[发明专利]一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法

权利要求书

1.一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于，其方法如下：

(1) 剩余污泥预处理：将剩余污泥经过重力浓缩或稀释至浓度为10-40 g/L，相当于含水率96%-99%，得到经预处理剩余污泥；

(2) 碱解：通过单级碱解法或二级碱解法使剩余污泥中有机物最大程度地释放到水相，实现有机物的液化，再通过固液分离，获得富含有机物的上清液；

(3) 厌氧消化产甲烷：将上清液转入厌氧反应器，在厌氧反应器中进行厌氧产甲烷反应，厌氧反应器接种10%-60%体积的厌氧颗粒污泥，容积负荷控制在0.30-0.75 kg COD/ (m³·d)，72h完成产气反应，产甲烷能力达200-400 mL CH₄/g COD。

2.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于， 步骤（2）所述单级碱解法具体为：取X体积的经预处理的剩余污泥，加碱调节pH为10.0-13.0，搅拌反应0.5-8h，使剩余污泥中的有机物和氮磷释放到水相，实现有机物的液化，然后注入0.5-3.5X体积的预处理剩余污泥，继续搅拌反应0.5-1h，在2000-6000 rpm下离心分离，收集上清液，即为pH 7.5-10.0的富含有机物的上清液，其中SCOD为2000-10000mg/L。

3.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于，步骤（2）所述二级碱解法具体为：在第一级碱解反应器中，注入X体积的预处理剩余污泥，于50-350rpm搅拌，碱解反应0.5-8h，使pH控制在8.5-10.0，然后离心排出上清液，即第一级碱解出水，排出系统；离心后的残固，即第一级碱解残固，注入第二级碱解反应器中，在第二级碱解反应器中，注入2/7-5/7X体积的水，于50-350rpm搅拌的同时以1-20M的氢氧化钠溶液调节pH 10.0-13.0，继续碱解反应0.5-8h，使有机物的最大程度地释放到水相，实现剩余污泥中有机物的液化，然后离心得到上清液，即二级碱解上清液，注入第一级碱解的反应器中，离心后的残固，即二级碱解残固，排除系统；重复循环，连续运行，其中第一级碱解出水即为pH 7.5-10.0的富含有机物的上清液，其中SCOD为2000-10000mg/L。

4.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于，步骤（1）所述剩余污泥为城市污水处理厂或工业废水处理站的剩余活性污泥、浓缩池污泥、脱水污泥和厌氧消化污泥，包括经过处理的剩余污泥；所述剩余污泥为高有机质的污泥或低有机质的污泥；所述处理包括酸处理、超声处理、热处理和臭氧处理中的一种以上。

5.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于，步骤（2）所述固液分离的方式为离心、带式压滤或板框压滤，其中离心转速为2000-6000 rpm。

6.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于，步骤（2）所述二级碱解法使剩余污泥TSS和VSS减量20%-60%和30%-80%，离心脱水后残固含水率降到90%以下，使污泥减容70%以上。

7.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于，所述碱解是以污泥自身的碱中和能力来调节pH至7.5-10.0，而不用加酸处理。

8.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于，步骤（3）中上清液中70%以上的有机物转化为甲烷，且产气过程稳定。

9.根据权利要求1或2所述的一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于，所述碱包括固体和溶液，其中溶液浓度在1-20M，碱的种类包括氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙，或用造纸黑液代替；所述造纸黑液为强碱性的废水。

10.根据权利要求1所述的一种利用剩余污泥快速产甲烷的方法，其特征在于，步骤（3）所述厌氧反应器为接种厌氧颗粒污泥和三相分离器收集生物气的各类高效厌氧反应器，包括上流式厌氧污泥床反应器（UASB）或厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）。