温度及有机负荷对高温高含固污泥厌氧消化启动期产甲烷特性影响研究

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作   者：

华飞虎;  韩芸;  卓杨;  王松;  刘奕;  周梦雨; 

作者机构：

西安建筑科技大学环境与市政工程学院; 

关键词：

比产甲烷活性;  高温厌氧消化;  酸积累;  氢代谢速率;  热水解高含固污泥; 

期刊名称：

环境科学研究

i s s n：

1001-6929

年卷期：

2024 年 37 卷 009 期

页   码：

2020-2029

摘   要：

高含固热水解-高温厌氧消化工艺可有效提升城镇污水处理厂污泥厌氧消化负荷和能量利用率。当不同污泥厌氧消化工艺切换至高含固热水解-高温厌氧消化时，由于受到高氨氮、高温及高负荷的影响，易引发酸积累。为探讨不同工艺启动高温高含固率厌氧消化工艺的可行性，本研究使用稳定运行的中温常规含固率R1反应器[(35±1)℃，总固体(TS)含量为2%]、中温高含固率R2反应器[(35±1)℃，TS含量为10%]、高温常规含固率R3反应器[(55±1)℃，TS含量为2%]和中温高含固率R4反应器[(35±1)℃，TS含量为14%]，并以高含固率(10%)热水解剩余污泥为基质开展高温高含固率厌氧消化反应器启动试验，分析启动过程中氢代谢速率、比产甲烷活性以及微生物群落结构变化，并探讨温度、含固率对产甲烷特性的影响。结果表明：由4种不同工况反应器启动高温高含固率反应器后，各组反应器的挥发性固体降解率为39.8%～41.6%，保持了较高的产甲烷性能。乙酸产甲烷活性相较于启动前下降了37.9%～73.4%，但氢利用速率从0.585～4.914 kPa/(g·h)增至6.76～18.25 kPa/(g·h)。氢营养型产甲烷菌Methanothermobacter和Methanoculleus成为高温高氨氮环境下的优势菌种，启动后其相对丰度提至57.84%～83.94%。高温常规含固率厌氧消化反应器在工况切换前初始氢利用速率达到4.914 kPa/(g·h)，表现出较高的稳定性。因此，由高温常规含固率反应器启动切换至高温高含固厌氧消化工艺是一种可行策略，关键是提升启动期的初始氢利用速率。