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随着我国对环境保护的重视,城市污水厂的数量也在不断增加,致使产生的污废水也越来越多。城市污水处理厂产生的剩余污泥也越来越多。由于环境保护立法的严格以及人们环保意识的加强,如何妥善处置剩余污泥称为人们重点关心的问题。利用剩余污泥中的有机质进行生物制氢,对剩余污泥减量化、资源化处理和获得洁净的氢气能源的具有多重意义。为实现污泥减量化、资源化利用,减少环境污染。本研究对剩余污泥首先进行冻融预处理和生物化学产甲烷势(BMP)试验以确定最佳预处理条件。然后以冻融预处理后的剩余污泥为基质,进行剩余污泥进行厌氧发酵制氢试验,考察冻融预处理后污泥进行厌氧发酵生物可降解性,并观察气产氢量的变化。结果表明:(1)同一温度下,随着冷冻时间的延长,剩余污泥在冻融前后TCOD数值几乎不变,SCOD数值出现上升。剩余污泥经过冻融预处理后,p H值出现下降,而碱度则出现上升的情况,NH3-N含量增幅较少。污泥的TS和VS数值上与TCOD保持一致,均不随冷冻温度、冷冻时间的改变而改变。冷冻污泥SS和VSS值随冷冻时间的延长呈下降状态。(2)试验表明-18℃,冷冻72h,解冻3h的条件下,污泥的SCOD增加值、SS和VSS下降值均优于其他温度条件下的数值。由(1)知同一温度下,冷冻时间越长,污泥可溶解性越好。综合分析得:剩余污泥在-18℃、冷冻72h,解冻3h的条件下SCOD和VS溶解性最好。(3)BMP试验开始后,剩余污泥经冻融处理后在第19d就产生第一个产期小高峰,原状污泥在第29d才出现产气高峰。在BMP试验开始的23d内,冻融预处理前后剩余污泥性质差别不大。随着系统的持续运行并趋于稳定后,冻融预处理后的剩余污泥的累计产气量达1200m L,较原泥提高了33%。(4)乙醇型发酵菌培养阶段营养和水力条件为COD:N:P=200:5:1、水力停留时间(HRT)为8 h,温度为(35±1)℃、进水COD浓度由3000 mg/L逐渐增加到5000mg/L,反应器运行100d完成了乙醇型发酵菌的培养。(5)在厌氧反应装置稳定运行后,进水有机负荷为25.3kg COD/m3?d的条件下,SCOD去除率维持在25.7%左右;VFA浓度达到稳定为3430mg/L;在系统进水p H值为7.55~9.30的条件下,出水p H值在4.15~4.25范围内,适合乙醇型发酵,此时反应器的平均产氢量为17.6L/d,氢气占总气体的平均百分含量为31.8%。(6)两组系统在系统启动期污泥污泥进泥量为2.0L/d,p H值在4.2左右,温度为(35±1)℃的条件下,冻融组和原泥组反应器分别运行到第17d和第20d时启动成功。(7)在有机负荷为6.98kg VS/m3·d、10.35kg VS/m3·d和13.97kg VS/m3·d时,冻融预处理组的TS去除率较原泥组分别提高了27.1%、12.5%和0.03%;冻融预处理组较原泥组的VS去除率分别提高了11.2%、24.2%和7.3%;冻融组SS的去除率较原泥组分别提高了6.1%、17.0%和11.3%;VSS去除率较原泥组分别提高了7.5%、27.27%和22.7%。(8)当有机负荷由6.98kg VS/m3·d上升到13.97kg VS/m3·d时,冻融组污泥和原泥组的产气量及产氢量均出现增加,冻融预处理组的污泥增加量明显高于原泥组污泥。