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餐厨垃圾厌氧消化系统中含有大量具有表面活性的物质,这些物质的存在会改变厌氧消化污泥的表面性质以及泡沫潜能,甚至诱发严重的泡沫现象。故了解这些物质对污泥表面性质和泡沫潜能的影响,对预防厌氧消化系统泡沫的产生和过程恢复具有重要意义。因此利用不同碳氮比和有机负荷的批次试验,探究餐厨垃圾厌氧消化过程中底物和中间代谢产物、胞外聚合物对表面张力的影响;以餐厨垃圾中温厌氧消化污泥为研究对象,分别考察不同浓度的底物和中间代谢产物的单组分及其组合对污泥表面张力、黏度、发泡趋势和泡沫稳定性的影响。得到如下结果:(1)以餐厨垃圾为底物,经过驯化之后的污泥TA、TAN、VFA等中间代谢产物含量偏低,可用于研究外加物质对污泥表面性质和泡沫潜能的影响。而且,餐厨垃圾有机负荷(Organic Loading,OL)在1.5 gVS·L-1~4 gVS·L-1之间时,能够观察到污泥泡沫潜能与表面张力和黏度是具有一致性的。(2)批次试验过程中,在相同OL情况下,C/N=30甲烷产率和VS去除率最高;在相同C/N的情况下,甲烷产率和VS去除率随着OL的增加而降低。本试验中OL为5gVS·L-1、C/N=30的反应体系中的甲烷产率最高能够达到理论值的95%,VS去除率高达96.31%。在厌氧消化过程中,作为底物的淀粉、蛋白质和油脂在厌氧消化过程的降解特征都受到了C/N和OL的影响。(3)批次试验过程中,当C/N相同,有机负荷低于15 gVS·L-1时,反应体系VFA含量随着有机负荷增加而升高,最高可达5034 mg·L-1;当有机负荷超过15gVS·L-1时,增加有机负荷会对系统造成严重的酸抑制,系统中VFA含量不再增加。此外,当有机负荷高于10 gVS·L-1时,反应器运行初期都受到了酸抑制,但是整个消化过程不会受到氨抑制。(4)在批次试验中,各个反应器中EPS含量都是呈现出降低的趋势,在OL低于15 gVS·L-1时,C/N对EPS含量的影响较小,且随着厌氧消化的进行EPS含量逐渐减小,最终趋于稳定;当OL高于20 gVS·L-1,EPS含量的变化较大,尤其是C/N=30的反应器。(5)在整个消化过程中,各体系中的表面张力几乎都是呈先下降再上升的趋势,且相同C/N条件下,OL越高表面张力越低;在OL相同的情况下,C/N对表面张力的影响相对较小。此外,还可以推断出底物以及中间代谢产物含量的变化是对污泥的表面性质有影响的。(6)针对批次实验结果,通过对各个指标的相关性分析,发现油脂、蛋白质、EPS、VFA、乙酸、丙酸都与表面张力呈现显著负相关,而TA、TAN含量与表面张力呈显著正相关。(7)通过外加底物、中间代谢产物会改变餐厨垃圾厌氧消化污泥表面性质和泡沫潜能,但是这些物质(除了油酸和明胶)引起污泥表面张力的变化、黏度的变化与FT、FS的变化并没有一致的相关性,确定污泥发泡可能性的最佳测定方法是测定污泥的FT和FS。(8)在餐厨垃圾厌氧消化反应体系中,油酸和明胶不仅能够显著降低污泥表面张力,而且还能显著提高污泥的FT和FS,因此认为这两种物质的存在是诱发泡沫的主要潜在因子;玉米油的存在虽然能够减小污泥的表面张力,但也同时会降低污泥的FT,可用作厌氧消化系统的消泡剂;乙酸、淀粉、蛋白胨均可降低污泥表面张力、适度的增加污泥FT,但不能增强FS。