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相对于传统污泥厌氧消化(CAD),高含固污泥厌氧消化(HSAD)有较高单位容积产气率,污泥加热保温能耗低。然而,高含固污泥的流动性差,所需搅拌能耗高,搅拌不充分时容易引起有机酸及氨氮的积累,抑制厌氧消化过程。目前针对HSAD的消化特性及能效的研究还很少,尤其是针对低有机质含量污泥,高固体厌氧消化是否有能效优势还不明确。因此,本研究以含固率为3%~15%,有机质含量为40%~65%的污泥为底物,系统分析HSAD的消化特性,并以此对其能效进行评估,最终回答这一问题,主要结论如下:(1)污泥粘度随污泥含固率呈指数增加,导致传质性能下降,在无搅拌条件下,进而导致游离氨氮积累,抑制厌氧消化过程。(2)传质是影响高固体厌氧消化的关键因素。含固率6%~12%污泥中自由水含量迅速减少,导致其扩散系数迅速降低;基于毛细扩散机理,含固率12%~15%污泥的扩散系数缓慢降低到更低值。由于消化污泥颗粒粒径更小,自由水比例更小,相同含固率的消化污泥的扩散系数比脱水污泥低一个数量级。(3)强化搅拌条件下,高固体厌氧消化可以达到与传统厌氧消化相近的消化水平。高固体厌氧消化系统对高有机负荷有更好的承受能力。除污泥浓度与SRT外,进泥有机质含量也是影响HSAD消化性能的关键因素。(4)随着底物有机质含量的增加,投加单位有机质的沼气产量与有机质降解率呈线性关系增加。采用低有机质污泥进行厌氧消化,营养物缺乏导致微生物活性降低,代谢途径从丁酸代谢转为丙酸代谢。一阶动力学模型更适合用来描述不同有机质含量污泥生化产甲烷过程,且降解速率常数k与底物有机质含量呈指数关系。对低有机质含量(VS/TS?60%)污泥而言,消化周期不能短于25天。(5)高固体厌氧消化更适于低有机质含量污泥。将进泥浓度从5%提高至15%可以降低加热保温能耗67%,污泥有机质含量从40%提高到50%时,厌氧消化的沼气产能增加至原来的2.2倍。HSAD的能效比约为CAD的1.9~2.3倍。对于消化干化联合系统,低有机质污泥消化产生的沼气仅能满足干化需求的19%~46%,采用高固体厌氧消化不能提高消化干化联合系统的能效比。