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城市生活垃圾产量的增加及其中厨余垃圾占比的提高使得厨余垃圾处理问题迫在眉睫。厌氧消化可生产可再生能源,是固废处理的较优选择。目前针对高含固厨余垃圾的单相厌氧消化存在负荷低、高负荷运行易酸化等弊端,成为限制其发展的主要因素。本研究采用附加设备少经济效益高的水平流(卧式)系统处理高含固厨余垃圾。设计小试实验在优化有机负荷的基础上优化反应器进料频次。同时启动并运行水平流系统,考察小试反应器和水平流系统的产气性能、稳定性、物质变化、物质降解特性,并从产气产甲烷数据拟合、微生物角度分析不同系统的运行特征。主要研究结果如下:有机负荷为10.71 kg VS·m-3·d-1时反应器累计产甲烷量最高,平均单位进料VS产甲烷率0.270 L·g-1VS·d-1,产甲烷效果最好,运行稳定。修正的Gompertz方程拟合所得产气、产甲烷结果表明此负荷是反应器不致酸化的最大运行负荷。同时反应器中产甲烷古菌种类数分别较8.93、13.39 kg VS·m-3·d-1反应器提高17.81%、23.98%,是反应器产甲烷效果好的直接原因。相同有机负荷条件下,进料频次为F3(3次每天)时累计产甲烷量较F1(1次每天)、F2(2次每天)高21.15%、11.63%,消化过程中最高单位进料VS产甲烷率达到0.400 L·g-1VS·d-1,平均单位进料VS产甲烷率0.342 L·g-1VS·d-1,增加进料频次反应器产气效能显著提高,氨氮抑制阈值显著提高,此外F2和F3反应器中丙酸日平均浓度分别较F1反应器降低102%和165%,反应器稳定性显著提高,微生物测定显示F3反应器较F1反应器甲烷菌属总数提高12.00%。水平流厌氧消化系统启动运行期间未出现因各种因素导致的抑制,平均单位进料VS产甲烷率为0.363 L·g-1VS·d-1,容积甲烷产率最高达到5.685 L·L-1·d-1。厨余垃圾有机负荷增加至13.80 kg VS·m-3·d-1时,SCOD出现大幅波动,TVFAs快速增加至7.500 g COD·L-1,表明系统已达到最大运行负荷。数据拟合得到厌氧消化在高负荷条件下理论最大甲烷产率为0.5276 L·g-1VS,一级水解速率常数0.1368 d-1,由此构建产甲烷、HRT、OLR构效关系式。产气拟合结果显示最高产气量、最高产甲烷量、最大产气率、最大产甲烷率随负荷增加先下降后增加。水平流系统沿推进方向不同位置微生物组成及结构不同,主要体现在古菌的群落结构及种群丰度方面,古菌种类中部多两端少,细菌种类相反。研究表明高含固厨余垃圾单相厌氧消化在高负荷下可顺利进行,可通过操作方式的改进提高系统的稳定性。采用水平流系统处理高含固厨余垃圾产气效果好,容积产气率高,研究结果期望为厨余垃圾工程化处理增效提供理论支持。