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由于污水排放量的日益增长、污水排放标准的不断提升、污水处理厂节能降耗高效运行的迫切需求及水资源形势日益严峻等原因,目前急需研发节能高效的污水处理新工艺。厌氧技术具有能耗低、运行费用低、剩余污泥量少以及可产生甲烷能源物质等优点,以厌氧技术为核心单元的污水处理工艺能够为未来污水处理厂的发展与改进提供广阔空间。厌氧生活污水处理技术在热带地区已得以应用,然而,在其它地区低温时期厌氧过程水解速率缓慢、微生物代谢及生长速率缓慢,这些不利影响限制了厌氧技术的广泛应用。所以,研究开发低温厌氧污水处理新技术具有重要的实用价值。升流式厌氧污泥床反应器(UASB)—污泥消化双温厌氧工艺是一种新型的污水处理工艺。为了确保该工艺在低温条件下能够稳定有效运行,本文采用UASB—污泥消化双温厌氧工艺处理生活污水,主要研究了温度对污泥产甲烷能力及代谢底物亲和度的影响、循环污泥量对双温厌氧工艺处理效能的影响、低温厌氧代谢产生的溶解性有机物分析、协同消化技术对双温厌氧工艺处理溶解性有机物效能的影响。UASB—污泥消化双温厌氧工艺两个厌氧反应器的运行温度不同,UASB反应器运行温度与污水进水温度相同,污泥消化反应器的运行温度固定在30-35?C之间。以污泥消化反应器污泥为样品,通过小试研究,考察了温度突然变化对污泥产甲烷能力的影响。污泥分别在15?C和35?C的恒温条件培养时,产甲烷能力的比值(15?C/35?C)为0.11;污泥的培养温度在4小时内由35?C降至15?C时,污泥平均产甲烷速率的比值(15?C/35?C)约为0.12;培养温度由15?C在2小时内升至35?C时,此比值(15?C/35?C)约为0.10。研究了消化反应器污泥代谢底物(乙酸)速率与底物浓度的关系,并采用莫诺方程进行了拟合。通过污泥代谢底物的半饱和常数(Ks),分析了污泥代谢底物的亲和度,考察了温度对Ks的影响,结果表明:当温度从35?C降至15?C时,Ks由2.5 mg COD/L升高至6 mg COD/L。污泥在低温(15?C)时能够保持较高的代谢底物亲和度。污泥循环量是UASB-污泥消化双温厌氧工艺的重要运行参数,本文考察的循环污泥量为进水流量的1%、2.6%和12.5%,结果表明:在上述污泥循环量时工艺对COD的平均去除率为31.8%、32.2%及37.1%;循环污泥量较低(1%)时,会造成悬浮性有机物在UASB污泥床的积累;当循环污泥量提高至2.6%时,UASB污泥所含可以被厌氧代谢的有机物量由0.37下降至0.15 g CH4 COD/g COD,同时污泥消化反应器的沼气产量由2.9 L/d提高至7.4 L/d;循环污泥量由2.6%继续提高至12.5%时,UASB污泥中所含可以被厌氧代谢的有机物量由0.15下降至0.10 g CH4 COD/g COD,UASB反应器的沼气产量由0.37提高至1.2 L/d,而污泥消化反应器的沼气产量仍约为7.4 L/d。为研究低温厌氧反应器代谢有机物的特征与效能,本文以葡萄糖和乙酸钠为底物分别进行人工配水,研究了低温(15?C)UASB反应器出水中溶解性有机物的特征,并分析了污泥停留时间(SRT)对微生物溶解性产物(SMP)产量及组分的影响,结果表明:以葡萄糖为底物的UASB反应器出水中存在SMP,约为进水有机物浓度的7%,溶解性有机物(以COD计)的好氧和厌氧生物可降解性分别为90%和60%。溶解性有机物(以COD计)中低分子量(小于10 kDa)的部分主要由31.7%的长链烷烃及13.6%的酯类组成(未包括挥发性有机酸VFA)。SRT由40增至80 d时,SMP浓度由20增至49 mg COD/L,其中蛋白质的浓度由12增至16 mg/L,多糖由7增至20 mg/L。在以乙酸钠为底物的低温UASB反应器出水中不存在SMP。为提高UASB—污泥消化双温厌氧工艺对溶解性有机物(SCOD)的去除效能,本文采用了协同消化技术,即向污泥消化反应器中投加协同消化底物葡萄糖,结果表明:当葡萄糖的投加量为进水有机负荷的14%时,工艺对SCOD的去除率由6%提高至24%,此结果接近了本文实验条件下SCOD的厌氧生物可去除效率的最大值17%-32%(工艺去除SCOD所能达到的最大值用进水SCOD的厌氧生物可降解性来表示);采用协同消化技术前,UASB反应器出水乙酸浓度高于进水,而采用协同消化技术的实验末期,UASB反应器出水中的乙酸浓度低于进水,其平均值和最低值分别为31、15 mg COD/L;15?C时,UASB污泥及污泥消化反应器污泥的产甲烷能力提高至采用协同消化技术前的3倍,分别为42、39 mg CH4 COD/(g VSS·d);采用协同消化技术后,UASB反应器的甲烷产量增加了91%,污泥消化反应器的甲烷产量(以COD计,减去协同底物投加量之后)同样得到了改善。因此,作为一种简单易行的方法,协同消化技术可以提高UASB—污泥消化反应器双温厌氧工艺的产甲烷能力,使该工艺适用于处理含溶解性COD比例高的生活污水。