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剩余污泥是污水处理厂的主要伴生污染物,具有产量大、有机物含量高、氮磷等元素含量丰富等特征,资源回收利用潜力较大。本研究立足于剩余污泥资源化梯级回收碳、磷物质,围绕着污泥厌氧发酵过程产酸效率和释磷效率低的问题,重点探讨了厌氧产酸发酵过程对剩余污泥碳源有机物快速转化和磷快速释放的影响因素及作用机制。针对剩余污泥厌氧产酸效率和速率低这一限制因素,探讨了初始碱性对污泥厌氧产酸的促进效能,提出了基于高铁酸钾和碱联合高铁酸钾强化污泥厌氧产酸的新方法。结果表明:初始pH10.0的条件下,提高剩余污泥破解水解酸化效果的最佳时间是30 min,短链脂肪酸的最大累积量在第3天达到,为240 mg COD/gVSS,是对照组的2.88倍。利用高铁酸钾强化污泥厌氧发酵过程促进了以乙酸为主的短链脂肪酸的积累效能,最大累积量在投加量为56 mg Fe(VI)/g TSS时达到,为343mg COD/gVSS,是空白处理组的5.72倍。碱联合高铁酸钾处理进一步强化了污泥厌氧发酵过程的产酸效果。与单独高铁酸钾处理组不同,短链脂肪酸的最大累积量在投加量为28 mg Fe(VI)/g TSS,pH10.0时达到,产酸量增加了22%,且污泥停留时间由5天缩短至4天。考虑到目前高铁酸钾的市场价格远远高于碱的价格,降低高铁酸钾投加量至28 mg Fe(VI)/g TSS,用调初始pH10.0的方法来强化污泥厌氧产酸的效能,具有明显的成本优势。针对剩余污泥中普遍存在的季铵盐抗菌剂苯扎氯胺(BACs),研究了其链长和含量对污泥厌氧产酸效能的影响及机制,解析了核心功能微生物的演替规律。结果表明:BACs的存在可以促进污泥厌氧发酵产酸的效能,短碳链和高剂量的BACs对污泥水解酸化的促进效果更明显,而对产甲烷抑制作用更明显。同时,BACs的存在明显改变了厌氧发酵体系的功能微生物群落分布特征,对照组产酸功能微生物丰度最高的菌属为Proteiniclasticum,为12.8%,相应的产甲烷菌属主要是Methanosaeta,达到了55.1%;当存在BACs时,相对丰度最高的细菌菌属为Candidatus_Microthrix,为26.6%,相应的产甲烷菌属以Methanosarcina为主,达到了61.2%。对于长期运行的厌氧发酵体系,低浓度BACs(2 mg/g TSS)对污泥厌氧发酵体系的产酸效能没有明显的影响;浓度提高到15 mg/g TSS时,短链脂肪酸的积累量增加,为对照组的1.86倍;进一步提高BACs浓度,短链脂肪酸积累量持续增加,为对照组的2.15倍。当BACs浓度在15 mg/g TSS以下时,主要的产酸功能微生物种类基本一样;当BACs浓度超过50 mg/g TSS时,产酸功能微生物的结构发生明显的变化,其他三组相比,Clostridia在高浓度组降低至15.2%,而Actinobacteria的丰度升至31.8%,且富集了大量的Synergistia,其丰度达到了10.5%。通过考察预处理方法和抗菌剂BACs对污泥厌氧产酸过程磷释放效能的影响,阐明了剩余污泥厌氧发酵过程磷的释放与迁移转化特征。结果表明:磷的释放规律与碳源有机物的释放规律并不一定完全一致,且预处理方法和抗菌剂对厌氧产酸过程磷释放效能的影响差别很大。在厌氧产酸发酵过程中,上清液和胞外聚合物松散层(LB-EPSs)中的磷含量呈现增加趋势,胞外聚合物紧密层(TB-EPSs)以及胞内和其他部分的磷含量呈现降低趋势,最大的释放率分别为20.30%和34.88%;上清液和LB-EPSs主要以正磷为主,TB-EPSs有机磷含量相对较高。通过分析污泥中磷的赋存形态,发现磷主要存在于固相中,其中以非羟基磷灰石磷和有机磷等生物有效磷为主,占到了固相总磷的80%以上。通过解析污泥厌氧产酸过程磷的形态迁移转化特征,发现非羟基磷灰石磷在碱性条件下更容易被释放,最大释放效率为89.84%,反之,羟基磷灰石磷在酸性条件下更容易被释放,最大释放效率达到了93.69%。可见,占优势的磷形态是决定释磷效率的关键因素。