徐慧敏,秦衛(wèi)華,李中林,顧 琪,戴曉虎

(1.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇 南京 210042;2.南京國環(huán)環(huán)境研究院有限公司,江蘇 南京 210042;3.同濟(jì)大學(xué)城市污染控制國家工程研究中心,上海 200092;4.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200092)

污泥作為“資源及能源回收”的載體已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到充分認(rèn)可,如何實(shí)現(xiàn)資源和能源回收的最大化是各國學(xué)者的研究重點(diǎn)[1]。厭氧消化具有能耗低、穩(wěn)定性好、能夠回收生物能源等優(yōu)點(diǎn),在世界各國得到廣泛應(yīng)用[2]。厭氧消化通常分為水解、酸化和產(chǎn)甲烷3個(gè)階段[3],其中,水解是微生物將固體有機(jī)物和大分子聚合物轉(zhuǎn)化為溶解性小分子的過程。由于這些物質(zhì)一部分在細(xì)胞內(nèi)部,一定程度上受到細(xì)胞膜/壁的半剛性結(jié)構(gòu)阻礙[4],其余在胞外聚合物中,通常情況下其中只有30%～50%具有生物可降解性[5],因此水解過程成為厭氧消化的限速步驟。為提高污泥生物可降解性,改善厭氧消化性能,超聲、堿解、熱水解、微波輻射、臭氧氧化或多種技術(shù)的組合等厭氧消化預(yù)處理技術(shù)得到廣泛研究和應(yīng)用[6]。

產(chǎn)甲烷潛力(biochemical methane potential,BMP)通常用于評判預(yù)處理技術(shù)對污泥厭氧消化性能的影響[7]。邱春生等[8]采用BMP實(shí)驗(yàn)研究了堿、熱水解和熱堿3種預(yù)處理技術(shù)對污泥厭氧消化性能的影響,發(fā)現(xiàn)預(yù)處理后污泥產(chǎn)氣量較未處理污泥分別提高75.6%、72.9%和83.7%。劉陽等[9]研究了熱水解對剩余污泥可生物降解性能的影響,結(jié)果表明預(yù)處理污泥BMP較原泥提高43%。RIAU等[10]運(yùn)用超聲技術(shù)對剩余污泥厭氧消化進(jìn)行預(yù)處理,BMP實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明預(yù)處理污泥的總甲烷產(chǎn)量和揮發(fā)性固體(volatile solid,VS)去除率較原泥分別增加50%以上和13%。BMP作為一種靜止的厭氧消化實(shí)驗(yàn),一定程度上反映了污泥有機(jī)物的生物可利用率,而實(shí)際工況條件下厭氧消化性能還受污泥投配比、污泥停留時(shí)間(sludge retention time,SRT)等因素影響,因此更接近實(shí)際情況的半連續(xù)式厭氧消化逐步受研究者重視[11]。郭思宇等[12]對比研究了SRT分別為20和30 d、污泥質(zhì)量投配比1∶1條件下熱水解對半連續(xù)式污泥厭氧消化性能的影響,結(jié)果表明SRT為20 d、熱水解溫度為70 ℃、熱處理時(shí)間為80 min條件下,預(yù)處理污泥生物氣產(chǎn)量較原泥增加275%,且生物氣中甲烷含量較原泥增加125%。

在前期研究中,超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理技術(shù)被證明是一種非常有效的污泥破解技術(shù),污泥破解度可達(dá)60%以上[13]。然而,超聲聯(lián)合熱堿處理污泥的厭氧消化性能及該過程中有機(jī)物變化情況尚未有詳細(xì)報(bào)道。為了彌補(bǔ)前人在預(yù)處理污泥改善半連續(xù)式厭氧消化性能方面研究的不足,筆者在初期成果基礎(chǔ)上,對超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理污泥進(jìn)行半連續(xù)式厭氧消化實(shí)驗(yàn),探究污泥產(chǎn)甲烷量、產(chǎn)甲烷效率、有機(jī)物含量和組成以及固體減量化情況,為該技術(shù)在實(shí)際工程中應(yīng)用和推廣提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 污泥來源

實(shí)驗(yàn)污泥來自上海某城市生活污水處理廠,該污水廠采用奧地利HYBRID二段活性工藝,日處理生活污水7.5萬t。實(shí)驗(yàn)用剩余污泥基本性質(zhì)為:pH值為6.40～6.54,總懸浮物(TSS)質(zhì)量濃度為10 960～12 620 mg·L-1,揮發(fā)性懸浮物(VSS)質(zhì)量濃度為6 110～6 320 mg·L-1,總化學(xué)需氧量(TCOD)為13 245～13 618 mg·L-1,溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)為1 030～1 070 mg·L-1,溶解性蛋白質(zhì)(soluble protein,SP)質(zhì)量濃度為229.11～239.23 mg·L-1,溶解性多糖(soluble carbohydrates,SC)質(zhì)量濃度為50.12～57.38 mg·L-1。接種污泥采自包含污泥處理處置功能的上海某污水處理廠,該廠污泥處理采用中溫厭氧消化技術(shù),污泥基本性質(zhì)為:質(zhì)量含水率為89.7%～90.5%,TCOD為35 231～35 279 mg·L-1,SCOD為2 230～2 341 mg·L-1, SP質(zhì)量濃度為512～527 mg·L-1,SC質(zhì)量濃度為 127～134 mg·L-1。

1.2 超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理試驗(yàn)

采用自主研發(fā)的污泥預(yù)處理中試設(shè)備,包括體積為12 L的立式矩形槽體超聲處理機(jī)和有效容積為100 L的熱堿處理機(jī),能夠?qū)崿F(xiàn)污泥連續(xù)自動(dòng)預(yù)處理。該套設(shè)備由上海臺姆超聲設(shè)備有限公司定制生產(chǎn)。

前期研究結(jié)果表明,超聲聯(lián)合熱堿破解剩余污泥的最佳處理參數(shù):熱水解溫度為73 ℃,加堿量〔以總固體(TS)計(jì)〕為0.085 g·g-1,超聲能量(以TS計(jì))為9 551 kJ·kg-1[13]。以最佳處理參數(shù)為控制參數(shù)對剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理:采用同步處理方法,將20 L污泥加熱至73 ℃,升溫過程約8 min,加熱過程中同時(shí)加入4 mol·L-1NaOH溶液160 mL,以200 r·min-1(離心半徑為167 mm)轉(zhuǎn)速攪拌污泥,使堿液與污泥完全混合,并使污泥受熱均勻。污泥溫度升至73 ℃后立即經(jīng)蠕動(dòng)泵傳輸至超聲處理機(jī)內(nèi),在超聲波強(qiáng)度為0.1 W·mL-1條件下輻射24 min。預(yù)處理污泥冷卻后置于4 ℃冰箱內(nèi)保存,待厭氧消化實(shí)驗(yàn)使用。

1.3 半連續(xù)式厭氧消化實(shí)驗(yàn)

取預(yù)處理污泥700 mL和接種污泥100 mL混合均勻后,調(diào)節(jié)pH值至7.0后加入2 L厭氧消化瓶中,置于(37±1) ℃恒溫水浴槽中進(jìn)行中溫厭氧消化。厭氧消化瓶中產(chǎn)生的生物氣經(jīng)50 g·L-1堿液吸收以去除CO2和H2S,通過排堿法計(jì)量每日產(chǎn)甲烷量。每隔3 d取200 mL厭氧消化污泥進(jìn)行理化性質(zhì)分析,并以等比例、等量的新鮮混合污泥進(jìn)行補(bǔ)充。整個(gè)厭氧消化過程持續(xù)21 d。原泥以同樣方式進(jìn)行厭氧消化實(shí)驗(yàn)。預(yù)處理污泥和原泥均設(shè)置3組平行實(shí)驗(yàn)。厭氧消化實(shí)驗(yàn)裝置示意見圖1。

圖1 厭氧消化實(shí)驗(yàn)裝置示意Fig.1 Experimental set-up of anaerobic digestion test

1.4 指標(biāo)分析方法

取一定量污泥稀釋后,采用重鉻酸鉀法測定TCOD。將污泥樣品按6 000 r·min-1(離心半徑為167 mm)轉(zhuǎn)速離心20 min后,取上清液采用重鉻酸鉀法測定SCOD。將污泥樣品按3 000 r·min-1(離心半徑為167 mm)轉(zhuǎn)速離心20 min后,取上清液經(jīng)0.45 μm孔徑濾膜過濾后用于測定濾液中SP和SC濃度:SP濃度測定采用考馬斯亮蘭G250法,以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)物測定樣品在595 nm處吸光度;SC濃度測定采用蒽酮法,以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)物測定樣品在625 nm處吸光度。TSS和VSS濃度采用重量法測定。各實(shí)驗(yàn)設(shè)置3組平行,確保各平均值間沒有顯著性差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用3組平行實(shí)驗(yàn)平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

(1)甲烷轉(zhuǎn)化率

甲烷轉(zhuǎn)化率表征厭氧消化過程中復(fù)雜有機(jī)物分解并產(chǎn)生甲烷的轉(zhuǎn)化率,理論上每產(chǎn)生1 L甲烷需要消耗相當(dāng)于2.85 g的COD[14]。厭氧消化過程中甲烷轉(zhuǎn)化率為產(chǎn)生甲烷的TCOD與厭氧消化初、后期TCOD差值的比,計(jì)算公式[14]為

A=V·2.85/(m0-m1)·100%。

(1)

式(1)中,A為甲烷轉(zhuǎn)化率,%;V為甲烷總產(chǎn)量,L;2.85為轉(zhuǎn)化系數(shù),g·L-1;m0為投加的TCOD總量,g;m1為出泥TCOD濃度,g。

(2)產(chǎn)甲烷動(dòng)力學(xué)模型

對產(chǎn)甲烷數(shù)據(jù)采用修正的岡珀茲模型(modified-Gompertz model)[15],結(jié)合Origin 8.1軟件進(jìn)行非線性擬合,得到基于修正的岡珀茲模型的產(chǎn)甲烷動(dòng)力學(xué)參數(shù)。修正的岡珀茲模型計(jì)算公式為

(2)

式(2)中,H為累計(jì)產(chǎn)甲烷量,mL;P為最大產(chǎn)甲烷量,mL;Rm為最大產(chǎn)甲烷速率,mL·d-1;e為自然常數(shù),2.718;λ為細(xì)菌產(chǎn)甲烷的延遲時(shí)間,d;t為厭氧消化時(shí)間,d。

(3)TSS(或VSS)去除率

TSS(或VSS)去除率為處理后污泥中TSS(或VSS)降解量與處理前污泥中TSS(或VSS)含量的比例,包括預(yù)處理和厭氧消化2個(gè)部分。以TSS去除率為例,預(yù)處理階段TSS去除率為(ρTSS，0-ρTSS,p)/ρTSS,0×100%,厭氧消化階段TSS去除率為(ρTSS,in-ρTSS,out)/ρTSS,in×100%,其中,ρTSS,0為原泥TSS含量,ρTSS,p為預(yù)處理污泥TSS含量,ρTSS,in為厭氧消化進(jìn)泥TSS含量;ρTSS,out為厭氧消化出泥TSS含量,單位均為mg·L-1。污泥VSS去除率計(jì)算公式依此類推。

2 結(jié)果與討論

2.1 預(yù)處理對厭氧消化產(chǎn)甲烷量的影響

圖2為超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理污泥和原泥厭氧消化期間日產(chǎn)甲烷量。預(yù)處理污泥在厭氧消化初期日產(chǎn)甲烷量小于200 mL,表明雖然預(yù)處理使大量有機(jī)物由固相向液相轉(zhuǎn)移,但產(chǎn)甲烷菌尚處于適應(yīng)階段,活力不足;厭氧消化4 d后,日產(chǎn)甲烷量快速增加,并且日產(chǎn)甲烷量連續(xù)高于200 mL時(shí)間達(dá)13 d,最大日產(chǎn)甲烷量出現(xiàn)在第7天,達(dá)435 mL;第18天后,日產(chǎn)甲烷量逐步下降。與預(yù)處理污泥相比,原泥在厭氧消化第10天進(jìn)入產(chǎn)氣高峰期,產(chǎn)氣高峰期持續(xù)5 d,最大日產(chǎn)甲烷量出現(xiàn)在第16天,為285 mL,第18天后日產(chǎn)甲烷量逐步下降。由圖2可知,超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理后污泥厭氧消化的產(chǎn)氣高峰時(shí)間較原泥提前3 d,且產(chǎn)氣高峰期較原泥延長8 d;預(yù)處理污泥平均日產(chǎn)甲烷量達(dá)234 mL,是原泥的1.94倍。HOUTMEYERS等[16]運(yùn)用超聲聯(lián)合堿解技術(shù)對剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理,后續(xù)厭氧消化實(shí)驗(yàn)表明,水力停留時(shí)間(hydraulic retention time,HRT)分別為10和7 d條件下,預(yù)處理污泥日產(chǎn)甲烷量分別較原泥提高33.3%和24.2%,表明預(yù)處理不僅能提高產(chǎn)甲烷量，還能加快厭氧消化進(jìn)程。筆者研究中,剩余污泥經(jīng)超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理后,污泥SCOD破解度達(dá)60%以上,釋放大量生物可利用有機(jī)質(zhì)到液相中,這為厭氧消化的限速步驟——水解掃清了障礙,大大提高了厭氧消化速度;同時(shí)釋放的有機(jī)質(zhì)能夠被產(chǎn)甲烷菌充分利用并最終轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能,提高污泥資源化率。為進(jìn)一步了解預(yù)處理污泥厭氧消化性能改善情況,需要對日產(chǎn)甲烷量進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬,通過動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析其較原泥產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣時(shí)間的優(yōu)勢。

圖2 污泥厭氧消化過程中日產(chǎn)甲烷量變化Fig.2 Daily methane production of pretreated sludge and raw waste activated sludge (WAS) during anaerobic digestion

2.2 預(yù)處理對污泥厭氧消化效率的影響

圖3為預(yù)處理污泥和原泥厭氧消化累計(jì)產(chǎn)甲烷量及基于修正的岡珀茲模型的擬合曲線。擬合曲線的各項(xiàng)參數(shù)見表1。由圖3和表1可知,超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理極大地提高了污泥產(chǎn)甲烷能力,最大產(chǎn)甲烷量達(dá)5 376 mL,是原泥的1.54倍;最大日產(chǎn)甲烷量是原泥的2.06倍,產(chǎn)甲烷速率得到大幅提高;同時(shí)細(xì)菌產(chǎn)甲烷延遲時(shí)間由5.4 d降低到2.8 d;預(yù)處理污泥厭氧消化的累計(jì)產(chǎn)甲烷量與修正的岡珀茲模型擬合度在99%以上。GUO等[17]對熱堿聯(lián)合預(yù)處理〔處理?xiàng)l件為加堿量(以TS計(jì))為23.77 mg·g-1,溫度為134.95 ℃〕高含固脫水污泥厭氧消化累計(jì)產(chǎn)甲烷量進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn),修正的岡珀茲模型擬合系數(shù)R2高達(dá)0.993 1,較一階動(dòng)力學(xué)模型擬合效果更好。污泥厭氧消化進(jìn)入穩(wěn)定產(chǎn)氣階段后,甲烷產(chǎn)量主要受SP和SC濃度影響,其在系統(tǒng)中能夠迅速進(jìn)行酸化和甲烷化反應(yīng),使甲烷產(chǎn)量不斷增加[18]。超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理能大幅提高污泥中SP和SC濃度,一方面增加了厭氧消化過程中可被生物利用的溶解性有機(jī)質(zhì);另一方面降低了厭氧消化的水解時(shí)間,縮短了細(xì)菌產(chǎn)甲烷延遲時(shí)間。厭氧消化過程中SP和SC濃度與產(chǎn)甲烷量的關(guān)系則需要進(jìn)一步分析。

圖3 污泥厭氧消化過程中累計(jì)產(chǎn)甲烷量及修正的岡珀茲模型擬合曲線Fig.3 Cumulative methane production and fitting curve of modified-Gompertz model of pretreated and raw waste activated sludge (WAS) during anaerobic digestion

表1污泥厭氧消化累計(jì)產(chǎn)氣量的修正的岡珀茲模型擬合參數(shù)

Table1Kineticparameterscalculatedfromthetheoreticalmodified-Gompertzmodelforpretreatedandrawwasteactivatedsludge(WAS)

污泥類型計(jì)算公式P/mLRm/(mL·d-1)λ/d擬合系數(shù)R2 原泥Y=3 486.7·exp{-exp[-0.15·(X-12.11)]}3 486.7191.75.40.993 超聲+熱堿Y=5 376.4·exp{-exp(-0.20·(X-7.80)]}5 376.4394.82.80.998

Y為累計(jì)產(chǎn)氣量,X為厭氧消化時(shí)間,P為最大產(chǎn)甲烷量,Rm為最大產(chǎn)甲烷速率,λ為細(xì)菌產(chǎn)甲烷的延遲時(shí)間。

根據(jù)式(1)計(jì)算得到預(yù)處理污泥和原泥的甲烷轉(zhuǎn)化率分別為41.87%和75.57%。預(yù)處理污泥甲烷轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于原泥甲烷轉(zhuǎn)化率,這說明超聲和熱堿聯(lián)合預(yù)處理不僅能促進(jìn)固體有機(jī)質(zhì)向溶解性有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化,還能提高溶解性有機(jī)質(zhì)利用效率,最終顯著提高厭氧消化產(chǎn)氣量。這一結(jié)果也與楊潔[14]在超聲和堿解聯(lián)合預(yù)處理污泥后動(dòng)態(tài)厭氧消化研究中的結(jié)果一致。

2.3 預(yù)處理對污泥厭氧消化有機(jī)物釋放的影響

圖4為污泥厭氧消化期間SCOD與TCOD比例變化情況。

圖4 污泥厭氧消化過程中SCOD與TCOD比例變化

由圖4可知,隨厭氧消化的進(jìn)行,SCOD與TCOD比例均呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。預(yù)處理污泥厭氧消化期間SCOD占TCOD最大比例出現(xiàn)在15 d時(shí),達(dá)91.26%,且9、12、15和18 d時(shí)均超過50%。原泥厭氧消化期間SCOD占TCOD最大比例出現(xiàn)在18 d時(shí),為71.46%。作為生物可降解有機(jī)質(zhì)的重要組成成分,SP和SC在厭氧消化過程中的變化能夠進(jìn)一步解釋產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率的變化規(guī)律。

預(yù)處理污泥和原泥厭氧消化過程中SP和SC濃度隨厭氧消化時(shí)間的變化見圖5。由圖5可知,預(yù)處理污泥厭氧消化階段SP和SC濃度不斷下降,表明SP和SC酸化速率高于水解速率,通過預(yù)處理和水解過程增加的SP和SC在酸化細(xì)菌作用下共同被轉(zhuǎn)化為小分子脂肪酸,在厭氧消化后期隨有機(jī)質(zhì)消耗,水解和酸化速度趨于平衡,SP和SC濃度也趨于平穩(wěn)。在原泥厭氧消化初期,水解細(xì)菌占主導(dǎo)作用,溶解性有機(jī)物濃度不斷上升,9 d后酸化細(xì)菌開始占優(yōu)勢。這表明預(yù)處理能有效加快污泥水解酸化進(jìn)程,促進(jìn)厭氧消化過程。關(guān)于上述現(xiàn)象楊潔等[19]亦有報(bào)道,他對超聲聯(lián)合堿解預(yù)處理污泥進(jìn)行厭氧消化后發(fā)現(xiàn),預(yù)處理污泥厭氧消化過程中SP和SC濃度顯著上升,從而大大縮短了水解過程中SP和SC降解并進(jìn)入液相的時(shí)間,最終提高污泥中有機(jī)物的利用效率。

圖5 污泥厭氧消化過程中溶解性蛋白質(zhì)和多糖濃度變化Fig.5 Soluble protein and carbohydrates concentrations of pretreated and raw waste activated sludge (WAS) during anaerobic digestion

2.4 預(yù)處理對厭氧消化后固體減量的影響

表2為污泥厭氧消化前后TSS和VSS降解率對比,其中預(yù)處理部分即厭氧消化前固體去除率,為處理前固體含量與預(yù)處理后污泥固體含量的差值與處理前固體含量之比;厭氧消化部分指厭氧消化期間總固體減量與厭氧消化前固體含量之比。預(yù)處理污泥厭氧消化固體總?cè)コ蔬h(yuǎn)高于原泥,TSS和VSS去除率均達(dá)50%以上,說明預(yù)處理能有效將固體有機(jī)質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)溶出,成為生物可利用的溶解性有機(jī)質(zhì),這與預(yù)處理污泥厭氧消化速率、效率均得到提高的結(jié)論一致。預(yù)處理污泥厭氧消化后總VSS去除率超過60%,達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[20]中污泥穩(wěn)定化處理要求。此外,超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理污泥厭氧消化TSS和VSS降解率分別較原泥增加36.15%和40.18%。AHINKAYA等報(bào)道了超聲聯(lián)合熱水解預(yù)處理污泥(處理參數(shù)為超聲強(qiáng)度1.0 W·mL-1，超聲時(shí)間1 min,熱水解溫度80 ℃，持續(xù)時(shí)間1 h)厭氧消化VS降解率較原泥提高37.8百分點(diǎn)[21],以及超聲聯(lián)合堿解預(yù)處理污泥〔處理參數(shù)為超聲能量(以TS計(jì))22 500 kJ·kg-1,加堿量(以TS計(jì))0.1 g·g-1〕厭氧消化VS降解率較原泥提高38.7百分點(diǎn)[22]。在污泥性質(zhì)相近的條件下,筆者研究中能量和物質(zhì)投入較上述AHINKAYA等報(bào)道的投入更小,而固體減量卻更多,由此可以初步得出超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理降解效果較超聲聯(lián)合堿解和超聲聯(lián)合熱水解更優(yōu)的結(jié)論。超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理技術(shù)不僅能有效促進(jìn)有機(jī)質(zhì)溶解進(jìn)入水相,還能將釋放的有機(jī)質(zhì)充分轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能,是十分有效的厭氧消化預(yù)處理技術(shù)。

表2污泥厭氧消化前后TSS和VSS降解率

Table2TSSandVSSreductionofvariouswasteactivatedsludge(WAS)samplesbeforeandafteranaerobicdigestion

污泥類型處理階段TSS去除率/%VSS去除率/%原泥預(yù)處理00厭氧消化18.821.6合計(jì)18.821.6超聲+熱堿預(yù)處理26.235.0厭氧消化28.726.8合計(jì)54.961.8

3 結(jié)論

(1)超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理污泥厭氧消化期間,平均日產(chǎn)甲烷量達(dá)234 mL,是原泥平均日產(chǎn)甲烷量的1.94倍。預(yù)處理污泥厭氧消化產(chǎn)氣高峰時(shí)間較原泥提前3 d,且產(chǎn)氣高峰期較原泥延長8 d。

(2)超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理污泥累計(jì)產(chǎn)甲烷量與岡珀茲模型擬合度達(dá)99%以上。岡珀茲模型擬合參數(shù)中,預(yù)處理污泥和原泥細(xì)菌產(chǎn)甲烷延遲時(shí)間分別為2.8和5.4 d,甲烷轉(zhuǎn)化率分別為82.17%和47.25%,表明超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理可顯著提高污泥產(chǎn)甲烷速率和效率。

(3)超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理污泥SCOD濃度先隨厭氧消化增加,9 d后下降,而SP和SC濃度則不斷下降。原泥SCOD濃度增長在12 d時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn),隨后下降;SP和SC濃度在9 d時(shí)達(dá)到峰值,之后下降。預(yù)處理污泥SCOD、SP和SC濃度均高于原泥,其最大值分別是原泥的2.09、3.94和3.95倍。

(4)超聲聯(lián)合熱堿預(yù)處理污泥總TSS和VSS去除率分別較原泥高36.15百分點(diǎn)和40.18百分點(diǎn),預(yù)處理污泥厭氧消化后VSS去除率高于60%,達(dá)到污泥穩(wěn)定化處理要求。