专利名称：污泥生产甲烷的方法
技术领域：
本发明涉及污泥的资源化利用，尤其涉及一种污泥生产甲烷的方法。
背景技术：
活性污泥法处理废水被广泛应用，而由此产生的废弃活性污泥的生物处理
技术也在被广泛研究(例如，文献Journal of Bioscience and Bioengineering, 2000,89,145 - 150; Water research, 2000， 34， 725 _ 734)。长久以来活性污泥 法被广泛应用于处理工业废水与生活污水，因此有些国家已建立起回收和再利 用剩余活性污泥的方案(如，作为营养元素施于土地中)。但是这乂会造成环境 的二次污染，因为污泥中除含有大量的有机物，丰富的氮、磷等营养物质外， 同时存在致病菌、寄生虫和重金属等其他有毒有害成分，所以一些国家则采取 抛弃和填埋的处理手段。H前，新的法律规定严禁生物固体的抛弃与土地填埋， 因此对污泥的资源化利用成为一个重要的研究方向，例如，利用污泥产甲烷。
污泥产甲烷一般经过水解、酸化及产甲烷三个阶段。为了提高污泥产甲垸 的效果，文献中通常采用高温、超声波等预处理手段，这些污泥预处理的方法 主要是以提高污泥的水解速率为主，污泥产甲烷的效率仍然不高。
发明内容
本发明要解决污泥产甲垸效率不高的技术问题，提供一种以同时提高污泥 水解及水解液产酸效果为基础显著提高甲烷产出量的污泥生产甲烷的方法。 为了解决上述技术问题，木发明污泥生产甲烷的方法，包括以下步骤
将污泥在碱性条件下厌氧发酵4 12天，以水解污泥，并将该污泥水解液
酸化；
将发酵混合物的pH值凋为中性，并加入体积FJ分比为8 15%的厌氧颗粒污 泥，在30°C 40°C下继续厌氧发酵6 14入产甲烷。
优选的，所述碱性条件的pH值为8 10，更优选的，该pH值为lO。优选的，所述污泥在碱性条件下厌氧发酵8天。
优选的，所述厌氧颗粒污泥加入的体积百分比为12.5%;所述继续厌氧发酵
的温度为35°C;所述继续厌氧发酵的时间为8天。
优选的，在厌氧发酵过程中，对发酵混合物进行搅拌，以使发酵均匀，搅 拌速度为40 100转/分钟，更优选的，搅拌速度为80转/分钟。
本发明污泥生产甲垸的方法，不仅显著提高了甲垸的产量，而且使污泥中 的有机物得到更充分的回收和再利用，减少了污泥对环境的污染。
具体实施例方式
为提高污泥产甲烷效率，本发明经过多次反复实验，发现采用下述本发明 污泥生产甲烷的方法，能够显著提高甲垸产量。
本发明污泥生产甲烷的方法，包括以下歩骤
将污泥在碱性条件下厌氧发酵4 12天，以水解污泥，并将该污泥水解液酸
将发酵混合物的pH值调为中性，并加入体积百分比为8 15%的厌氧颗粒污 泥，在3(TC 4(TC下继续厌氧发酵6 14天产甲烷。
本发明方法在产甲烷前，先将污泥在pH=8 10的碱性条件T发酵4 12天， 不仅使污泥水解速率得到明显提高，产生大量的溶解性碳水化合物等物质，而 且由溶解性碳水化合物生成酸性中间物的产酸效率也得到提高，产生更多的短 链脂肪酸(特别是乙酸)，这为产甲烷阶段提供了丰富的碳源，为提高甲烷产量 打下基础。
本发明产甲垸阶段将发酵混合物的pH值调为中性，并加入体积百分比为8 15%的厌氧颗粒污泥，在中温条件(3(TC 4(TC) F继续厌氧发酵6 14天，实 现产甲垸量的最大化。本发明方法通过将污泥碱性水解、酸化的条件参数与产 甲烷阶段的工艺条件参数相结合，显著提高了污泥产甲垸量。
通过实验发现，本发明先在pH10的碱性条件下室温发酵8天，获得的短链 脂肪酸的浓度最高。
进一步研究发现，本发明方法在产甲烷阶段，当加入体积百分比为12.5% 的厌氧颗粒污泥、在35'C卩继续厌氧发酵8天时，产甲烷量达到最大。
本发明中，为使发酵均匀，在厌氧发酵过程中，对发酵混合物进行搅拌， 搅拌速度为40 100转/分钟，优选的，该搅拌速度为80转/分钟。下面结合实施例对本发明作进一歩详细说明 实施例1
将32L污泥平均加入到8个相同的6L反应器中(反应器为有机玻璃制作， 内径150腿、高350醒，呈圆柱型)，在pH分别控制为4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 时，经过4、 6、 8、 10、 12天水解产酸过程，温度2rC，搅拌速度80 r/min。 测得水解产酸最佳条件为PH40，经过8天，短链脂肪酸的最大浓度为2957mg/L。
实施例2
将16L污泥平均加入到4个相同的6L反应器中，在pH控制为lO，经过8 天水解产酸过程，温度2TC，搅拌速度分别控制为40、 60、 80、 100 r/min。 测得水解产酸最佳条件为搅拌速度80 r/min时，短链脂肪酸的最大浓度为 2957mg/L。
实施例3
将4L污泥加入到6L的反应器中，在pH6、温度2rC的条件下搅拌8d，测 得短链脂肪酸的浓度为522. 3mg/L。然后将反应器的温度控制在35°C，并将混 合物的pH调为7，再接种0. 5L (12. 5%)厌氧颗粒污泥，搅拌8天后测得甲烷 量为7. 1 L。
将4L污泥加入到6L的反应器中，在pH10、温度2rC的条件下搅拌8d，测 得短链脂肪酸的浓度为2957mg/L。然后将反应器的温度控制在35°C ，并将混合 物的pH调为7，再接种0. 5L (12. 5%)厌氧颗粒污泥，搅拌6天后测得甲烷量 为18. 6L。
实施例5
将礼污泥加入到6L的反应器中，在pH10、温度2rC的条件下搅拌8d，测 得短链脂肪酸的浓度为2957mg/L。然后将反应器的温度控制在35°C，并将混合物的pH调为7，再接种0. 5L (12. 5%)厌氧颗粒污泥，搅拌8天后测得甲烷量 为24. 7 L。
实施例6
将4L污泥加入到6L的反应器中，在pH10、温度2rC的条件下搅拌8d，测 得短链脂肪酸的浓度为2957mg/L。然后将反应器的温度控制在35°C，并将混合 物的pH调为7，再接种0.5L (12.5%)厌氧颗粒污泥，搅拌14天后测得甲烷量 为24. 7 L。
实施例7
将4L污泥加入到6L的反应器中，在pH10、温度2rC的条件下搅拌8d，测 得短链脂肪酸的浓度为2957mg/L。然后将反应器的温度控制在35°C，并将混合 物的pH调为7，再接种0. 32L (8%)厌氧颗粒污泥，搅拌8天后测得甲烷量为 21.3 L。
实施例8
将4L污泥加入到6L的反应器中，在pH10、温度2rC的条件下搅拌8d，测 得短链脂肪酸的浓度为2957mg/L。然后将反应器的温度控制在35°C，并将混合 物的pH调为7，再接种0. 6L (15%)厌氧颗粒污泥，搅拌8天后测得甲烷量为 23.5 L。
权利要求
1、一种污泥生产甲烷的方法，其特征在于，包括以下步骤将污泥在碱性条件下厌氧发酵4～12天，以水解污泥，并将该污泥水解液酸化；将发酵混合物的pH值调为中性，并加入体积百分比为8～15％的厌氧颗粒污泥，在30℃～40℃下继续厌氧发酵6～14天产甲烷。
2、 根据权利要求1所述的污泥生产甲烷的方法，其特征在于，所述碱性条 件的pH值为8 10。
3、 根据权利要求2所述的污泥生产甲烷的方法，其特征在于，所述碱性条 件的pH值为10。
4、 根据权利要求1至3中任一项所述的污泥生产甲烷的方法，其特征在于， 所述污泥在碱性条件"F厌氧发酵8天。
5、 根据权利要求l所述的污泥生产甲烷的方法，其特征在于，所述厌氧颗 粒污泥加入的体积百分比为12.5%。
6、 根据权禾」要求1所述的污泥生产甲烷的方法，其特征在于，所述继续厌 氧发酵的温度为35i:。
7、 根据权利要求1、 5或6所述的污泥生产甲烷的方法，其特征在于，所 述继续厌氧发酵的时间为8天。
8、 根据权利要求l所述的污泥生产甲烷的方法，其特征在于，在厌氧发酵 过程中，对发酵混合物进行搅拌，该搅拌的速度为40 100转/分钟。
9、 根据权利要求8所述的污泥生产甲垸的方法，其特征在于，所述搅拌的 速度为80转/分钟。
全文摘要
本发明涉及污泥的资源化利用，公开了一种污泥生产甲烷的方法，包括以下步骤将污泥在碱性条件下厌氧发酵4～12天，以水解污泥，并将该污泥水解液酸化；将发酵混合物的pH值调为中性，并加入体积百分比为8～15％的厌氧颗粒污泥，在30℃～40℃下继续厌氧发酵6～14天产甲烷。本发明污泥生产甲烷的方法，不仅使污泥产甲烷量显著提高，而且有利于减少污泥对环境的污染。
文档编号C02F11/04GK101654322SQ20091019530
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者冀周英, 叶正祥, 栋 张, 朱晓宇, 赵玉晓, 陈银广 申请人:同济大学