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高浓度污泥厌氧消化可直接利用脱水污泥进行反应,具有反应设备体积小、加热保温的能耗低、容积产气率高等优点。然而,高浓度污泥在运行中由于固体浓度增大,粘度也随之增大,搅拌比较困难,容易造成氨氮和有机酸的积累;另外在容积产气率提高的同时,有机质降解率和甲烷产率却有所下降。与餐厨垃圾混合进行厌氧消化以及对污泥进行预处理是提高污泥产气效率比较有效的方法。本研究针对固体浓度为8%的污泥进行混合发酵与预处理两方面的研究。混合厌氧消化方面,通过批式试验探究污泥与餐厨垃圾在不同的混合比例下的产气特性,通过产气量、甲烷产率及有机质去除率等指标确定最佳混合比例。结果表明,当污泥与餐厨垃圾TS之比为4:1时,产气效果最好,其累积甲烷产率与VS去除率分别为122.4mL/g-VSadd和47.9%,比污泥单独厌氧消化时提高了39.1%和18.0%。通过CSTR反应器进行污泥与餐厨混合厌氧消化动态试验,结果表明,当污泥与餐厨TS比为4:1时,其甲烷产率比污泥单独厌氧消化提高了2.7~3.5倍,VS去除率提高了1倍。当水力停留时间从25d缩短到20d时,混合厌氧消化系统的pH值随之降低到6.8左右。同时随着有机负荷的提高,高浓度污泥消化底物降解不完全,导致甲烷产率和有机质去除率小幅度降低。预处理方面,探究了碱解与超声预处理对高浓度污泥的破解效果,通过静态批式试验探究了不同投碱浓度以及几种预处理方式对污泥产气的影响。结果表明,污泥的pH值、溶出的SCOD以及甲烷产量随着投碱量的增大而增大,且碱解处理能够缩短厌氧消化的周期,使产气高峰提前;碱和超声同时作用的方式在低浓度(0.01g-CaO/g-TS)的投碱量情况下效果比较显著,在0.01g-CaO/g-TS的浓度下,碱解和超声同时作用30min,污泥厌氧消化的累积甲烷产率增加了55.13%。综合考虑污泥的破解效果、厌氧消化产气率、系统稳定性及实际运行的经济性等方面,高浓度污泥更适合采用低浓度碱解耦合超声预处理的方式。采用CSTR反应器对预处理方式进行动态试验,结果证明碱解与超声同时处理的方式,其产气效果要优于单独碱解方式;另外加入了超声的作用,对污泥的性状有所改善,可以降低污泥的粘稠度,从而有利于高浓度污泥厌氧消化的运行。动态试验结果表明,在污泥中添加适量餐厨垃圾对污泥产气性能的提高比碱解预处理更为显著,与碱解耦合超声的促进效果相当。