随着我国污水处理能力的提升,城市污水处理厂污泥产量也持续增加,污泥具有一定的环境风险,必须加以妥善处理与处置。目前对污泥的研究偏向于高效脱水和热解炭化制备污泥产品,热水解技术能够解决高含固污泥高效脱水问题,但该技术的瓶颈在于如何有效处理脱水后产生的副产物—热水解滤液。高含固污泥热水解滤液具有高有机物、高氮和高磷的特点,目前国内外对该滤液处理的探究较少,本研究针对高含固污泥热水解滤液开展厌氧处理试验,旨在为高含固污泥处理及其工程化应用提供技术依据。本试验针对高含固污泥热水解滤液采用中温UASB反应器进行厌氧处理及生物质能回收相关研究。首先,对实验室制备的高含固污泥热水解滤液进行组分分析、含量测定和可生化性分析,通过启动阶段的运行情况分析UASB启动方式和影响因素;启动完成后,继续减小水力停留时间(HRT),增加容积负荷,在三个不同的HRT下进行连续运行试验,分析此过程中进出水水质变化、有机污染物随反应器纵向降解特点,通过对不同负荷下厌氧污泥的生长情况进行镜检和粒度测定等,分析厌氧污泥的特性及生长变化;最后,通过生物化学甲烷势(BMP)试验,探究不同氨氮浓度对厌氧处理滤液过程中的抑制影响。主要结论如下:(1)UASB启动试验结果表明:在中温条件下,以厌氧絮状污泥作为接种泥,处理高含固污泥热水解滤液,通过逐步降低HRT,控制反应器容积负荷由低到高运行,可有效启动UASB反应器。进水滤液p H介于5.18～6.31,未对UASB产生酸化影响,在实际工程中加以应用,可以节约启动调试成本。启动过程中,最终平均容积负荷为2.38 kg/(m~3·d),HRT为15 d,COD去除率达65%以上。与此同时UASB反应器内厌氧污泥的外观形态均为絮状污泥,UASB反应器内虽未形成颗粒污泥,也能够完成反应器的启动过程。(2)UASB连续运行试验结果表明:UASB完成启动后,逐渐缩短HRT,分别为7.58 d、5.04 d和3.79 d,对应的平均容积负荷分别为5.65 kg/(m~3·d)、7.76kg/(m~3·d)和9.62 kg/(m~3·d),容积负荷最终提升至10 kg/(m~3·d)左右,COD去除率约70%;稳定运行时去除的COD有82.86%转化为甲烷,该UASB厌氧系统效能增强,容积负荷的提升对UASB厌氧反应器处理热水解滤液并未造成较大的冲击。(3)UASB连续运行阶段水质监测结果表明:出水p H在7～8之间波动,出水氨氮浓度范围为1340～3944 mg/L,大于进水氨氮浓度540～1469 mg/L,反应器游离氨浓度平均值为233.6 mg/L,对该UASB厌氧系统无明显拮抗作用。热水解滤液中含有的金属离子与磷酸盐,在反应器内发生化学反应形成沉淀,使得磷酸盐平均去除率约30.02%。通过对UASB反应器基质浓度纵向降解分布的研究,该反应器对COD的降解主要依靠反应器污泥床层底部1/4的污泥层。(4)UASB厌氧污泥生长情况的分析结果表明:连续运行结束后,该UASB中厌氧污泥粒径在200～500μm之间的占41.46%。通过扫描电镜对污泥微生物相进行观察,厌氧污泥呈椭圆形,表面凹凸不平,布满孔洞和缝隙,形成厌氧污泥内部基质代谢产物和产生气体的运输通道。随运行时间的延长,分析甲烷菌群落结构发现,Methanosarcina优势菌群逐渐被氢利用型Methanospirillum所替代,并且乙酸为基质的产甲烷活性也逐渐降低,说明该UASB反应器的产甲烷途径由乙酸利用型向氢利用型转移。(5)不同氨氮浓度对厌氧处理热水解滤液的抑制试验结果表明:BMP样品中厌氧污泥与滤液混合的氨氮浓度为705 mg/L,厌氧消化过程中SCOD降解率为74.11%;添加外源氨氮浓度1000～3000 mg/L时,并未对厌氧消化系统产生明显抑制作用;外源氨氮浓度大于4000 mg/L时,会不同程度的产生氨抑制现象。厌氧污泥受不同氨氮浓度的毒性影响后,淘洗厌氧污泥以去除滤液基质中的氨氮,产甲烷菌群活性可得到快速恢复,说明氨氮浓度对厌氧污泥的毒性抑制作用可逆。为预防氨抑制现象发生,处理热水解滤液前,可采用空气吹脱法、化学沉淀法等以降低氨氮浓度。