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污泥固体有机质水解是决定污泥厌氧消化反应速率的关键步骤,针对这一现状,目前国内外对采用热水解工艺进行污泥预处理已开展了较深入的机理研究,但对于热水解预处理对污泥厌氧消化产甲烷能力影响的研究还较少,关于热水解厌氧消化的应用研究仍需要进一步开展。本研究以剩余污泥为研究对象,对热水解工艺改善污泥厌氧生物降解性能进行了研究,考察了热水解预处理温度、时间条件的改变对污泥厌氧消化过程中累计甲烷产量及产甲烷时间分布的影响,并在此基础上进行了中试试验,探索了污泥热水解厌氧消化处理工艺在实际应用中的可行性。研究了热水解温度、反应时间,对污泥破解效果及后续厌氧消化过程中累计甲烷产量、产甲烷速率及产甲烷周期的影响。结果表明,与对照组相比,剩余污泥热水解处理可以大幅提高污泥SCOD的溶出率、热解液VFA浓度,并随着热水解温度和反应时间的增加而增大。厌氧消化过程中,热水解污泥产气速率提升,厌氧消化周期缩短,累计产气量提升,污泥的厌氧消化性能得到了有效改善。在适宜的热水解预处理条件165℃、30min下,与未经热水解污泥对比,累计甲烷产量提升110%,最大产甲烷速率大幅提高,达到389ml/d。中试实验期间,试验装置的稳定运行,污泥热水解预处理效果稳定,均达到了在实验室条件下的处理效果,热水解污泥SCOD、VFA与未处理污泥相比分别提高5.2倍、7.6倍。热水解污泥35℃中温厌氧消化过程中,通过考察不同有机负荷条件下的生物产气量、有机质去除率及厌氧消化罐内的参数指标,对热水解污泥的厌氧消化过程进行分析。结果表明,热水解污泥厌氧消化启动快速、稳定,厌氧消化进行过程中具有良好的缓冲能力,在有机负荷提升、水力停留时间缩短时,有机物去除率保持稳定、比沼气产率升高,系统pH维持稳定,厌氧消化反应完成程度、反应器运行稳定、反应速率快。热水解预处理工艺能够解决传统污泥厌氧消化中所需主要厌氧反应容器体积过大,实际运行过程中各项工艺参数难以控制,以及沼气中甲烷体积分数低等技术难题。因此,热水解预处理联合厌氧消化工艺是具有工程应用潜力的污泥处理技术。