本书围绕侧流强化生物除磷（S2EBPR）工艺微生物化学与作用机理、处理效能优化与调控机制、溶解性有机物演变规律、磷回收耦合模式等方向开展系统研究。明确了单细胞拉曼光谱及其衍生技术在除磷微生物种群表型鉴别与表征中的准确性与可靠性，揭示了S2EBPR 工艺生物化学反应过程及其耦合的微生物驱动机理；确定了该工艺关键控制参数及其影响机制，建立了保障系统高效稳定运行的设计与调控策略；构建了适配S2EBPR 工艺及不同进水水质特征的可持续磷回收耦合模式，并阐明了其耦合效应与内在机理。 本书具有较强的针对性和参考价值，可供污水处理领域的科研工作者、工程技术人员、管理人员阅读，亦可供高等学校环境科学与工程、市政工程及相关专业师生参考。

第1章　绪论001 1.1　污水生物除磷强化及工艺发展001 1.1.1　污水处理相关标准及水质要求001 1.1.2　生物除磷基本原理003 1.1.3　EBPR工艺的产生与发展005 1.2　侧流强化生物除磷机理与生化反应过程010 1.2.1　S2EBPR原理与构型010 1.2.2　S2EBPR的性能优化影响因素012 1.3　S2EBPR的生物化学反应过程012 1.3.1　水解发酵产酸特征012 1.3.2　营养盐释放规律013 1.3.3　微生物作用机理013参考文献015 第2章　S2EBPR工艺生物化学反应过程与微生物作用机理018 2.1　单细胞拉曼光谱（SCRS）技术的原理及其在EBPR中的应用018 2.1.1　SCRS的原理018 2.1.2　SCRS技术在EBPR的应用019 2.2　PAOs胞内polyP链长特征与表型多样性和生物除磷性能的关系021 2.2.1　通过PAGE进行细胞内polyP分析022 2.2.2　基于31P-NMR的细胞内polyP分析023 2.2.3　基于SCRS 进行细胞内polyP 分析024 2.3　基于机器学习的EBPR系统拉曼数据必要样本量确定027 2.3.1　基于核散度的采样深度评价方法028 2.3.2　合成数据集验证029 2.3.3　实际EBPR 系统应用与阈值选择032 2.4　基于SCRS衍生技术的除磷功能微生物表型识别与表征034 2.4.1　SCRS识别与量化的应用034 2.4.2　SCRS分析优化不同碳源的PAOs/GAOs 亚群分类036 2.4.3　FISH-Raman对目标PAOs 的polyP 特性及微多样性分析037 2.5　侧流反应器生物化学反应过程微生物作用机理039 2.5.1　 侧流厌氧发酵过程中营养盐释放特征040 2.5.2　侧流厌氧发酵过程中VFAs 生成特征040 2.5.3　侧流厌氧发酵过程中胞内聚合物变化042 2.5.4　SRTSS 的优化策略及其内在机制045参考文献046 第3章　S2EBPR工艺处理性能优化与调控机制048 3.1　侧流污泥停留时间对S2EBPR工艺的影响048 3.1.1　SRTSS 对S2EBPR 反应器污染物去除性能的影响049 3.1.2　SRTSS 对S2EBPR 中污染物迁移转化的影响054 3.1.3　SRTSS 对功能微生物代谢活性及群落结构的影响062 3.1.4　SRTSS 对微生物群落结构的影响067 3.1.5　基于拉曼表型功能微生物丰度的变化071 3.1.6　SRTSS 对特定功能微生物除磷贡献的影响074 3.2　温度对侧流污泥发酵过程及S2EBPR工艺的影响075 3.2.1　反应器厌氧状态的变化075 3.2.2　VFAs产量和营养盐释放的变化076 3.2.3　胞内聚合物含量及污泥浓度的变化080 3.2.4　PAOs活性及动力学参数变化分析081 3.3　溶解氧对S2EBPR的影响084 3.3.1　溶解氧对污染物去除性能的影响085 3.3.2　溶解氧对磷质量平衡的影响088 3.3.3　溶解氧对EBPR 活性的影响090 3.3.4　溶解氧对微生物群落结构的影响092 3.4　S2EBPR工艺污泥膨胀及其调控机制095 3.4.1　污泥膨胀对反应器污染物去除性能的影响095 3.4.2　污泥膨胀对反应器污泥性质的影响097 3.4.3　污泥膨胀对功能微生物活性的影响102 3.4.4　污泥膨胀对微生物群落结构的影响103 3.4.5　S2EBPR反应器污泥膨胀的调控机制104 3.5　主流分段进水两级A/O+S2EBPR工艺研究108 3.5.1　进水比例对污泥性质的影响108 3.5.2　进水比例对反应器污染物去除性能的影响112 3.5.3　进水比例对反应器内污染物迁移转化的影响119 3.5.4　进水比例对反应器微生物代谢活性的影响127 3.5.5　进水比例对反应器微生物群落结构的影响134 3.6　生物膜载体投加强化污泥厌氧发酵产酸研究137 3.6.1　生物膜载体对污泥性质的影响138 3.6.2　生物膜载体在厌氧发酵过程中营养盐释放规律142 3.6.3　生物膜载体对产酸效果的影响145 3.6.4　生物膜载体对产酸关键酶的影响148 3.6.5　微生物群落结构的变化150 3.7　主流分段进水+侧流生物膜S2EBPR工艺运行性能探究154 3.7.1　进水水质对污泥性质的影响155 3.7.2　进水水质对反应器污染物去除性能的影响157 3.7.3　进水水质对微生物活性的影响162 3.7.4　进水水质对微生物群落结构的影响168 3.8　S2EBPR在AB法短程脱氮中试系统中的应用171 3.8.1　磷去除与短程脱氮的协同实现172 3.8.2　P（D）N-S2EBPR 系统的质量平衡174 3.8.3　功能微生物的代谢活性178 3.8.4　基于16S rRNA 基因扩增子测序的微生物群落分析180 3.8.5　基于单细胞拉曼显微光谱的聚磷菌定量与表型分析184 3.8.6　胞内聚合物定量揭示种群水平的碳通量185参考文献187 第4章　S2EBPR工艺溶解性有机物的变化规律190 4.1　污泥厌氧发酵对污泥性质及微生物的影响190 4.1.1　污泥特性及微观形貌的变化191 4.1.2　厌氧处理对污泥浓度及沉降性能的影响193 4.1.3　厌氧对SMP 和EPS 组成及含量的影响193 4.1.4　厌氧对氮磷形态的影响194 4.1.5　厌氧对功能微生物EBPR 活性的影响195 4.1.6　厌氧对微生物群落及多样性的影响196 4.2　侧流条件对S2EBPR工艺污泥特性的影响199 4.2.1　厌氧对微生物群落及多样性的影响199 4.2.2　污泥LB-EPS、TB-EPS的变化特征203 4.2.3　混合液中不同形态磷的变化209 4.2.4　污泥减量化分析211 4.2.5　污泥的统计学分析213 4.3　侧流条件对上清液溶解性有机物的影响216 4.3.1　DOC含量与DOM 化学组分的变化216 4.3.2　DOM腐殖化程度的变化218 4.3.3　上清液中不同形态氮的变化218 4.3.4　DOM三维荧光特性分析219 4.3.5　DOM的统计学分析222参考文献226 第5章　S2EBPR+磷回收耦合模式与作用机理的探索227 5.1　不同磷回收率对S2EBPR-PR耦合系统性能的影响227 5.1.1　磷回收率对系统营养物质去除性能的影响228 5.1.2　磷回收率对微生物代谢活性的影响230 5.1.3　微生物群落结构与功能对磷回收率的响应232 5.1.4　不同磷回收率条件下磷回收效果及产物分析234 5.2　不同C/P值对S2EBPR-PR性能的影响235 5.2.1　C/P值对系统营养物去除性能的影响236 5.2.2　C/P值对微生物代谢活性的影响238 5.2.3　不同C/P 值下的菌群结构演替240 5.2.4　不同进水C/P 值下磷回收效果及产物分析242 5.3　碱预处理对S2EBPR-PR性能的影响243 5.3.1　碱预处理对污泥水解产酸的影响243 5.3.2　碱预处理对氮磷营养盐释放的影响244 5.3.3　碱预处理对污泥脱氮除磷活性的影响246 5.3.4　碱预处理对污泥EPS 溶出的影响246 5.3.5　碱预处理对磷回收效果的影响250参考文献251 第6章　侧流强化生物除磷工艺的应用及发展趋势分析252 6.1　应用案例252 6.1.1　S2EBPR与A2O 工艺处理性能对比252 6.1.2　S2EBPR工艺应用调研257 6.2　发展趋势分析263 参考文献265