肖本益，唐心漪，易 皓，董立新，韓云平，劉俊新

（1.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京 100085；2.生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州510530；3.天津市水利科學(xué)研究院，天津 300061）

譯者： 肖本益；審查： 鄭天龍；單位： 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心

1 研究亮點(diǎn)

*兩種預(yù)處理導(dǎo)致的污泥破碎程度相似；

*兩種污泥高級(jí)厭氧消化具有相似的甲烷產(chǎn)量和有機(jī)物去除率；

*兩種污泥高級(jí)厭氧消化的產(chǎn)甲烷途徑不同；

*低溫?zé)釅A處理具有更高的能量效率。

2 背景

污水處理是一個(gè)高能耗過(guò)程，其能耗占總運(yùn)行費(fèi)用的25%～65%。據(jù)估計(jì)，污泥厭氧消化效率最大時(shí)所產(chǎn)生的沼氣可代替污水處理廠70%～80%的能耗。然而傳統(tǒng)的污泥厭氧消化存在著停留時(shí)間長(zhǎng)、甲烷產(chǎn)率低等不足。熱處理作為一種成熟的強(qiáng)化污泥厭氧消化的預(yù)處理技術(shù)，其強(qiáng)化效果依賴于熱處理溫度。低溫?zé)釅A處理是提高低溫?zé)崽幚韽?qiáng)化效果的一種方法，然而目前缺乏它與高溫?zé)崽幚淼谋容^。因此，本研究比較了耦合高溫?zé)崽幚砗偷蜏責(zé)釅A處理兩種污泥高級(jí)厭氧消化過(guò)程。

3 研究方法

研究采用的高溫?zé)崽幚頌椋?60±1）℃、30 min，低溫?zé)釅A處理為pH12.0±0.1 和（60±1）℃、30 min。在5 L 連續(xù)攪拌的消化罐中進(jìn)行這兩種預(yù)處理污泥的半連續(xù)厭氧消化，污泥停留時(shí)間為20 d。這兩種污泥的厭氧消化連續(xù)運(yùn)行了92 d，過(guò)程中測(cè)定了產(chǎn)氣、預(yù)處理污泥和消化液性質(zhì)，通過(guò)高通量測(cè)序分析2 個(gè)厭氧消化在穩(wěn)定期古菌菌群結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行穩(wěn)定期的能量評(píng)估。

4 主要研究結(jié)果

選擇的兩種預(yù)處理具有相似的融胞效果。穩(wěn)定期，兩種預(yù)處理污泥的厭氧消化具有相似的消化液性質(zhì)。同時(shí)兩種預(yù)處理污泥厭氧消化的沼氣產(chǎn)量、甲烷濃度、甲烷產(chǎn)量和有機(jī)物去除率都十分相近。兩種預(yù)處理污泥的厭氧消化具有明顯不同的產(chǎn)甲烷菌菌群結(jié)構(gòu)：高溫?zé)崽幚砦勰鄥捬跸漠a(chǎn)甲烷途徑為嚴(yán)格氫營(yíng)養(yǎng)型，而低溫?zé)釅A處理污泥厭氧消化的產(chǎn)甲烷途徑為氫營(yíng)養(yǎng)和乙酸發(fā)酵混合型。兩種預(yù)處理污泥的厭氧消化的能量平衡均為正值。盡管低溫?zé)釅A處理污泥的厭氧消化液的后處理能耗稍高于高溫?zé)崽幚砦勰嗟膮捬跸?，但是由于高溫?zé)崽幚淼念A(yù)處理能耗（7.2 kJ/g） 高于低溫?zé)崽幚恚?.8 kJ/g），而前者厭氧消化過(guò)程的產(chǎn)能稍低于后者，因此低溫?zé)釅A處理具有更高的能量效率。

5 結(jié)論與展望

高溫?zé)崽幚砗偷蜏責(zé)釅A處理都能有效破碎污泥、釋放出相似量的污泥有機(jī)物。盡管耦合兩種預(yù)處理的污泥高級(jí)厭氧消化的效果是相同的，但是兩種預(yù)處理污泥厭氧消化過(guò)程中甲烷化途徑不同。同時(shí)，低溫?zé)崽幚砦勰嗟膮捬跸哂懈叩哪芰啃?。?yīng)進(jìn)一步對(duì)耦合低溫?zé)釅A處理的污泥高級(jí)厭氧消化進(jìn)行研究，以推動(dòng)其在污泥處理過(guò)程中的應(yīng)用。