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华中科技大学文华学院毕业设计（论文）外文文献翻译（本科学生用）题目：对污泥中城市固体废物的有机成分采用协同消化处理工艺在德国两个污水处理厂的可行性研究学生姓名：谢雨晨学号：080208011116学部（系）:城市建设工程学部专业年级:08级给水排水工程指导教师：__鲁群___职称或学位：讲师__2011年2月25日1外文文献翻译（译成中文1000字左右）：【主要阅读文献不少于5篇，译文后附注文献信息，包括：作者、书名（或论文题目）、出版社（或刊物名称）、出版时间（或刊号）、页码。提供所译外文资料附件（印刷类含封面、封底、目录、翻译部分的复印件等，网站类的请附网址及原文】在德国的两个污水处理厂，对添加了城市固体垃圾有机碎屑的污泥进行协同厌氧消化的可行性研究M.Krupp*,J.Schubert,R.Widmann德国埃森市埃森—杜伊斯堡大学废物管理系摘要在过去数年，德国新建和扩建了许多污水处理厂。然而，污水量的增长预期并没有如期发生，因此，污水处理能力尤其是污水污泥消化反应器成为富余可利用的。一种利用方法就是借用这些富余的反应器发酵混合了有机废物的污水污泥。对此，对德国两个不同污水处理厂进行了一项可行性研究，目的旨在评价城市固体垃圾有机碎屑（OFMSW）的发酵是否影响污水处理厂的运行效果。本研究对所选污水处理厂的协同厌氧消化工艺进行了技术、经济和生态各方面的分析。1.基本情况介绍以下从生物垃圾的利用和两个污水处理厂的细节两个方面对污水厂现状进行讨论。1.1.水质在排放的污水中，有机物的总量大约是12000吨/年。目前，污水在一家距城市35千米的堆肥厂单独收集和处理。生物废物的总量呈季节性的波动：从春天到秋天一直增加。这不仅仅是因为在不同的季节里生物废物的数量不同，而且也是因为生物废物的结构不同。在1999年对生物废物成分做的一项调查研究表明，在春天和秋天花园污水的处理量比较大，而在秋天的处理量比夏天和冬天还要大。在这项研究中，经过预处理的生物废物（浆状）里，估计有机物的含量约占70%，沙土占5%。1.2.污水处理厂调查研究两个污水处理厂在生产可再生的能源（生物气体）过程中，是否利用有机物。该处理厂规模相当于35万和13万居民等量能力。在过去的一些年里，二个污水厂都进行过改进和扩建。污水处理厂的处理能力，尤其是污泥处理能力，将按较低水平描述。第一个污水处理厂位于德国威斯巴登市，有35万居民等量处理能力。它包括三个容积分别为3500立方米的污泥消化罐，整个消化池总容积为10500立方米。按600立方米/日污泥处理量计算，目前的水力停留时间（HRT）为22.5天。污水厂处理污泥工艺的特点是活性污泥的解体，在厌氧处理过程中通过利用的气穴现象或使用超声波来导致细胞膜破解以使得更好更快地降解污泥。较小的污水处理厂量为13万居民等量，它也坐落在威斯巴登市，为周边五个郊区服务。在过去几年，该厂已翻新和扩大，并增加了一个新的除氮填充床。污泥的厌氧处理发生在两个总容积为3600平方米的污泥消化罐。每天的污泥处理量大约为200立方米/日，使水力停留时间18天。这个厂还采用了分解装置，用来在消化之前预先处理的活性污泥。22.协同发酵对污水处理厂的作用在污水处理厂里的生物垃圾的共发酵,可能会影响污水厂的运行效果。这里要考虑的问题包括：·分解程度·气体产量·排水能力·回流负荷由于改进营养物质的比例和更好的供应有机物，共发酵增强了降解程度。更高的有机物数量和不断增加的降解率导致产气率大幅度上升。这一结果的含义是，该块街区的热电厂容量可查。此外，消化产物的排出也非常重要，因为处理成本非常高。污泥中较大的物质的含量越来越高，这样肯定会影响排水能力。另一方面，随着回流生物氮含量最大程度的增加，污水处理厂的排水滤液回流量将会增加。3.污水处理厂协同消化工艺的可行性研究组合基质允许总量的确定要按照北莱茵/威斯特伐利亚州出版的关于污水处理厂协同消化（North-Rhine/Westphalia，2001年）手册。两个关键因素包括水力停留时间（公式（1））和有机负荷率定（公式（2））。在可生物降解的废物的共处理过程中，最小停留时间不可能低于允许值，最大有机负荷率不能超过。因此，最低值的计算和和（1）和（2）式相关。FCOKSFVQQT（1）COQ：每天组合基质的允许量，m3/dFV：消化池的有效容积m3FT：所需的水力停留时间，dKSQ：每天消化污泥量,m3/d10001001001000100100KSKSRFKSCOCOCODMVSSBVQQDMVSS（2）COQ：每天共基质的允许量，m3/dRB：最大有机负荷率，kgVSS/(m3d)FV：消化池的有效容积m3KSQ：每日污泥总量，m3/dKSDM：污泥干重百分比，%WMKSVSS：污泥挥发性悬浮固体百分比，%DMCODM：组合基质干重百分比，%WMCOVSS：组合基质挥发性悬浮固体百分比，%DM一个污水处理厂的最佳水力停留时间和有机负荷率取决于工厂的规模，固定取值列于表1。从表1可以看出，两个污水处理厂的最小水力停留时间为15天，最大有机负荷为4.5kgVSS/m3d。预处理（浆液）的生物垃圾有10％的干物质含量，以及70％的污泥挥发性悬浮固体含量。从公式（1）及（2）和给定的边界条件下，最大组合基质添加量得以计算并列于表2。3如表2所示，较小的废水处理工厂的处理能力仅为40m3/d，而主污水处理厂为300m3/d。限制因素是消化池容积而不是有机负荷率。为了计算消化池容积是否满足协同发酵的需要，对每天的浆液态的生物垃圾量进行了计算，结果在表3中给出。每天预处理垃圾量集中在生物垃圾积累量的最大值（75毫克每工作日5月）和年平均量（48毫克每工作日）之间。表1厌氧物污泥稳定参数值污水厂规模水力停留时间有机负荷率有机酸dkgVSS/m3dmg/L5000020–301.530050000–10000015–20330010000015–184.5300表2每日浆状生物垃圾总容量参数主污水处理厂较小污水处理厂单位Br4.54.5kg/m3dVf13,5003600m3Tf1515dQks600200m3DMks6.84.8%MVSSks57.562.7%DMDMco1010%WMVSSco7070%DMQco130040m3/dQco2533145m3/d表3每日生物垃圾总量比较两个污水处理厂生物垃圾浆液的积累量的值和消化能力，很显然较小的污水处理厂如果不改变边界条件，是不能处理这么大量的污水。为了解决这个问题，在污水厂的设计中采用了三个改进的地方。其目标是通过改变污泥的预处理或扩大消化池的体积来增加污泥量处理能力。第三个改进的地方考虑了生物垃圾的预处理。所有的这些改进在下面进行讨论。3.1改进Ⅰ：350000居民等量污水处理厂的协同消化。参数最大含量平均含量单位生物垃圾7548Mg/d含水量7171%糊状生物垃圾含水量9090%外加水142.586.4Mg/d外来物质3.752.4Mg/d砂土3.752.4Mg/d糊状生物垃圾总量210135Mg/d糊状生物垃圾总量15096Mg/d4对规模较大的污水处理厂第一个该进被证明是最简单，最便宜的。由于大容量污泥消化池为生物垃圾预处理厂可以无需计划浆液状生物垃圾临时储存池.下面讨论图1中所有改进的预处理过程的例子。图1家庭生物垃圾在进入消化池前需要进行预处理。使用轮式装载机将生物垃圾放入破碎机破碎成小片。粉碎后，有机物用皮带输送机输送到磁性分离器，分离出铁金属。在此之后，废物被运送到碎浆机。加水后产生的浆状物中干物质约10％。较轻的垃圾如铝箔材料可以通过耙去除，而较重的物品，如沉入水底的石头通过冲洗水闸去除。通过水力旋流器将细砂分离出来，以避免磨损和堵塞管道和消化池。经过预处理，浆液充入到污泥消化池用来保证厌氧稳定和产生沼气。消化污泥发酵后经过脱水，再运往焚化。这种改进工艺的质量平衡，如图2所示。图2改进工艺Ⅰ：生物垃圾的质量平衡。53.2改进Ⅱa：130000居民等量污水处理厂的协同消化。(水力停留时间HRT减少和污泥挥发性悬浮固体物的增加)对于较小的工厂，通过把水力停留时间从15减少到12天和增加固体物含量，可以产生额外的共发酵能力。因为活性污泥解体使得降解效果提高和污泥稳定更快速，水力停留时间缩短并不重要。由于厌氧过程大部分完成在10-12天后，假设污泥量变化很小。此外，在消化过程中固体物含量需要增加。如今，污泥达到了4.8％的固体含量，但未来的目标是增加这个值至7-8％。较高的固体含量会增加有机负荷率和系统的水力停留时间。如表4所示，通过这些程序产生的容量将满足最高日处理垃圾量。表4参数方式A方式B单位Br4.54.5kg/m3dVf36003600m3Tf1413dQks120137m3DMks87%MVSSks62.762.7%DMDMco1010%WMVSSco7070%DMQco1137140m3/dQco2145146m3/d3.2改进Ⅱb：130000居民等量污水处理厂的协同消化。(OFMSW浆液的固/液分离)在建德国巴登—巴登市协同消化污水处理厂时发现了共发酵。在这里，浆液生物垃圾是用离心脱水使得干物质含量35-40％。被分离的液相抽入到消化池，而固相在一个堆肥厂被处理。分离出来的固体成分减少了污泥的附加总量。在目前对改进工艺的研究中，为了提高处理能力，水力停留时间的需要减少到13天。表5显示了消化池的最大处理量（77立方米/天）。表5参数方式A方式B单位Br4.54.5kg/m3dVf36003600m3Tf1513dQks200200m3DMks4.84.8%MVSSks62.762.7%DMDMco11%WMVSSco9898%DMQco14077m3Qco210391039m36不幸的是，这个速度是不能满足处理滤液数量处于高峰时期，其中五月和十月的高峰值达到近100立方米/天。这个差额的一个解决方案是将它应用成为污水处理厂的除氮处理单元的碳源，但这一方案不能被用于厌氧消化。一年时间里的质量平衡如图3。图2改进工艺Ⅱb：生物垃圾的质量平衡。3.3改进Ⅱc：130000居民等量污水处理厂的协同消化。(污泥的逆流高固体消化)最后一种改进工艺认为是高固体逆流的污泥消化。逆流式高负荷消化是根据海德堡模型（Boeckh，2002），需一部分活性污泥或初期污泥在高固体消化池被处理。用停留时间4-5天，以及有机负荷率8-10kgVSS/m3d所达到的降解程度，与传统消化用停留时间为15天，有机负荷率高达4.5kgVSS/m3d相似。为了保证普通消化池里协同消化能力，逆流式高固体消化池必须有一个工作体积为550m3污泥处理池。这意味着一半的主要积累物和活性污泥在逆流式高固体消化池被处理，而另一半的物质在传统消化池经过处理。在现有消化池的能力可以用于生物垃圾制成浆液。4.工艺总结就两个污水处理厂而言，只有较大的主污水处理厂可以在不改变污水厂设计的情况下实现协同消化。仅仅只需要增加生物垃圾的预处理池并且其管道连接到污泥消化池是必要的。较小的污水处理厂消化能力要低得多，消化池要小一些，水力停留时间缩短到约为4.5天。因此，处理厂若没有设计在可靠操作或结构上的改变，协同消化是不可行的。很明显，每一个改进工艺在技术上被认为是可行的，但是在实行改进工艺IIa和IIC会带来额外费用以及规定改进工艺IIb必须使变固体生物垃圾离心制成堆肥。5.经济效益通过热力发电厂燃烧沼气，以投资成本、经营成本和产生盈余三个方面进行经因素的分析。改进工艺IIb中最主要的消费是在固体生物垃圾的离心堆肥的后期处7理。在改进工艺IIc中，新的逆流式高固体反应器所需的投资是决定性因素。四种改进工艺的固定年费列于表6。实际堆肥成本如下。表6改进工艺处理成本年度费用经济效益堆肥处理48.15577800±0改进工艺Ⅰ大型污水处理厂37.32447790+13010改进工艺Ⅱa:HRT/固体含量41.18492947+84853改进工艺Ⅱb:HRT/液体/固体分