超聲聯(lián)合低溫?zé)崴獯龠M(jìn)剩余污泥破解和厭氧消化的研究

徐慧敏，何國富*，戴曉虎，象偉寧，4（.華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，上海 20024；2.同濟(jì)大學(xué)城市污染控制國家工程研究中心，上海 200092；3.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092；4.上海城市化生態(tài)過程與生態(tài)恢復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 20024）

超聲聯(lián)合低溫?zé)崴獯龠M(jìn)剩余污泥破解和厭氧消化的研究

徐慧敏1，何國富1*，戴曉虎2，3，象偉寧1，4（1.華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，上海 200241；2.同濟(jì)大學(xué)城市污染控制國家工程研究中心，上海 200092；3.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092；4.上海城市化生態(tài)過程與生態(tài)恢復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200241）

為了探索超聲和低溫?zé)崴忸A(yù)處理技術(shù)對(duì)剩余污泥厭氧消化性能的影響，進(jìn)行了單獨(dú)超聲、單獨(dú)熱水解和二者聯(lián)合的實(shí)驗(yàn)研究.以溫度和超聲能量為控制參數(shù)，研究了不同預(yù)處理技術(shù)對(duì)污泥破解度DD（Disintegration degree of SCOD）和有機(jī)質(zhì)溶出的影響.結(jié)果表明：聯(lián)合預(yù)處理技術(shù)對(duì)DD和有機(jī)質(zhì)濃度的增加效果比超聲和熱水解單獨(dú)作用之和分別高4.04%、36.62mg/L. DD和實(shí)際輸入能量之間存在較高的線性相關(guān)性 （R2=0.977），即在本研究條件下，輸入能量越高，污泥破解效果越好.超聲和熱水解聯(lián)合預(yù)處理后污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷量較原泥增加了30.2%～55.4%.DD和厭氧消化性能之間存在二次非線性關(guān)系（R2=0.821），且厭氧消化性能最高達(dá)到877.76LCH4/kg VSS去除，該峰值出現(xiàn)在超聲能量12000kJ/kg TS和熱水解溫度80℃聯(lián)合作用條件下.

厭氧消化；低溫?zé)崴?；超聲；剩余污泥；甲烷產(chǎn)率

剩余污泥是以微生物為主體的絮狀物質(zhì)，其有機(jī)質(zhì)主要存在于細(xì)胞內(nèi)部，細(xì)胞膜/壁的剛性結(jié)構(gòu)對(duì)污泥安全處理和資源回收提出了不小的挑戰(zhàn)［1］.據(jù)環(huán)保部公布的全國環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào) （2014年），我國污泥年產(chǎn)量為4943萬t（以80%含水率計(jì)），較 2013年增加了 8.38%［2］.污泥處理的難度和逐年增加的產(chǎn)量已經(jīng)成為環(huán)境領(lǐng)域的突出問題，這對(duì)相關(guān)政策法規(guī)和處理處置技術(shù)提出了更高要求.厭氧消化技術(shù)具有“占地少、安全性高、處理效率高、能量回收多”等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，已成為污泥“無害化、穩(wěn)定化、減量化、資源化”處理的關(guān)鍵技術(shù)之一［3］.

為了提高厭氧消化效率、縮短污泥停留時(shí)間、減小消化設(shè)備體積，許多厭氧消化前處理技術(shù)得到應(yīng)用和發(fā)展［4］.其中超聲波［5］、堿解［6］、熱水解［7］、微波輻射［8］、臭氧氧化［9］及多種技術(shù)的組合［10-11］等均被研究證明是行之有效的污泥厭氧消化預(yù)處理技術(shù).

常見的熱水解為 60～180℃溫度區(qū)間的污泥加熱技術(shù)，其中，60～100℃為低溫?zé)崴猓?00℃以上為高溫?zé)崴猓?2］.Appels等［12］在低溫?zé)崴忸A(yù)處理對(duì)厭氧消化的影響研究中，認(rèn)為溫度越高、作用時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)有機(jī)和無機(jī)質(zhì)釋放效果越好，且溫度越高，作用時(shí)間對(duì)破解和厭氧消化效果的影響越低.低溫?zé)崴馀c超聲聯(lián)合技術(shù)在能量輸入少、設(shè)備投入和運(yùn)行成本低等方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，已成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn).Dhar等［13］研究了超聲（能量梯度 1000，5000和 10000kJ/kg TSS）和低溫?zé)崴猓囟忍荻?0，70和90℃）聯(lián)合作用下的污泥破解效果，結(jié)果表明熱水解溫度90℃和超聲能量10000kJ/kg TSS的組合工藝預(yù)處理后，污泥SCOD/TCOD較原泥增加了33%，總甲烷產(chǎn)量較原泥增加了 30%，而該工藝的經(jīng)濟(jì)投入則較未處理污泥增加了 112$/t.?ahinkaya等［14］對(duì)低溫?zé)崴夂统暵?lián)合改善污泥厭氧消化的效果及其經(jīng)濟(jì)可行性亦進(jìn)行了研究，得出了如下結(jié)論：80℃熱水解和 1.0W/L的超聲聯(lián)合效果最好，聯(lián)合作用后污泥破解度DD較原泥增加了22.66%，且聯(lián)合技術(shù)下的DD較同等條件的熱水解和超聲單獨(dú)處理之和更高；且最佳條件處理后污泥的甲烷產(chǎn)量較未處理增加了 13.6%，亦高于單獨(dú)熱水解和單獨(dú)超聲的甲烷產(chǎn)量總和；此外聯(lián)合處理的經(jīng)濟(jì)可行性較低.

前人的研究表明，預(yù)處理技術(shù)有利于污泥細(xì)胞破解，促進(jìn)污泥有機(jī)質(zhì)由固相向液相轉(zhuǎn)移，這對(duì)縮短厭氧消化時(shí)間、提高厭氧消化效率、改善污泥產(chǎn)甲烷率有積極的影響，然而預(yù)處理導(dǎo)致的有機(jī)質(zhì)破解是否全部轉(zhuǎn)化為可降解有機(jī)質(zhì)并最終以甲烷的形式實(shí)現(xiàn)資源回收利用？污泥破解度和產(chǎn)甲烷率之間的關(guān)系究竟如何？Trzcinski等

［15］研究表明單獨(dú)超聲作用下，SCOD與污泥生物降解性能之間存在線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2高達(dá)94.83%，且生物氣體的增加量是由超聲預(yù)處理釋放的溶解性有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的.而Kim等［16］則得出了不同的結(jié)論.他們認(rèn)為污泥有機(jī)質(zhì)可以分為可溶和顆粒兩部分，且二者均只有部分能轉(zhuǎn)化為甲烷，因而不同的預(yù)處理技術(shù)作用后，盡管污泥破解度相同、可溶有機(jī)物增加量相同，其甲烷轉(zhuǎn)化量卻不相同，即污泥溶解度增加與厭氧消化效率的提高之間不存在直接的關(guān)系.Bougrier等［9］亦發(fā)現(xiàn)在得到相同的破解度后，超聲預(yù)處理污泥厭氧消化性能較臭氧氧化和熱水解預(yù)處理污泥的厭氧消化性能高.Wilson等［17］則報(bào)道了熱水解溫度高于 180℃后，污泥破解度與厭氧消化性能呈反比的研究.而低溫?zé)崴夂统暵?lián)合作用下污泥破解度和厭氧消化性能間關(guān)系的研究在國內(nèi)尚未有報(bào)道.基于此，本文研究了超聲和低溫?zé)崴饴?lián)合技術(shù)對(duì)污泥破解的效果，并揭示了污泥破解度和后續(xù)厭氧消化效率之間的關(guān)系，為聯(lián)合技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用和推廣提供技術(shù)參考.

1 材料與方法

1.1 污泥來源

實(shí)驗(yàn)污泥來自上海某城市生活污水處理廠，該污水廠采用奧地利HYBRID二段活性工藝，日處理生活污水7.5萬t.實(shí)驗(yàn)用剩余污泥基本性質(zhì)如下： pH 6.40～6.54， TSS為10960～12620mg/L，VSS 為 6110～6320mg/L，TCOD 為 13245～13618mg/L，SCOD為 1030～1070mg/L，溶解性蛋白質(zhì) 229.11～239.23mg/L，溶解性多糖 50.12～57.38mg/L.接種泥采自上海某污水廠，該廠采用中溫厭氧消化技術(shù)，實(shí)驗(yàn)用污泥泥齡 10d，基本性質(zhì)為：含水率為 90.50%，TCOD為 35244mg/L，SCOD 為 2233.4mg/L，溶 解 性 蛋 白 質(zhì) 為522.49mg/L，溶解性多糖為129.20mg/L.

1.2 超聲聯(lián)合熱水解預(yù)處理實(shí)驗(yàn)

單獨(dú)超聲：本研究所用超聲設(shè)備由上海臺(tái)姆超聲設(shè)備有限公司定制生產(chǎn)，超聲設(shè)備主體為體積12L的立式矩形槽體，槽體側(cè)面裝有可以獨(dú)立控制的超聲波換能器，頻率為20kHz.超聲反應(yīng)器能量密度為 0.1kW/L，通過調(diào)節(jié)超聲作用時(shí)間來改變輸入能量.

單獨(dú)熱水解：根據(jù)設(shè)定溫度對(duì)污泥加熱，溫度升至特定溫度后進(jìn)行取樣，預(yù)處理后樣品置于4℃條件下保存.

超聲和熱水解聯(lián)合：采用同步處理方法，根據(jù)設(shè)定溫度對(duì)污泥加熱（控制溫度為50～100℃中的6個(gè)梯度），加熱過程中不斷攪拌使得污泥受熱均勻，升溫過程的時(shí)間為 5～10min，溫度升至設(shè)定溫度后立即經(jīng)由蠕動(dòng)泵傳輸至超聲反應(yīng)器內(nèi)， 經(jīng)20kHz頻率、12000kJ/kg TS超聲能量輻射后，取一定量污泥樣品置于 4℃冰箱內(nèi)保存，待測(cè).所有實(shí)驗(yàn)樣品均在48h內(nèi)分析.

表1 實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置Table 1 Pretreatment conditions summary

1.3 厭氧消化實(shí)驗(yàn)

取剩余污泥700mL和接種污泥100mL混合均勻后，調(diào)節(jié)pH至7.0后加入2L厭氧消化瓶中，置于（37±1）℃的恒溫水浴槽中進(jìn)行中溫厭氧消化.消化瓶中產(chǎn)生的生物氣經(jīng) 50g/L堿液吸收以去除CO2和H2S，通過排水法計(jì)量每日產(chǎn)甲烷量.以相同量接種污泥作空白對(duì)比，操作方法同上.

1.4 指標(biāo)分析方法

TSS和VSS采用重量法測(cè)定.SCOD是將污泥經(jīng)6000r/min轉(zhuǎn)速下離心20min后取上清液以重鉻酸鉀法測(cè)定.污泥破解度 DD（Disintegration degree of SCOD）更能準(zhǔn)確地反映剩余污泥的超聲破解程度，以超聲破解后SCOD增量與氫氧化鈉作用12h后SCOD增量之比來表征，計(jì)算公式如下：

式中：DD為污泥破解度，單位%；SCODpr為預(yù)處理后污泥溶解性COD濃度，單位mg/L；SCOD0為未處理污泥溶解性 COD濃度，單位 mg/L；SCODNaOH為氫氧化鈉作用 12h后污泥溶解性COD濃度，單位mg/L.

取一定污泥樣品于 3000r/min離心 20min，倒出上清液，經(jīng) 0.45μm濾膜過濾后用于測(cè)定溶解態(tài)蛋白質(zhì)和多糖.蛋白質(zhì)用考馬斯亮蘭 G250法，以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)物，測(cè)定樣品在595nm處的吸光度；多糖用蒽酮法，以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)物，測(cè)定625nm處的吸光度.各實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行3組平行實(shí)驗(yàn)，確保各平均值間沒有顯著性差異.實(shí)驗(yàn)結(jié)果取3組平行實(shí)驗(yàn)的平均值.

2 結(jié)果與討論

2.1 污泥破解和有機(jī)質(zhì)溶出

圖1為不同處理?xiàng)l件下DD的變化情況，由圖1表明預(yù)處理后污泥DD均有所增加.單獨(dú)超聲和單獨(dú)熱水解作用后，DD增加值在20%以下，且熱水解預(yù)處理較超聲預(yù)處理的破解效果更好，這可能是由于前者輸入能量更高導(dǎo)致的.超聲和熱水解聯(lián)合預(yù)處理的污泥 DD較單獨(dú)處理高出4%～20%，且熱水解溫度越高污泥破解效果越好.

圖1 預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)污泥DD的影響Fig.1 Impact of different pretreatments on DD

圖2描述了DD與輸入能量之間的相關(guān)性，結(jié)果表明在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，污泥破解度和輸入能量之間存在線性正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù) R2為0.977. Feng等［18］亦發(fā)表了類似研究成果，在超聲能量0～26000kJ/kg TS范圍內(nèi)，輸入能量與SCOD濃度的線性相關(guān)系數(shù) R2為 0.993，且輸入能量為26000kJ/kg TS時(shí)，SCOD/TCOD達(dá)到最大值26%. Dhar等［13］研究了熱水解和超聲聯(lián)合處理后污泥破解和能量的關(guān)系，當(dāng)輸入能量在 4～119kJ/kg TSS時(shí)，SCOD/TCOD的增加率和輸入能量間也呈正線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2為0.801.由圖2可知，當(dāng)輸入能量相同時(shí)，超聲和熱水解聯(lián)合預(yù)處理后DD較單獨(dú)超聲和單獨(dú)熱水解之和高，這可能是聯(lián)合技術(shù)下超聲和熱水解存在協(xié)同作用，這一發(fā)現(xiàn)亦出現(xiàn)在前人的研究報(bào)道中.例如，?ahinkaya等［14］報(bào)道了80、100℃熱水解和超聲聯(lián)合條件下的 DD均較單獨(dú)熱水解和單獨(dú)超聲的破解度高2.35%～3.91%.

圖2 DD與實(shí)際輸入能量的線性關(guān)系Fig.2 The linear relationship between DD and actual energies imparted to sludge

前人研究表明，預(yù)處理導(dǎo)致污泥細(xì)胞破壁，胞內(nèi)和胞外聚合物中有機(jī)質(zhì)由固相向液相轉(zhuǎn)移，使得溶解性有機(jī)物，例如溶解性蛋白質(zhì)、溶解性多糖、揮發(fā)性有機(jī)酸等，濃度不斷增加，且污泥破解度越高，溶解性有機(jī)質(zhì)釋放越多［13］.本研究測(cè)定了預(yù)處理前后溶解性蛋白質(zhì)和多糖濃度，亦得出了與上述研究一致的結(jié)論.由圖3可知，預(yù)處理后剩余污泥中溶解性蛋白質(zhì)和多糖濃度較原泥出現(xiàn)顯著增加，與原泥相比，單獨(dú)超聲和單獨(dú)熱水解作用后，溶解性蛋白質(zhì)和多糖濃度分別增加了318%、326%和375%、382%，表明單獨(dú)熱水解較單獨(dú)超聲對(duì)有機(jī)質(zhì)釋放效果更好，這一結(jié)論與前文DD變化結(jié)果一致.當(dāng)超聲和熱水解聯(lián)合作用下，溶解性蛋白質(zhì)和多糖濃度增加率更高，且熱水解溫度升至80℃后出現(xiàn)了明顯的增加，并在熱水解溫度 100℃處達(dá)到最高，分別較原泥增加了826%和918%.此外，超聲和熱水解聯(lián)合下有機(jī)物溶解率亦高于二者單獨(dú)作用之和.

圖3 預(yù)處理后污泥溶解性蛋白質(zhì)和多糖變化情況Fig.3 Impact of pretreatment conditions on concentrations of soluble protein and carbohydrate

2.2 固體減量——TSS和VSS降解

不同預(yù)處理污泥TTS和VSS降解率變化曲線如圖4所示，結(jié)果表明預(yù)處理對(duì)污泥固體減量化有促進(jìn)作用，且輸入能量越高，固體減量效果越好.在低能量水平下，輸入能量與TSS和VSS降解率呈正相關(guān)性；而能量超過400kJ/L后，超聲和熱水解聯(lián)合輸入能量為410、452、494kJ/L（熱水解溫度分別為80、90、100℃）預(yù)處理后，TSS降解率分別為21.1%、21.8%、22.5%，而VSS降解率分別為 26.6%、27.4%、28.1%，表明在此條件下輸入能量增加對(duì)污泥TSS和VSS降解率影響差異逐步增加.為了解釋這一現(xiàn)象，對(duì)預(yù)處理后VSS降解量（ΔVSS）和SCOD增加量（ΔSCOD）之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，其中單獨(dú)超聲后 ΔSCOD/（-ΔVSS）為1.06，單獨(dú)熱水解的ΔSCOD/（-ΔVSS）為1.33，而超聲和熱水解聯(lián)合的ΔSCOD/（-ΔVSS）為 1.16～1.37.Vlyssides 等［19］認(rèn)為 ΔSCOD/（-ΔVSS）的大小與溶解性有機(jī)質(zhì)組成和含量相關(guān)，其中蛋白質(zhì)的比率為2.0，多糖為1.2，脂肪和油脂為 2.5.因此，超聲和熱水解聯(lián)合預(yù)處理下，剩余污泥有機(jī)質(zhì)溶解順序依次為：多糖、蛋白質(zhì)、脂肪和油脂，這與熱水解和堿解聯(lián)合作用下的溶解順序一致.本研究中有機(jī)質(zhì)溶出的主要成分為蛋白質(zhì)，而 ΔSCOD/（-ΔVSS）的結(jié)果表明多糖優(yōu)先于蛋白質(zhì)降解，推測(cè)其原因可能是高溫和超聲輻射下蛋白質(zhì)發(fā)生了變質(zhì)［20］.此外，不同預(yù)處理?xiàng)l件下VSS降解率均較TSS降解率高，表明VSS受預(yù)處理作用影響更明顯，且熱水解溫度越高VSS降解率和TSS降解率差異越大.

圖4 預(yù)處理后污泥TSS和VSS降解率變化情況Fig.4 Impact of pretreatment conditions on reductions of TSS and VSS

2.3 產(chǎn)甲烷率及其與污泥破解度的關(guān)系

圖 5為不同條件預(yù)處理后污泥厭氧消化甲烷產(chǎn)量較未處理污泥甲烷產(chǎn)量的增加率變化圖.由圖可知，所有預(yù)處理后污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷量均比未處理污泥高.與單獨(dú)超聲和單獨(dú)熱水解相比，超聲和熱水解聯(lián)合處理后污泥厭氧消化甲烷產(chǎn)量增加率更高.聯(lián)合處理?xiàng)l件下，DD隨著熱水解溫度的升高而增加，當(dāng)溫度超過 80℃后，甲烷產(chǎn)量增加率卻呈下降趨勢(shì).此外，單獨(dú)熱水解預(yù)處理后的甲烷產(chǎn)量增加率亦比單獨(dú)超聲的高，這與DD變化的結(jié)果一致.這一結(jié)論與Dhar等［13］的研究結(jié)果不一致，他們發(fā)現(xiàn)單獨(dú)熱水解和單獨(dú)超聲在輸入能量一致的條件下，單獨(dú)熱水解的污泥破解度較單獨(dú)超聲高，而后者甲烷產(chǎn)率卻高于前者，引起該現(xiàn)象的原因可能是熱水解導(dǎo)致污泥顆粒的凝聚而超聲則使得污泥顆粒進(jìn)一步破碎.本研究中污泥顆粒平均粒徑隨著超聲能量的增加而降低，即超聲和熱水解均促進(jìn)污泥顆粒的破碎，因而未出現(xiàn)上述現(xiàn)象.

圖5 預(yù)處理后污泥厭氧消化甲烷產(chǎn)量增加率Fig.5 Increasing ratio of methane production during anaerobic digestion for different pretreatments

圖6 超聲聯(lián)合熱水解預(yù)處理的產(chǎn)甲烷率和DD、輸入能量的相關(guān)性Fig.6 The relationships between methane yield and DD/specific energies with combined thermal and ultrasonic pretreatments

圖6描述了超聲和熱水解聯(lián)合作用下DD-甲烷產(chǎn)率和輸入能量-甲烷產(chǎn)率的相關(guān)關(guān)系.其中，DD為29.4%時(shí)，產(chǎn)甲烷效率達(dá)到最高，其對(duì)應(yīng)的預(yù)處理?xiàng)l件為超聲能量12000kJ/kg TS和熱水解溫度 80℃.當(dāng)破解度進(jìn)一步升高后，產(chǎn)甲烷效率則呈下降趨勢(shì).通過模型模擬可知，DD和甲烷產(chǎn)率間存在非線性關(guān)系，且二元回歸模型相關(guān)系數(shù) R2為 0.821.這一結(jié)論與前人的產(chǎn)甲烷率和SCOD濃度間存在高度線性相關(guān)性［13］、破解度的增加并不一定能改善污泥厭氧消化效率［16］等研究發(fā)現(xiàn)不一致.此外，輸入能量和甲烷產(chǎn)率之間存在較高的二次非線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)高達(dá) 0.978，且熱水解溫度為80℃時(shí)的甲烷產(chǎn)率最高.

3 結(jié)論

本研究探索了超聲和低溫?zé)崴忸A(yù)處理技術(shù)對(duì)剩余污泥破解和厭氧消化性能的影響，結(jié)果表明，聯(lián)合預(yù)處理技術(shù)較單獨(dú)超聲和單獨(dú)熱水解的破解效果之和高 4%～20%，且溫度越高聯(lián)合破解效果越好.有機(jī)質(zhì)溶出效果和固體減量效果（包括TSS和VSS降解率）均表明熱水解溫度80℃和超聲能量12000kJ/kg TS聯(lián)合是最佳工藝組合，該工藝條件下污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷量較原泥增加了 55.4%.污泥破解度與實(shí)際輸入能量間存在線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.977；其與甲烷產(chǎn)率之間則存在二次非線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù) R2為0.821.污泥破解度與實(shí)際輸入能量之間存在較高的線性相關(guān)性，而產(chǎn)甲烷率則隨著輸入能量的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，在超聲能量 12000kJ/ kg TS和溫度80℃的聯(lián)合作用條件下達(dá)到最高，產(chǎn)甲烷率為877.76LCH4/kg VSS去除.

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The effects of combined ultrasound and low temperature thermal pretreatments on disintegration and anaerobic digestion of waste activated sludge.

XU Hui-min1， HE Guo-fu1*， DAI Xiao-hu2，3， XIANG Wei-ning1，4（1.College of Ecological and Environmental Science， East China Normal University， Shanghai 200241， China；2.National Engineering Research Center for Urban Pollution Control， Shanghai 200092， China；3.College of Environmental Science and Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China；4.Shanghai Key Lab for Urban Ecological Processes and Eco-Restoration， Shanghai 200241， China）. China Environmental Science， 2016，36（9）：2703～2708

To explore the effects of ultrasound and low temperature thermal pretreatments on anaerobic digestion of waste activated sludge （WAS）， ultrasound， thermal， and combined （ultrasound+thermal） pretreatments were conducted. Taking temperature and specific energy as control parameters， disintegration degree of SCOD（DD） and organic disintegration before and after pretreatments were measured. Prior to anaerobic digestion， combined pretreatment significantly improved DD and soluble organic matter concentrations which were better than the sum of ultrasound and thermal pretreatments. The combination of ultrasound and thermal pretreatment under specific energy of 12000kJ/kg TS and temperature of 80℃，DD and soluble organic concentration were 4.04%、36.62mg/L higher than the sum of pretreatment alone. Besides， there was a highly linear relationship between DD and actual energies imparted to sludge （R2=0.977）. Combined pretreatments improved the methane production of WAS during anaerobic digestion by 30.2%～55.4% than untreated sludge. It was also found that DD and anaerobic biodegradability had a conical relationship （R2=0.821）. The optimum anaerobic biodegradability， 877.76LCH4/kg VSSremoved， was achieved with combined pretreatment at temperature of 80℃ and specific energy of 12000kJ/kg TS.

anaerobic digestion；low temperature thermal pretreatment；ultrasound；waste activated sludge；methane yield

X703.1

A

1000-6923（2016）09-2703-06

2016-01-11

國家“863”項(xiàng)目（2012AA063502）

* 責(zé)任作者， 副教授， gfhe@des.ecnu.edu.cn

徐慧敏（1989-）女，江蘇泰州人，博士研究生，主要研究方向?yàn)槲勰嗵幚砗唾Y源化利用.發(fā)表論文7篇.