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污泥产量的与日俱增与污泥处理能力的严重不足、处理手段的严重落后形成了尖锐的矛盾,污泥污染问题已经成为我国无法避免的环境问题。厌氧消化是最常用的污泥稳定化技术。在厌氧条件下,污泥中的微生物能够利用自身的生化作用将有机物降解,生成沼气并降低污泥中有毒有害物质的浓度。但传统的污泥厌氧消化存在水解困难、厌氧反应时间长、甲烷产量低等问题。采用预处理技术有助于破坏细胞结构并改善污泥的生物降解性,从而加快厌氧反应速率,提高甲烷产量。本文通过混合碱处理、热处理以及热碱联合处理技术改善污泥的可生化降解性和厌氧消化性能。系统研究了预处理技术对污泥性质及其厌氧消化性能的影响,并探究了污泥厌氧消化产甲烷的动力学过程。主要研究内容如下:分别用混合碱处理、热处理、热碱处理法对剩余污泥进行预处理。通过污泥的各项指标如溶解性化学需氧量(SCOD)、蛋白质、多糖、氨氮、挥发性脂肪酸(VFAs)等,考察各预处理技术对污泥的破解效果。结果表明,污泥经预处理后,有机物含量显著增大。各预处理法对污泥破解程度的效果为:先混合碱再热处理>热碱同时处理>先热再混合碱处理>混合碱处理>热处理>对照组(未处理)。预处理所用混合碱中氢氧化钠的含量越大,污泥的SCOD溶出率越大。混合碱(NaOH:Ca(OH)2=4:1)+80℃处理组的溶出率最大,为112.8%,且先混合碱再热处理组污泥的破解效果优于其单独处理的叠加效果。将各组预处理后的污泥用于厌氧反应,研究其产气规律、底物的变化规律、有机物去除率及污泥减容效果。厌氧反应30 d后,先混合碱再热处理污泥的厌氧消化性能均优于其单独处理的污泥。累计产甲烷量、有机物的去除率、污泥的减容效果(TS、VS去除率)均是先混合碱再热处理>热处理(80℃)>混合碱处理(3:2)>对照。先混合碱再热处理时,随着混合碱中氢氧化钠含量的增加,污泥的产甲烷量逐渐增大,4:1+80℃处理组的甲烷产量最大,为430 mL/gVS,与对照组相比提高了308.7%。热处理与混合碱联合处理能够减小混合碱对厌氧消化过程的抑制作用,从而缩短抑制期,增大甲烷产量。采用一级动力学和Modified Gomerptz模型对各组污泥厌氧消化产甲烷过程进行动力学拟合。结果表明,Modified Gompertz模型更符合污泥厌氧消化产甲烷的动力学过程。无论是未处理组还是预处理组污泥在厌氧反应初期都明显存在一段延滞期,整个产甲烷过程累计产甲烷量随时间的变化呈“S”型曲线。