[发明专利]一种电子束辐照预处理污泥以提高沼气产率和产量的方法

说明书

本发明公开了一种电子束辐照预处理污泥以提高沼气产率和产量的方法，采用电子加速器产生电子束，对污泥进行辐照预处理，电子束辐照预处理在空气中进行，无需额外处理设备，通过设定电子束辐照剂量即可完成电子束辐照预处理参数设定，经过预处理的污泥进入三段污泥制沼气装置，经过水解发酵、产酸发酵、产甲烷发酵三个阶段制沼气。通过电子束辐照能够有效地破坏污泥中微生物的细胞壁，进而可以提高污泥预处理的效率，提高沼气产率和产量；采用电子束辐照预处理污泥的方式参数设置简单、无需额外设备、无需与其他预处理方法联合使用，方法简单快捷，且处理成本较低。

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，更准确的说涉及一种电子束辐照预处理污泥以提高沼气产率和产量的方法。

背景技术

现阶段市政污水处理厂多采用活性污泥法作为处理生活污水的主要方式，活性污泥法能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分磷素和氮素，典型的活性污泥法由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液，从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，形悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。采用活性污泥法在净化水质的同时，伴随着大量初沉/剩余污泥的产生，初沉/剩余污泥量约占处理污水总体积的0.3％～1.0％，初沉/剩余污泥处理问题是市政污水厂目前面临的一个重大问题。

由于市政污水处理厂的初沉/剩余污泥含有大量微生物、悬浮物、胶体及氮磷等营养物质，若是不能妥善地处理处置，会对环境产生二次污染。同时，由于初沉/剩余污泥中存在大量的有机物质，利用初沉/剩余污泥厌氧消化产生沼气可以有效地回收利用其中的有机物质，也可有效解决市政污水厂大量初沉/剩余污泥的处理处置问题，实现减量化、无害化、资源化。

厌氧消化三段论是目前厌氧消化产生沼气领域较为公认的理论模式，包括水解发酵、产酸发酵、产甲烷发酵三个阶段，其中水解速率较慢，为整个厌氧消化过程的速率控制步骤，导致污泥厌氧消化停留时间长、占地面积大、产气量及产气速率不高。为了提高初沉/剩余污泥厌氧消化产沼气的效率，需要对初沉/剩余污泥进行预处理，预处理的目的是破坏初沉/剩余污泥中微生物的细胞壁，释放出细胞内的有机物质，并促进细胞外的大分子有机物质水解成可以被厌氧微生物利用的小分子有机物质，从而加快厌氧消化的水解过程。

现有技术常用的预处理方法包括热预处理、超声波预处理、臭氧预处理、碱预处理、微波预处理等方法。热预处理是一种较为传统的处理方法，但其需要一定的特殊设备，处理工艺较为复杂，成本较高；超声波预处理可以显著提高污泥的生物产气量及产气速率，但其影响因素较多，超声波频率、强度及处理时间等都对可生物降解性的增加产生不同程度的影响，为了达到理想效果，需要对超声波处理过程中的各项参数进行综合考量调整，操作较为复杂；臭氧预处理对于沼气产量及产率有一定的促进作用，但臭氧的添加量不易控制，且其促进作用不如热预处理明显；碱预处理在一定程度上能提高厌氧发酵水解过程的速率，但提高率并不明显，需要与其他预处理方法联合使用；微波预处理升温快、能耗少，且产生的有毒气体较少，但影响微波预处理的因素较多，如微波功率、密度、处理时间、温度等，为了达到明显的提高率，需要对微波预处理的各项因素进行调整，操作复杂。为了获得更好的处理效果，现有技术还包括将上述处理方法联合使用的处理方式，联合使用方式处理效果最佳，但是需要调节参数很多，操作复杂，成本较高。

综上，为了能够优化厌氧消化污泥产生沼气的产率和效率，本领域需要一种能够快捷有效地对污泥进行预处理的方法。

发明内容