[发明专利]碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法

权利要求书

1.一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，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%，得到预处理剩余污泥；

(2) 碱解：通过二级碱解法使剩余污泥中各营养元素最大限度地转移到出水中；

(3) 磷酸铵镁法回收磷氮：测定步骤(2)得到的出水中正磷酸盐的摩尔浓度，投加Mg/P摩尔比在0.8-2的镁盐水溶液，搅拌反应10-120min，使出水中含有的正磷酸盐和氨氮与镁离子形成磷酸铵镁沉淀，重力或离心分离沉淀物，上清液进入厌氧处理，沉淀物经自然干燥即为磷酸铵镁粗品；

(4) 厌氧消化产甲烷：将步骤(3)得到的上清液注入厌氧反应器中，反应器接种10%-60%体积的厌氧颗粒污泥，容积负荷为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所述的一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，其特征在于，步骤（2）所述二级碱解法具体步骤为：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，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，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，排出系统；重复循环，连续运行，其中第一级碱解出水富含有机物、氨氮和正磷酸盐，且pH为8.5-10.0，用于后续的磷酸铵镁回收磷氮和厌氧消化产甲烷；所述第一级碱解出水中SCOD的浓度达到2000-10000 mg/L，氨氮和正磷酸盐的浓度分别为30-180 mg/L和20 -150 mg/L。

3.根据权利要求1所述的一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，其特征在于，步骤（2）所述的离心的转速为2000-6000 rpm；或用带式压滤或板框压滤代替离心。

4.根据权利要求1所述的一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，其特征在于，二级碱解法使污泥TSS和VSS减量20%-60%和30%-80%，且碱性残固含水率降到90%以下，剩余污泥减容高达70%。

5.根据权利要求1所述的一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，其特征在于，步骤（3）和（4）的顺序互换，既先厌氧消化产甲烷再磷酸铵镁法回收磷氮。

6.根据权利要求1所述的一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，其特征在于，所述二级碱解时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。

7.根据权利要求1所述的一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，其特征在于，所述镁盐水溶液包括氯化镁水溶液、硫酸镁水溶液或碳酸镁水溶液，或用海水代替所述镁盐水溶液。

8.根据权利要求1所述的一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，其特征在于，所述上清液中70%以上的有机物转化为甲烷，且产气过程稳定；所述方法能回收15%-50%的氨氮和50%-95%的正磷酸盐。

9.根据权利要求1所述的一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，其特征在于，所述剩余污泥为城市污水处理厂的剩余活性污泥、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；所述处理包括酸、超声、热和臭氧中的一种以上。

10.如权利要求1所述的一种碱解预处理—磷酸铵镁法回收磷氮—厌氧消化产甲烷的集成工艺处理剩余污泥的方法，其特征在于，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）。