給排水專業(yè)外語(yǔ)Unit-16--Anaerobic-BiologicalTreatment培訓(xùn)資料

1、Unit 16 Anaerobic Biological Treatment 第一頁(yè)，共20頁(yè)。Important Words and Expressions oxygen-free adj. 無(wú)氧氣的無(wú)氧氣的 undergo vt. 經(jīng)受經(jīng)受(jngshu)；遭受；忍受；遭受；忍受 microorganism n. 微生物微生物 consume vt. 消耗消耗, 消費(fèi)消費(fèi), 耗盡耗盡 biodegradable adj. 可生物降解的可生物降解的 sludge n. 下水道的污泥下水道的污泥 anaerobic digestion 厭氧消化厭氧消化 leftover adj. 剩下的，多余

2、的剩下的，多余的 initial stages 初級(jí)階段初級(jí)階段 ammonia n. 氨氨 第二頁(yè)，共20頁(yè)。 hydrogen n. 氫，氫氣氫，氫氣 carbon dioxide 二氧化碳二氧化碳 methanogen n. 產(chǎn)烷生物產(chǎn)烷生物 biogas n. 生物氣，沼氣生物氣，沼氣 methane n. 甲烷甲烷 greenhouse gas 溫室氣體溫室氣體 postulate vt. 假定假定, 假設(shè)假設(shè)(jish) controversy n. 爭(zhēng)議爭(zhēng)議 fossil fuel 礦物燃料礦物燃料 carbohydrate 碳水化合物碳水化合物 fat 脂肪脂肪第三頁(yè)，共20頁(yè)

3、。 protein adj. 蛋白質(zhì) fatty acid 脂肪酸 amino acid 氨基酸 carbonic acid 碳酸(tn sun) acetic acid 醋酸 hydrolysis n.水解作用 acidogenesis n. 酸化 acetogenesis （乙）酸化 methanogenesis 甲烷生成 第四頁(yè)，共20頁(yè)。Text Anaerobic biological treatment is a series of processes in which microorganisms break down biodegradable material in the

4、absence of oxygen. After undergoing such a treatment, water can be safely released back into the environment. The biological agents used in the process are anaerobic microorganisms that consume or break down biodegradable materials in sludge, or the solid portion of wastewater following its filtrati

5、on from polluted water. 厭氧生物處理是一系列過(guò)程，其中微生物在缺少厭氧生物處理是一系列過(guò)程，其中微生物在缺少(qusho)(qusho)氧的條件分解可生物降解材料（物質(zhì)）。氧的條件分解可生物降解材料（物質(zhì)）。接受這樣的處理后，水可以安全接受這樣的處理后，水可以安全(nqun)(nqun)地釋放到環(huán)地釋放到環(huán)境中。境中。在這個(gè)過(guò)程中使用在這個(gè)過(guò)程中使用(shyng)(shyng)的生物制劑是厭氧微的生物制劑是厭氧微生物消耗或分解污泥中生物可降解材料生物消耗或分解污泥中生物可降解材料, ,或受污染的或受污染的水過(guò)濾后污水的固體部分。水過(guò)濾后污水的固體部分。第五頁(yè)，共20頁(yè)。

6、 Anaerobic biological treatment is used for industrial or domestic purposes to manage waste or to release energy. Anaerobic biological treatment is also known as anaerobic digestion due to the action of the microorganisms. That is, they are essentially digesting the polluted parts of the water. An e

7、xcellent way to decrease the amount of organic matter leftover in things such as sewage and leftover food, anaerobic digestion is typically a component of any biological wastewater treatment system. 厭氧生物處理被用于工業(yè)或民用目的來(lái)管理廢棄物或厭氧生物處理被用于工業(yè)或民用目的來(lái)管理廢棄物或釋放能量。釋放能量。厭氧生物處理也被稱為由于微生物作用的厭氧消化。厭氧生物處理也被稱為由于微生物作用的厭氧消化

8、。也就是說(shuō)（即），它們也就是說(shuō)（即），它們(t men)(t men)基本上是基本上是“消化消化”水水的污染部分。的污染部分。減少在諸如污水和吃剩的食物中有機(jī)物殘留量的一個(gè)減少在諸如污水和吃剩的食物中有機(jī)物殘留量的一個(gè)好方法，厭氧消化好方法，厭氧消化(xiohu)(xiohu)通常是任何廢水生物通常是任何廢水生物處理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。處理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。第六頁(yè)，共20頁(yè)。 Usually, the anaerobic process takes place in sealed tanks, located either above or below the ground. The dig

9、estion process begins with bacterial hydrolysis of the input materials to break down insoluble organic polymers, such as carbonhydrates, and make them available for other bacteria. Acidogenic bacteria then convert the sugars and amino acids into carbon dioxide, hydrogen, ammonia and organic acids. 通

10、常，厭氧過(guò)程發(fā)生在密封罐，位于地面通常，厭氧過(guò)程發(fā)生在密封罐，位于地面(dmin)(dmin)上方或下方。上方或下方。消化過(guò)程始于細(xì)菌水解輸入材料并分解不溶性有機(jī)聚消化過(guò)程始于細(xì)菌水解輸入材料并分解不溶性有機(jī)聚合物合物, ,如糖類、并使其可用于其他細(xì)菌。如糖類、并使其可用于其他細(xì)菌。然后，引起酸化的細(xì)菌將糖類和氨基酸轉(zhuǎn)化然后，引起酸化的細(xì)菌將糖類和氨基酸轉(zhuǎn)化(zhunhu)(zhunhu)為二氧化碳、氫氣、氨和有機(jī)酸。為二氧化碳、氫氣、氨和有機(jī)酸。第七頁(yè)，共20頁(yè)。 Finally, methanogens convert these products to methane and carbo

11、n dioxide. The methanogenic archaea populations play an indispensable role in anaerobic wastewater treatments(see Figure 16.1).最后，產(chǎn)甲烷最后，產(chǎn)甲烷(ji wn)(ji wn)菌將這些產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為甲烷菌將這些產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為甲烷(ji wn)(ji wn)和二氧化碳。產(chǎn)甲烷和二氧化碳。產(chǎn)甲烷(ji wn)(ji wn)古菌種群古菌種群在厭氧廢水處理中發(fā)揮著不可或缺的作用（見(jiàn)圖在厭氧廢水處理中發(fā)揮著不可或缺的作用（見(jiàn)圖16.116.1）。）。第八頁(yè)，共20頁(yè)。 There a

12、re four key biological and chemical stages of anaerobic biological treatment: 1. Hydrolysis 2. Acidogenesis 3. Acetogenesis 4. Methanogenesis In most cases, biomass is made up of large organic polymers. For the bacteria in anaerobic digesters to access the energy potential of the material, these cha

13、ins must first be broken down into their smaller constituent parts. 在厭氧生物處理的四個(gè)關(guān)鍵在厭氧生物處理的四個(gè)關(guān)鍵(gunjin)(gunjin)的生物和化學(xué)過(guò)的生物和化學(xué)過(guò)程：程： 1 1、水解；、水解；2 2、酸化；、酸化；3 3、產(chǎn)乙酸；、產(chǎn)乙酸；4 4、產(chǎn)甲烷、產(chǎn)甲烷在厭氧消化中，細(xì)菌接近在厭氧消化中，細(xì)菌接近(jijn)(jijn)物質(zhì)（材料）的潛在物質(zhì)（材料）的潛在能量，這些鏈?zhǔn)紫缺仨毐环纸獬筛〉慕M成部分。能量，這些鏈?zhǔn)紫缺仨毐环纸獬筛〉慕M成部分。第九頁(yè)，共20頁(yè)。 These constituent par

14、ts, or monomers, such as sugars, are readily available to other bacteria. The process of breaking these chains and dissolving the smaller molecules into solution is called hydrolysis. Therefore, hydrolysis of these high-molecular-weight polymeric components is the necessary first step in anaerobic d

15、igestion. Through hydrolysis the complex organic molecules are broken down into simple sugars, amino acids, and fatty acids. 單體，諸如糖的這些構(gòu)成部分，對(duì)于其他單體，諸如糖的這些構(gòu)成部分，對(duì)于其他(qt)(qt)細(xì)菌是細(xì)菌是很容易利用的。很容易利用的。因此，這些高分子量的聚合成分的水解是厭氧消化因此，這些高分子量的聚合成分的水解是厭氧消化中必要的第一步。中必要的第一步。通過(guò)通過(guò)(tnggu)(tnggu)水解，復(fù)雜的有機(jī)分子分解成簡(jiǎn)單水解，復(fù)雜的有機(jī)分子分解成簡(jiǎn)單的糖，

16、氨基酸，脂肪酸。的糖，氨基酸，脂肪酸。第十頁(yè)，共20頁(yè)。 Acetate and hydrogen produced in the first stages can be used directly by methanogens. Other molecules, such as volatile fatty acids (VFAs) with a chain length greater than that of acetate must first be catabolised into compounds that can be directly used by methanogens.

17、 The biological process of acidogenesis results in further breakdown of the remaining components by acidogenic (fermentative) bacteria. Here, VFAs are created, along with ammonia, carbon dioxide, and hydrogen sulfide, as well as other byproducts. The process of acidogenesis is similar to the way mil

18、k sours. 其他分子，如鏈長(zhǎng)度大于乙酸其他分子，如鏈長(zhǎng)度大于乙酸(y sun)(y sun)的揮發(fā)性脂肪的揮發(fā)性脂肪酸（酸（VFAsVFAs）首先必須分解代謝成可直接能被甲烷菌利用的）首先必須分解代謝成可直接能被甲烷菌利用的化合物?；衔?。酸化的生物過(guò)程引起剩余酸化的生物過(guò)程引起剩余(shngy)(shngy)組分由產(chǎn)酸組分由產(chǎn)酸（發(fā)酵）細(xì)菌的進(jìn)一步分解。（發(fā)酵）細(xì)菌的進(jìn)一步分解。在這里在這里(zhl)(zhl)，揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)生，伴隨著氨氣，二氧，揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)生，伴隨著氨氣，二氧化碳，硫化氫，以及其他副產(chǎn)品。酸化的過(guò)程類似于使牛奶化碳，硫化氫，以及其他副產(chǎn)品。酸化的過(guò)程類似于使牛奶變

19、酸。變酸。第十一頁(yè)，共20頁(yè)。 The third stage of anaerobic digestion is acetogenesis. Here, simple molecules created through the acidogenesis phase are further digested by acetogens to produce largely acetic acid, as well as carbon dioxide and hydrogen. The terminal stage of anaerobic digestion is the biological

20、process of methanogenesis. Here, methanogens use the intermediate products of the preceding stages and convert them into methane, carbon dioxide, and water.厭氧消化過(guò)程的第三階段是產(chǎn)乙酸厭氧消化過(guò)程的第三階段是產(chǎn)乙酸(y sun)(y sun)。在。在這里，通過(guò)酸化階段產(chǎn)生的簡(jiǎn)單分子進(jìn)一步經(jīng)乙酸這里，通過(guò)酸化階段產(chǎn)生的簡(jiǎn)單分子進(jìn)一步經(jīng)乙酸(y sun)(y sun)菌產(chǎn)生大量的乙酸菌產(chǎn)生大量的乙酸(y sun)(y sun)，以及二，以及二

21、氧化碳和氫氣。氧化碳和氫氣。厭氧消化的最終厭氧消化的最終(zu zhn)(zu zhn)階段是產(chǎn)甲烷的生物過(guò)階段是產(chǎn)甲烷的生物過(guò)程。程。在這里，產(chǎn)甲烷菌利用前一階段的中間產(chǎn)物并將其轉(zhuǎn)在這里，產(chǎn)甲烷菌利用前一階段的中間產(chǎn)物并將其轉(zhuǎn)化為甲烷，二氧化碳和水?；癁榧淄?，二氧化碳和水。第十二頁(yè)，共20頁(yè)。 These components make up the majority of the biogas emitted from the system. Methanogenesis is sensitive to both high and low pHs and occurs between pH

22、 6.5 and pH 8. The remaining, indigestible material the microbes cannot use and any dead bacterial remains constitute the digestate. A simplified generic chemical equation for the overall processes outlined above is as follows:這些組分構(gòu)成了系統(tǒng)中發(fā)出的沼氣的主體。甲烷生成這些組分構(gòu)成了系統(tǒng)中發(fā)出的沼氣的主體。甲烷生成(shn chn)(shn chn)對(duì)高和低對(duì)高和低p

23、HpH值敏感，發(fā)生在值敏感，發(fā)生在pHpH值值6.56.5和和8 8之間。之間。剩下的，無(wú)法剩下的，無(wú)法(wf)消化的物質(zhì)微生物不能利用，消化的物質(zhì)微生物不能利用，任何死細(xì)菌菌體構(gòu)成了沼肥。任何死細(xì)菌菌體構(gòu)成了沼肥。對(duì)于上述全過(guò)程的簡(jiǎn)化對(duì)于上述全過(guò)程的簡(jiǎn)化(jinhu)通用的化學(xué)方程式如下：通用的化學(xué)方程式如下：第十三頁(yè)，共20頁(yè)。 C6H12O6 3CO2 + 3CH4(see Figure16.2 ) We can get from the Figure 16.2 that during the initial stages of the sludge breakdown, the mic

24、roorganisms, which are mostly bacteria, convert the waste into organic acids, ammonia, hydrogen and carbon dioxide. 從圖從圖16.2中我們可以得到，在污泥分解的初始階段，微中我們可以得到，在污泥分解的初始階段，微生物，大部分是細(xì)菌生物，大部分是細(xì)菌(xjn)，將廢成有機(jī)酸，氨，氫和，將廢成有機(jī)酸，氨，氫和二氧化碳。二氧化碳。第十四頁(yè)，共20頁(yè)。 In the final stages of anaerobic wastewater treatment, the remains o

25、f the sludge are converted, by a single-celled microorganism known as a methanogen, into a biogas consisting of methane and carbon dioxide. Many in the scientific community believe that high concentrations of methane and carbon dioxide, also known as greenhouse gases, in Earths atmosphere, contribut

26、e to the process of global warming. This theory, known as the greenhouse effect, postulates that these gases trap heat from the sun in the atmosphere, thereby increasing global temperature. 在廢水厭氧生物處理的最后階段，污泥的殘留物由一在廢水厭氧生物處理的最后階段，污泥的殘留物由一個(gè)單細(xì)胞的微生物稱為產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)換為由甲烷和二氧個(gè)單細(xì)胞的微生物稱為產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)換為由甲烷和二氧化碳組成的沼氣?；冀M成的沼氣。在科

27、學(xué)界許多人認(rèn)為，高濃度的甲烷和二氧化碳的，在科學(xué)界許多人認(rèn)為，高濃度的甲烷和二氧化碳的，也被稱為溫室氣體，在地球也被稱為溫室氣體，在地球(dqi)大氣中導(dǎo)致全球變大氣中導(dǎo)致全球變暖的過(guò)程。暖的過(guò)程。這一理論被稱為溫室效應(yīng)這一理論被稱為溫室效應(yīng)(wn sh xio yn)，假定，假定這些氣體在大氣中捕獲來(lái)自太陽(yáng)的熱量，從而增加全這些氣體在大氣中捕獲來(lái)自太陽(yáng)的熱量，從而增加全球溫度。球溫度。第十五頁(yè)，共20頁(yè)。 While the theory has led to some controversy, using biogas as an alternative to fossil fuels h

28、as some practical applications. Anaerobic biological treatment is widely used as a source of renewable energy. The process produces a biogas, consisting of methane, carbon dioxide and traces of other contaminant gas. This biogas can be utilized directly as cooking fuel, in combined heat and power ga

29、s engines or upgraded to natural gas-quality biomethane. 雖然這一理論導(dǎo)致了一些爭(zhēng)議雖然這一理論導(dǎo)致了一些爭(zhēng)議(zhngy)，但作為一種化，但作為一種化石燃料的替代，沼氣的使用具有一定的實(shí)際應(yīng)用。石燃料的替代，沼氣的使用具有一定的實(shí)際應(yīng)用。厭氧生物處理被廣泛地用作可再生能源的來(lái)源。該過(guò)程厭氧生物處理被廣泛地用作可再生能源的來(lái)源。該過(guò)程產(chǎn)生的沼氣，包含甲烷，二氧化碳產(chǎn)生的沼氣，包含甲烷，二氧化碳(r yng hu tn)和和其它微量的污染氣體（廢氣）。其它微量的污染氣體（廢氣）。這種沼氣可直接這種沼氣可直接(zhji)用于燃料，熱電聯(lián)產(chǎn)和電

30、力用于燃料，熱電聯(lián)產(chǎn)和電力燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，或提煉成天然氣。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，或提煉成天然氣。第十六頁(yè)，共20頁(yè)。 The use of biogas as a fuel helps to replace fossil fuels. The nutrient-rich digestate also produced can be used as fertilizer.1 An additional benefit of anaerobic biological treatment is its reduction of gas emissions. The biogas that results from

31、 the anaerobic wastewater treatment may actually be harnessed and used as an alternative power source for cooking, lighting, heating and engine fuel. In other words, by capturing and utilizing the methane and carbon dioxide produced by anaerobic digestion, the biogas is not released into the atmosph

32、ere. 2它可產(chǎn)生出沼氣作為燃料取代化石燃料，也可產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)豐它可產(chǎn)生出沼氣作為燃料取代化石燃料，也可產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)豐富富(fngf)的沼肥可以用作肥料。的沼肥可以用作肥料。 厭氧生物處理厭氧生物處理(chl)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少氣體的排放。厭的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少氣體的排放。厭氧生物處理氧生物處理(chl)產(chǎn)生的沼氣可以轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的沼氣可以轉(zhuǎn)化 為烹飪、照明、加為烹飪、照明、加熱等能量燃料。換言之，收集并利用厭氧消化產(chǎn)生的甲烷熱等能量燃料。換言之，收集并利用厭氧消化產(chǎn)生的甲烷和二氧化碳，和二氧化碳， 生物氣體就不會(huì)釋放到大氣中。換言之，收生物氣體就不會(huì)釋放到大氣中。換言之，收集并利用厭氧消化產(chǎn)生的甲烷和二

33、氧化碳，集并利用厭氧消化產(chǎn)生的甲烷和二氧化碳， 生物氣體就不生物氣體就不會(huì)釋放到大氣中。會(huì)釋放到大氣中。 第十七頁(yè)，共20頁(yè)。 Compared with aerobic biological treatment, anaerobic biological treatment has the advantages of low energy consumption, low sludge production and recoverable gas energy. 3 In developing countries, government-funded programs are available to help power single homes and farms with the biogas produced by on-site anaerobic digestion.4 The Un