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市政污泥产量逐年递增,污泥出路问题十分严峻。污泥热水解联合厌氧消化工艺,是一种有效解决污泥处置与资源化瓶颈的技术,具有良好的应用前景。本文研究了不同条件的热水解、不同厌氧消化停留时间以及不同接种污泥对污泥厌氧消化性能的影响,并在此基础上进行了示范工程工艺设计,同时对四种工艺条件进行经济分析,旨在为该技术的工业化实施提供设计与运行的参数借鉴。主要研究内容和成果如下:市政污泥经过温度90℃、停留时间24h和温度140℃、停留时间0.5h的两种不同条件热水解处理后,理化性质发生较大变化。主要体现为pH略微降低,TVFA呈7.2—8.6倍的显著升高,TCOD浓度出现少于5%小幅度下降,总碱度提高了 0.65—1.04 倍。SRT=20d的条件下,在35℃中温厌氧消化系统中,低温热水解(90℃、24h)或高温热水解(140℃、0.5h)后的污泥厌氧消化产气效果均优于原始污泥,其中:原污泥产甲烷速率为51.22mLCH4/VS(g.d),低温热水解(90℃、24h)污泥产甲烷速率为70.39mLCH4/VS(g.d),高温热水解(140℃、0.5h)污泥的产甲烷速率最高,达127.24mLCH4/VS(g.d)。在高温热水解(140℃、0.5h)联合中温(35℃)厌氧消化工艺和低温热水解(90℃,24h)联合高温(55℃)厌氧消化工艺的研究发现,两种联合工艺的厌氧消化产甲烷速率均是在SRT=20d时达到最大,而底物的降解方面则是在SRT=10d时降解率能力最大。具体为:SRT=20d时,上述两种联合工艺的产甲烷速率分别为126.66 mLCN4/VS(g.d)和 161.05mLCH4/VS(g.d),TCOD 去除率分别为 21.03%和 21.34%,VS去除率分别为20.46%和25.58%;SRT=10d时,产甲烷速率分别为120.5 mL CH4/VS(g.d)和 137.27 mLCH4/VS(g.d),TCOD 去除率分别为 32.53%和 26.98%,VS去除率分别为33.94%和25.82%,SRT=5d时,产甲烷速率分别为103.3 mLCH4/VS(g.d)和89.90mLCH4/VS(g.d),TCOD去除率分别为22.35%和20.33%,VS去除率分别为26.33%和 23.91%。SRT=20d条件下,中温(35℃)厌氧消化pH稳定在7.36-7.55之间,高温(55℃)厌氧消化系统pH稳定在7.81-8.11之间,前者稳定期时间较后者更长、稳定能力较强,而后者启动期有机酸转化的时间则更快、抗冲击能力更强。从运行的稳定安全和应用的处理成本角度,结合实验研究效果认为,SRT=20d、厌氧底物污泥含固率10%的低温热水解(90℃、24h)联合中温(35℃)厌氧消化系统在实际工程可行性较好。并由此,根据实验中获得的工艺参数,遵照环保工程相关设计规范与标准,完成了一套处理规模5m3/d污泥(含水率99%计)厌氧消化系统示范工程的工艺设计计算和工艺图纸绘制。