专利名称：一种加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法
技术领域：
本发明涉及一种加速污水厂污泥厌氧消化速率的技术，该技术可广泛应用于污水厂的污泥处理系统。
背景技术：
污水厂污泥是指水处理过程中产生的絮状物质，主要由生物体、有机物及大量的水分等物质组成。污泥中含有大量的有机物及N、P等元素，同时还含有重金属、难降解有机物及病原菌等有害物质，如果任其排放则会造成严重的环境污染。目前，包括我国在内的许多国家常用的方法主要有农业运用、土地填埋、焚烧处理等。
一般说来，污泥产量为所处理污水量的1～3％。目前，我国每年排放污泥量约为5.0×106t，且具有不断增加的趋势。污泥的大量积累为其后续的处理和处置工作带来了极大的困难。厌氧消化是传统的污泥稳定方法。与其它方法相比，该方法具有可减少污泥的体积、杀灭病原菌、减小挥发份含量、减小臭味及提高脱水性能等优点，同时还可以产生甲烷气体而回收部分能源，从而降低能耗。因而，污泥厌氧消化工艺一直被污水处理厂广泛采用。
厌氧消化分为水解、酸化、产酸、产甲烷4个步骤，其中，水解步骤速率缓慢，从而造成了污泥厌氧消化停留时间长(一般需30-40天)、消化率低等缺点，这势必使得污泥消化装置非常庞大。昂贵的固定投资和较大占地面积使许多污水厂无法兴建污泥消化装置，从而给污泥的后续处置工作带来了极大的麻烦。因而，加速污泥厌氧消化速率，提高污泥消化率则成为人们近年来研究的热点。
发明内容
本发明针对现有技术中污泥厌氧消化周期比较长之不足，提供一种加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，该方法反应周期短，成本低，同时可以增加产气量，具有良好的经济效益。
本发明的目的是通过以下措施来实现的一种加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其具体步骤是
步骤1取自污水厂的剩余污泥用筛孔尺寸为5-50mm的筛过筛，使其中颗粒较大的杂质去除；步骤2用具有较高穿透性能的γ-射线对其进行辐照处理，使污泥吸收的辐照剂量控制在0～30kGy；步骤3辐照后的污泥与接种污泥按1-5∶1的比例接种后进行厌氧消化反应，其搅拌速度控制在70-120转/分，反应温度为20-60℃，反应时间10-20天。
本发明的目的还可以通过以下措施来实现步骤1中最好先混匀后再过筛，最佳筛孔尺寸为10-20mm步骤2中所述γ-射线的发生源采用137Cs或60Co。
步骤3中辐照后的污泥与接种污泥最佳按1-3∶1的比例进行接种。
步骤3中接种后的污泥进入厌氧静态消化反应器进行厌氧消化反应。
步骤3中搅拌速度最佳控制在80-100转/分。
步骤3中反应温度最佳为30-50℃。
步骤3中厌氧消化反应的温度及搅拌强度采用恒温水浴振荡器或恒温磁力搅拌器控制。
本发明相比现有技术具有的有益效果本发明提供一种全新的加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，具体的说，就是利用具有较高穿透性能的γ-射线对污水处理厂的剩余污泥进行预处理，提高污泥的可生化性，使之更利于水解和厌氧消化，从而提高污泥的厌氧消化速率。γ-射线辐照处理后，污泥的pH值有所降低，但是仍然符合厌氧消化的要求，故无须添加外源物质调节pH值。
γ-射线是指放射性元素(如137Cs和60Co)在衰变过程中产生的一种类似于光的电磁量子波，具有较强的光子能量和较短的波长。γ-射线进入污泥后，在10-7秒内与污泥中的水分子、絮状颗粒物及微生物等发生反应，通过“直接作用”或“间接作用”，减小污泥颗粒物尺寸，打破微生物的细胞壁，提高可溶性有机组分，加速厌氧水解速率，从而可以加速污泥厌氧消化速率。
在辐照剂量为0～30kGy的处理条件下，在相同的厌氧停留时间内，总固体、总挥发性固体、悬浮性挥发性固体的去除率均提高了5～10％，产气量增加了5～45％，反应周期可大大缩短(只需10-20天)。可见，γ-射线用于污泥厌氧消化前处理，可以提高污泥厌氧消化速率，减小消化设备容量，节省固定投资，而且还可以获得更多的能源气体，具有良好的经济效益。另外，与其他方法相比，本发明还具有不添加外源物质、使用安全、杀灭病原菌及减小污染物毒性等优点，故具有积极的环境效益。
因此，将本发明用于城市污水厂的污泥处理工艺，具有良好的经济效益和环境效益，广阔的应用前景。
具体实施例方式
以下通过实例进一步说明本发明实施例1试验污泥为城市污水厂的剩余污泥，含水率98％左右，平均粒径85μm。污泥混合后过50mm筛以剔除粒径较大的杂质(如污泥中的塑料袋、树枝、腐叶、砖石等)。经60Co源(源强为500,000Ci)，在较低的辐照剂量(2.48kGy)下对污泥进行辐照处理，辐射后可溶性化学需氧量增加79％，平均粒径减小至59.22μm。辐照后的污泥与接种污泥按照1∶1的比例进入中温厌氧静态消化反应器，反应器容积500ml。厌氧反应的温度及搅拌强度采用恒温水浴振荡器控制，反应温度为35±1℃，搅拌速度为80±10转/分。厌氧反应周期20天，期间定期测量产气量、可溶性有机物及固体含量等指标。反应结束后，与对照实验(0kGy)相比，第2、3、5、10、14、16、20天的产气量增加率分别为42％、34％、23％、17％、14％、13％、9％。
实施例2将实施例1中的辐照强度改为6.51kGy，其它操作条件不变。可溶性化学需氧量增加277％，平均粒径减小至60.64μm。反应结束后，与对照实验(0kGy)相比，第2、5、10、14、20天的产气量增加率分别为21％、18％、23％、19％、20％。
实施例3将实施例1中的辐照强度改为11.24kGy，其它操作条件不变。可溶性化学需氧量增加423％，平均粒径减小至55.61μm。反应结束后，与对照实验(0kGy)相比，第2、3、5、10、14、16、20天的产气量增加率分别为33％、40％、38％、41％、35％、34％、36％。
实施例4将实施例1中的辐照强度改为19.40kGy，厌氧消化反应时间改为16天，其它操作条件不变。可溶性化学需氧量增加452％，平均粒径减小至56.03μm。反应结束后，与对照实验(0kGy)相比，第3、5、10、14、16天的产气量增加率分别为23％、29％、41％、26％、24％。
实施例5将实施例1中的筛孔尺寸改为35mm，辐照强度改为28.1kGy，可溶性化学需氧量增加507％，平均粒径减小至50.64μm。辐照后的污泥与接种污泥按3∶1的比例进入中温厌氧静态消化反应器。厌氧反应的温度及搅拌强度采用恒温磁力搅拌器控制，反应温度为40±1℃，搅拌速度为90±10转/分，厌氧消化反应时间改为12天，其它操作条件不变。反应结束后，与对照实验(0kGy)相比，第2、5、10、12天的产气量增加率分别为31％、22％、20％、19％。
实施例6将实施例1中的筛孔尺寸改为12mm，辐照强度改为24.51kGy，可溶性化学需氧量增加480％，平均粒径减小至48.68μm。辐照后的污泥与接种污泥按5∶1的比例进入高温厌氧静态消化反应器。厌氧反应的温度及搅拌强度采用恒温水浴振荡器控制，反应温度为55±1℃，搅拌速度为110±10转/分，厌氧消化反应时间改为10天，其它操作条件不变。反应结束后，与对照实验(0kGy)相比，第2、5、8、10天的产气量增加率分别为45％、38％、35％、34％。
实施例7将实施例1中的筛孔尺寸改为18mm，辐照强度改为19.4kGy，可溶性化学需氧量增加287％，平均粒径减小至55.38μm。辐照后的污泥与接种污泥按4∶1的比例进入中温厌氧静态消化反应器。其它操作条件不变。反应结束后，与对照实验(0kGy)相比，第2、5、10、14、20天的产气量增加率分别为23％、19％、22％、20％、21％。
实施例8将实施例1中的筛孔尺寸改为8mm，辐照发生源采用137Cs(源强为500,000Ci)，辐照强度为10.2kGy，可溶性化学需氧量增加162％，平均粒径减小至60.15μm。辐照后的污泥与接种污泥按2∶1的比例进入厌氧静态消化反应器，反应温度为25±1℃。其它操作条件不变。反应结束后，与对照实验(0kGy)相比，第2、5、10、14、20天的产气量增加率分别为33％、29％、22％、20％、19％。
权利要求
1.一种加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其具体步骤是步骤1取自污水厂的剩余污泥用筛孔尺寸为5-50mm的筛过筛，使其中颗粒较大的杂质去除；步骤2用具有较高穿透性能的γ-射线对其进行辐照处理，使污泥吸收的辐照剂量控制在0～30kGy；步骤3辐照后的污泥与接种污泥按1-5∶1的比例接种后进行厌氧消化反应，其搅拌速度控制在70-120转/分，反应温度为20-60℃，反应时间10-20天。
2.根据权利要求1所述的加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其特征是步骤1中污泥先混匀后再过筛。
3.根据权利要求1所述的加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其特征是步骤1中剔除杂质所用的筛孔尺寸为10-20mm。
4.根据权利要求1所述的加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其特征是步骤2中所述γ-射线的发生源采用137Cs或60Co。
5.根据权利要求1所述的加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其特征是步骤3中辐照后的污泥与接种污泥按1-3∶1的比例进行接种。
6.根据权利要求1所述的加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其特征是步骤3中接种后的污泥进入厌氧静态消化反应器进行厌氧消化反应。
7.根据权利要求1所述的加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其特征是步骤3中搅拌速度控制在80-100转/分。
8.根据权利要求1所述的加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其特征是步骤3中反应温度为30-50℃。
9.根据权利要求1所述的加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，其特征是步骤3中厌氧消化反应的温度及搅拌强度采用恒温水浴振荡器或恒温磁力搅拌器控制。
全文摘要
本发明公开一种加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，它针对目前污泥厌氧消化周期比较长这一难点，提供一种加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法，该方法反应周期短，成本低，同时可以增加产气量，具有良好的经济效益。该加速污水厂污泥厌氧消化速率的方法的具体步骤是取自污水厂的剩余污泥用筛孔尺寸为5－50mm的筛过筛，使其中颗粒较大的杂质去除；用具有较高穿透性能的γ－射线对其进行辐照处理，使污泥吸收的辐照剂量控制在0～30kGy；辐照后的污泥与接种污泥按1－5∶1的比例接种后进行厌氧消化反应，其搅拌速度控制在70－120转/分，反应温度为20－60℃，反应时间10－20天。该技术可用于污水厂的污泥处理系统。
文档编号C02F11/04GK1559940SQ20041001408
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者袁守军, 郑正, 牟艳艳, 于鑫, 倪利晓, 严晓明, 郭照冰, 李时银, 胡文勇, 杨光俊, 张继彪, 顾春晖, 吴文继 申请人:南京大学