶段5

1.3.3　生物氧化发生器阶段5

1.3.4　势能大气复氧的形成及完善5

2.1.1　短管的水力计算9

2.1　管流、孔口和闸孔出流9

2　水利学科基础9

2.1.2　孔口出流12

2.1.3　闸孔出流及堰流15

2.2　虹吸理论应用21

2.2.1　虹吸管的管径选择21

2.2.2　虹吸管的水力计算22

2.2.3　虹吸形成与进水流量的关系23

2.2.4　虹吸管的口径选择23

2.3　渗流理论24

2.3.1　达西定律24

2.3.2　颗粒级配水力学28

2.3.3　井点与集水廊道29

2.4　水电站尾水管原理的应用32

2.4.1　尾水管的作用32

2.4.2　尾水管形状和尺寸的选择33

2.4.3　尾水管用于虹吸管的效果34

2.5　地转力36

2.5.1　大气西风环流36

2.5.2　水流的地转力39

2.5.3　地转力对虹吸尾水管的影响39

3　环境学科基础41

3.1　污水生物处理方法简介42

3.1.1　概述42

3.1.2　活性污泥法体系44

3.1.3　生物膜法体系55

3.1.4　自然生物处理法65

3.2　对流扩散理论68

3.2.1　静水环境中的分子扩散69

3.2.2　流动水体中的分子扩散70

3.2.4　平流紊流扩散基本方程的解析解72

3.2.3　紊流情况下的扩散72

3.2.5　扩散器的研究74

3.3　生态学中的岛屿生物群集模型75

3.3.1　基本概念75

3.3.2　生物栖息地及岛屿76

3.3.3　岛屿生物群集模型78

3.4　生态食物链79

3.4.1　污水处理系统中的生态食物链79

3.4.2　水环境中的生态食物链79

3.5　生物分相理论82

3.5.1　河流水体中的生物分相82

3.5.2　河流中的生物分相试验85

3.5.3　厌氧反应器中的生物分相87

3.6　微生物反应动力学88

3.6.1　有机污染物降解一级动力反应88

3.6.2　有机污染物降解二级动力反应91

3.7　突破二级动力反应的音障93

3.7.1　二级动力反应的起动和音障93

3.7.2　恢复地表水Ⅲ类的音障95

3.7.3　突破“音障”的研究97

4　势能大气复氧理论100

4.1　大气复氧双膜理论100

4.1.1　道尔顿气体分压定律100

4.1.2　亨利定律101

4.1.3　大气复氧双膜理论102

4.2　势能大气复氧的复氧过程106

4.2.1 污水生物处理中的大气复氧106

4.2.2　鼓风曝气的大气复氧110

4.2.3　生物转盘大气复氧112

4.2.4　势能大气复氧的复氧过程114

4.3　势能大气复氧的计算问题126

4.3.1　势能大气复氧数学模型127

4.3.2　势能大气复氧数值解144

4.3.3 工程实践中的近似估算151

4.4　势能大气复氧污水处理设计154

4.4.1 势能大气复氧污水处理工艺流程154

4.4.2　天然河流的势能利用156

4.4.3　水泵提升的势能利用159

4.5　势能大气复氧的建筑结构160

4.5.1　生态床结构161

4.5.2　增氧机的虹吸管结构161

4.5.3　集水廊道的作用161

4.5.4　生态草皮的结构162

4.5.5　二沉池和调节池（或泵前池）结构162

4.6.1　势能大气复氧的费用函数163

4.6　势能大气复氧最优化设计163

4.6.2　势能大气复氧的目标函数169

4.6.3　动态规划法求最优解169

5　生产应用实例178

5.1 萌芽阶段——被动生物转盘设计与运行178

5.1.1　前人研究的总结178

5.1.2 被动生物转盘研究的指导思想180

5.1.3　试验装置180

5.2　浮动生物滤清器阶段181

5.2.1　第二代产品浮动生物滤清器182

5.2.2　浮动生物滤清器的完善183

5.3　生物氧化发生器阶段186

5.3.1　在河南漯河肉罐头厂的应用186

5.3.3　河海大学小型设备的应用187

5.3.4　在广西武鸣淀粉厂的应用187

5.3.2　在江苏省海安县曲塘镇大陈村的应用187

5.3.5　在无锡梅园水厂的应用188

5.4　造纸黑液氧化塔阶段189

5.5　厌氧／增氧滴滤池阶段193

5.5.1　重要结论193

5.5.2　厌氧／增氧滴滤池194

5.6　势能增氧生态床（草皮）196

5.6.1　既无“滴”又无“滤”也无“池”的意义196

5.6.2　势能增氧196

5.6.3　生态床197

5.6.4　增氧生态草皮197

5.6.5　扬州煤气总公司污水处理工程197

5.6.6　南京建邺区泵站河道管理处黑色河水变清处理工程197

5.6.7　白鹭洲公园小样板工程198

5.7　结语199

参考文献200