剩余污泥高固態(tài)臥式厭氧消化的中試啟動(dòng)研究

許鳳劍 ， 趙明星 ， 宋 聯(lián) ， 朱 葛 ， 施萬勝 ， 阮文權(quán) ， 繆恒鋒 *

（1.江南大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，江蘇無錫214122；2.江南大學(xué)江蘇省厭氧生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫214122；3.無錫國聯(lián)環(huán)保科技股份有限公司，江蘇 無錫214131）

剩余污泥是指污水處理廠處理廢水時(shí)在初沉池以及二級(jí)、三級(jí)處理工藝中產(chǎn)生的沉淀污泥物、顆粒物和漂浮物等。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水廠的數(shù)量和規(guī)模在不斷增加。我國在污泥處理處置中存在的“重水輕泥”問題十分嚴(yán)重，對(duì)污泥處理處置的重視和投入不夠，80%的污泥沒有得到合理的處理處置。初步估算“十二五”期間，全國年平均產(chǎn)80%含水率的濕污泥3500～6000 萬噸，折合干污泥約 700～1200 萬噸[1]。到2020年污泥年產(chǎn)量將突破6000萬噸，污泥產(chǎn)量的不斷增加給環(huán)保行業(yè)帶來了巨大的壓力[2]。

剩余污泥易降解的有機(jī)組分為有機(jī)固體總量的59%～88%[3]。在眾多的污泥處置技術(shù)中，厭氧消化技術(shù)是污泥處理處置的有效方式之一，厭氧消化可以減少污泥體積，穩(wěn)定污泥性質(zhì)，提高污泥的脫水效果，減少污泥惡臭，減少病原微生物量，提高污泥的衛(wèi)生質(zhì)量[4]。傳統(tǒng)污泥濕式消化中污泥含水率高達(dá)95%，產(chǎn)生大量難以處理的沼液，同時(shí)由于反應(yīng)體系含有大量的水給增溫系統(tǒng)帶來巨大困難，處理時(shí)所占空間大卻消化能力低[5]。污泥高固態(tài)消化克服了傳統(tǒng)厭氧處置的不足，提高了單位有機(jī)物的處理量，同時(shí)大大降低了沼液的產(chǎn)生量，減少了占地面積，提高了消化能力[6]。但是傳統(tǒng)的立式消化裝置也存在一定的不足，由于污泥的粘度和密度較大，厭氧處理時(shí)污泥容易堆積在底部，造成局部酸化，傳質(zhì)傳熱受阻，發(fā)酵速率較慢等。而臥式反應(yīng)器具有攪拌效率高，有效體積大，能耗低等特點(diǎn)，采用臥式反應(yīng)器可有效的避免立式反應(yīng)器處理污泥的不足。

本研究作者選擇高固態(tài)厭氧消化，為提高體系傳質(zhì)傳熱性能，采用臥式反應(yīng)器，內(nèi)置橫向攪拌系統(tǒng)。研究了剩余污泥在臥式反應(yīng)器中有機(jī)物降解的情況，分析了污泥中蛋白質(zhì)和多糖的變化情況，分析了消化過程中污泥產(chǎn)氣量，有機(jī)酸和氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化情況，研究了消化結(jié)束后污泥的產(chǎn)甲烷性能，進(jìn)行了臥式厭氧消化反應(yīng)器的啟動(dòng)研究。通過中試反應(yīng)器的運(yùn)行為污泥厭氧消化工程化的應(yīng)用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

剩余污泥取自無錫市濱湖區(qū)太湖新城污水處理廠帶式壓濾機(jī)出泥，污泥性質(zhì)見表1。

表1 剩余污泥性質(zhì)Table 1 Characteristics of excess sludge

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行裝置位于無錫太湖新城污水處理廠，該反應(yīng)裝備主要分為進(jìn)料裝置、臥式厭氧反應(yīng)裝置、沼氣收集和凈化裝置、太陽能保溫裝置和沼渣脫水裝置等。剩余污泥進(jìn)入儲(chǔ)料罐中，通過提升機(jī)輸送到一定高度，在螺旋輸送機(jī)的作用下從上部進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐中，發(fā)酵罐為臥式厭氧發(fā)酵罐，可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)壓力、流量和液位等，可實(shí)時(shí)監(jiān)控。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過脫水和脫硫凈化后進(jìn)行收集和利用。設(shè)置了沼渣出料裝置，沼渣通過板式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水。為了實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器全年穩(wěn)定運(yùn)行，克服冬季或低溫情況下反應(yīng)效率低的問題，設(shè)計(jì)了太陽能保溫設(shè)施，可維持反應(yīng)器的全年穩(wěn)定運(yùn)行。溫室采用的太陽能保溫裝置以槽鋼和角鋼為骨架，以PC陽光板覆蓋四周和頂端，整個(gè)裝置密封良好，PC陽光板帶有紫外線吸收膜可吸收紫外線。日照時(shí)，棚內(nèi)溫度可快速升高，夜晚時(shí)對(duì)反應(yīng)器也有良好的緩沖保溫作用。臥式反應(yīng)裝置的體積為50 m3，裝置示意圖如圖1所示，反應(yīng)器按沿程平均分布4個(gè)取樣口，分別為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)，分別用R1、R2、R3和R4表示。太陽能溫室體積約80 m3。

圖1 中試反應(yīng)裝置示意圖Fig.1 Diagram of pilot reactor

反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)采用連續(xù)進(jìn)料的方式進(jìn)行加料，第1天進(jìn)剩余污泥10噸，以后每天進(jìn)料1噸，1個(gè)月內(nèi)完成進(jìn)料，共加料40噸，體積約為35 m3，未加入產(chǎn)甲烷菌種。完成進(jìn)料后每日定時(shí)進(jìn)行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為5 r/min，啟動(dòng)過程的厭氧消化時(shí)間為73 d。

1.3 測(cè)定方法

測(cè)定氨氮、VFA、蛋白質(zhì)和多糖時(shí)，對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，取1 g污泥加入9 g無氨水震蕩離心后測(cè)定上清液指標(biāo)，參照 《城市污水廠污泥檢測(cè)方法》（CJ/T221-2005）[7]。VS 的測(cè)定根據(jù)《國家水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[8]；總氮和蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定采用凱氏定氮法[9]；總碳的測(cè)定采用總有機(jī)碳分析儀；多糖測(cè)定采用苯酚-硫酸法[10]。沼氣產(chǎn)量采用熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)測(cè)定，規(guī)格為FAJR-15 DN15 mm。甲烷體積分?jǐn)?shù)測(cè)定采用便攜式甲烷測(cè)定儀測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 啟動(dòng)過程中反應(yīng)器保溫效果的分析

溫度是影響厭氧消化效果的關(guān)鍵因素之一，不同的溫度對(duì)應(yīng)特定的產(chǎn)甲烷群落，厭氧消化的溫度波動(dòng)不能太大，否則會(huì)影響產(chǎn)甲烷效果的穩(wěn)定性[9]。為考察啟動(dòng)階段太陽能溫室的溫控效果，記錄了反應(yīng)器內(nèi)，溫室棚內(nèi)以及室外的溫度變化情況，分析了4月20號(hào)一天內(nèi)溫度的變化情況（圖2）；同時(shí)記錄了從三月底以來的73天溫度變化的數(shù)據(jù)（圖3）。從圖2可知溫室棚內(nèi)溫度明顯高出室外10~12℃，反應(yīng)器內(nèi)溫度高出室外6~9℃，且反應(yīng)器內(nèi)溫度更加穩(wěn)定，溫度波動(dòng)幅度小，最低溫度26℃，最高溫度33.5℃，反應(yīng)器溫差為7.5℃，溫室棚內(nèi)溫度波動(dòng)較大，最高溫度38.2℃，最低溫度25.4℃，溫差為12.8℃，溫室外最高溫度24.7℃，溫室外最低溫度17.5℃，溫差達(dá)到7.4℃，這表明溫室不但對(duì)反應(yīng)器有良好的增溫效果，而且對(duì)其溫度的穩(wěn)定性起到一定的作用。

圖2 一日內(nèi)溫差變化Fig.2 Daily variation in temperature

圖3為連續(xù)73 d內(nèi)溫度變化的情況，從圖中可以看出，前期反應(yīng)器內(nèi)和溫室內(nèi)外3處溫度都處于最低溫度，分別是10.2、15.1℃和11℃。后期反應(yīng)器內(nèi)和溫室內(nèi)外三處溫度處于最高溫度，分別為30.8、41.2℃和37.2℃。前期室外溫度最低時(shí)棚內(nèi)外溫差較小，溫差為4.9℃，罐內(nèi)溫度和室外溫度差只有0.8℃，而到后期，當(dāng)室外溫度最高時(shí)，溫室內(nèi)外溫度差為10.4℃，反應(yīng)器內(nèi)和室外的溫度差為6.8℃，由此可以看出，當(dāng)室外溫度越高時(shí)，溫室內(nèi)外溫差越大，溫室的增溫效果越好。啟動(dòng)過程的后半段室內(nèi)外溫差高于反應(yīng)前半段。在第50天到第73天時(shí)，溫室內(nèi)溫度明顯高出室外10℃左右，反應(yīng)器內(nèi)溫度高出室外7~8℃，說明隨室外溫度的提高，溫室的升溫效果越來越好。本研究的結(jié)果與孟成林等人對(duì)污泥厭氧消化的溫室-太陽能熱水器組合增溫系統(tǒng)的研究結(jié)果相似[11]。

圖3 消化過程中溫度的變化Fig.3 Changes of the temperature during digestion

2.2 啟動(dòng)過程中沼氣量和甲烷體積分?jǐn)?shù)的情況

圖4為發(fā)酵罐產(chǎn)氣量和甲烷體積分?jǐn)?shù)的變化曲線，從圖可知，反應(yīng)初始階段，反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)氣效果不明顯，這主要是因?yàn)橥读蠟楹醚跏Ｓ辔勰?，自然馴化需要的時(shí)間較長，在沒有接種物的情況下，初期幾乎無產(chǎn)氣。但隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，反應(yīng)器日產(chǎn)沼氣量不斷提升，初期日產(chǎn)氣的增速較緩慢，在第25—55天，反應(yīng)器產(chǎn)氣量明顯提升，日產(chǎn)氣量從3.9 m3迅速提高到16 m3，對(duì)比圖3可知，這一時(shí)期反應(yīng)器內(nèi)的溫度從25℃上升到35℃，產(chǎn)氣量和溫度均迅速提高，溫度的上升大大提升了產(chǎn)甲烷菌的活性，提高了消化效率，反應(yīng)器溫度達(dá)到35℃時(shí)，有利于污泥的中溫厭氧消化。在第55—65天，反應(yīng)器產(chǎn)氣速率維持在一個(gè)較高的水平，到第60天后產(chǎn)氣量有所下降，這主要是由于反應(yīng)器內(nèi)底物的大部分已被利用，體系中已沒有充足的有機(jī)物維持較高的厭氧消化速率，到第73天，反應(yīng)器中污泥每克VS累計(jì)產(chǎn)氣量為274 mL。高軍等在研究剩余污泥固態(tài)厭氧消化時(shí)污泥的產(chǎn)甲烷量為350~730mL/gVS[12]，這一結(jié)果比本文的產(chǎn)氣率高，可能的原因是其添加了厭氧污泥作為種泥，加快了反應(yīng)的速率。從圖中甲烷變化的情況可以看出初始階段所產(chǎn)沼氣中甲烷量較少，前45 d均維持在一個(gè)較低的狀態(tài)，在第45—60天不斷提高并達(dá)到最大值58%，之后均維持在40%~55%之間，對(duì)應(yīng)65 d后的產(chǎn)氣量，產(chǎn)氣先達(dá)到高峰一周后氣體中甲烷體積分?jǐn)?shù)達(dá)到高峰。從產(chǎn)沼氣量和甲烷體積分?jǐn)?shù)的數(shù)據(jù)分析表明反應(yīng)器污泥厭氧消化啟動(dòng)已完成。反應(yīng)器內(nèi)污泥的微生物主要由桿菌屬、變形菌屬、胞菌屬、擬桿菌類、八疊球菌和產(chǎn)甲烷髦毛菌等組成[13]。

圖4 產(chǎn)氣量和甲烷含量的變化Fig.4 Changes of accumulation biogas and methane yield

2.3 啟動(dòng)過程中揮發(fā)性脂肪酸和氨氮的變化分析

厭氧發(fā)酵過程中，有機(jī)物逐步被微生物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸 （VFA），VFA可作為產(chǎn)甲烷菌的底物，通過自身代謝作用生成甲烷。但較高濃度的VFA會(huì)引起發(fā)酵體系酸化、pH值降低、微生物代謝過程停滯，導(dǎo)致發(fā)酵過程失敗[14]。但是在高固態(tài)污泥厭氧消化過程中，因?yàn)榉磻?yīng)體系具有較高的氮源，能提高pH值，從而能夠中和水解產(chǎn)生的酸，避免發(fā)生酸抑制現(xiàn)象[15]。

圖5為啟動(dòng)階段發(fā)酵罐4個(gè)取樣口污泥VFA的變化情況，從圖中可以看出VFA初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，第1天到第15天，VFA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)迅速增加到1500 mg/kg，這一階段中有機(jī)物迅速分解為有機(jī)酸，從第15天到第42天VFA質(zhì)量分?jǐn)?shù)緩慢上升，在第42天時(shí)達(dá)到最大值2395 mg/kg，從第15天到第43天VFA質(zhì)量分?jǐn)?shù)緩慢上升，雖然這一階段反應(yīng)器溫度不斷提高，但VFA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加速率并不快，可能的原因是產(chǎn)甲烷菌利用有機(jī)酸的速率不斷提高，到第40天有機(jī)酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)開始下降，在第40到55天經(jīng)過波動(dòng)后逐漸降低，在60到74天，有機(jī)酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也逐漸降低，在第73天VFA質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少至1800 mg/kg左右，這一階段正好對(duì)應(yīng)了圖4中產(chǎn)氣量減少的階段，可能是因?yàn)楣迌?nèi)污泥經(jīng)過2個(gè)月的消化后有機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已經(jīng)較低，沒有足夠的底物供產(chǎn)甲烷菌利用，造成產(chǎn)氣量減少。對(duì)比反應(yīng)器沿程4個(gè)取樣口所取污泥的VFA質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由于反應(yīng)器內(nèi)攪拌槳葉有一定的傾斜角度，且反應(yīng)器進(jìn)料共用了約30 d，進(jìn)料中會(huì)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)污泥有推流作用，4組數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)幾乎相同。

圖5 厭氧消化中VFA的變化情況Fig.5 Changes of total VFA concentration during the reaction process

厭氧消化過程中，過高的氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)使體系溶解性有機(jī)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，對(duì)厭氧消化產(chǎn)生抑制作用[16]。圖6為啟動(dòng)過程中氨氮的變化情況，從圖中可以看出氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)從一開始到第60天都處于上升的趨勢(shì)，從開始的49.9 mg/kg增加到124.3 mg/kg，前30 d氨氮的增加速率比后30 d的速率更快，隨著消化反應(yīng)的進(jìn)行，含氮有機(jī)物大量被降解，系統(tǒng)釋放大量氨氮，同時(shí)產(chǎn)甲烷菌活性增強(qiáng)，對(duì)酸的降解速率大于產(chǎn)酸，氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體呈上升的趨勢(shì)。比較4個(gè)取樣口的氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以看出4組污泥氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體呈現(xiàn)差異性，4號(hào)口污泥氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在變化過程中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于其它幾組，1號(hào)污泥氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，這可能是因?yàn)榉磻?yīng)器攪拌方式的推流作用使不同沿程的污泥有不同的消化時(shí)間，4號(hào)口污泥消化時(shí)間最長，1號(hào)口污泥消化時(shí)間最短，消化時(shí)間越長污泥中氨氮量累積越多，所以4號(hào)污泥氨氮值高于其他幾組。比較高瑞麗等在搖瓶中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，污泥氨氮值為100~400 mg/kg[17]，這一數(shù)值較高的原因可能是因?yàn)槠涮砑恿私臃N污泥并控制溫度穩(wěn)定在36℃。厭氧消化最適的C/N為10∶1~12∶1，但由于剩余污泥的碳源不足，其碳氮比一般為5∶1~6∶1，過低的碳氮比容易使反應(yīng)過程中pH值上升，銨鹽積累，本實(shí)驗(yàn)的中后期出現(xiàn)了氨氮的升高現(xiàn)象，可能會(huì)對(duì)消化效果產(chǎn)生一定的影響。

圖6 厭氧消化過程中氨氮的變化情況Fig.6 Ammonia nitrogen concentration for different groups during the fermentation process

2.4 啟動(dòng)過程中VS、蛋白質(zhì)和多糖降解情況的分析

圖7為反應(yīng)器啟動(dòng)過程中4個(gè)取樣口污泥VS的變化情況。由圖可知，反應(yīng)前期4個(gè)取樣口污泥VS幾乎沒有明顯的變化，前20 d VS轉(zhuǎn)化率由5%提高到10%左右，到第20天，VS質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為10.2%，從第30天開始VS的轉(zhuǎn)化速率明顯加快，轉(zhuǎn)化率從10%提高到約38.5%，到第73天VS值為7%，此時(shí)VS/TS約為35.7%，對(duì)比圖3可知，前期速率較低，而后期速率較高的原因，可能是因?yàn)橐环矫娣磻?yīng)器進(jìn)料完全采用剩余污泥作為消化底物，沒有接種厭氧污泥，另一方面后期的消化溫度比前期提高10℃左右，后期的溫度更有利于污泥的厭氧消化。比較4個(gè)取樣口污泥VS的轉(zhuǎn)化率，4號(hào)取樣口污泥VS降解率初始值大于1號(hào)污泥，這是由于4號(hào)取樣口附近污泥的停留時(shí)間大于1號(hào)取樣口附近的污泥。這使得4個(gè)取樣口所取污泥的VS轉(zhuǎn)化率呈現(xiàn)出明顯的差異性。

圖7 厭氧消化中VS轉(zhuǎn)化率的變化Fig.7 Changes of the VS conversion rate in anaerobic digestion

圖8反映的是污泥中蛋白質(zhì)的變化趨勢(shì)，從圖中可以看出隨著消化時(shí)間的增加，污泥中蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷減少，從最初的425 mg/kg降低到第73天的269 mg/kg，降解率約為36.7%。其中從第20到第60天，蛋白質(zhì)的降解速率最快，降解率為總降解量的65%，這主要是因?yàn)檫m宜的溫度提高了污泥的消化效果。對(duì)比4組污泥變化情況，在消化的過程中4號(hào)口的污泥蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯低于其他幾組，這是因?yàn)?號(hào)附近的污泥較其他幾組經(jīng)歷了更長的消化延程，4號(hào)取樣口的污泥的消化時(shí)間大于3號(hào)取樣口的污泥。3號(hào)取樣口的污泥消化時(shí)間大于2號(hào)和1號(hào)取樣口污泥，其蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較2號(hào)和1號(hào)更低。

圖8 消化過程中蛋白質(zhì)的變化Fig.8 Changes of the protein content during digestion

圖9反映的是消化過程中各延程污泥中多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化，比較圖8圖9，二者有的變化趨勢(shì)較相似，說明在厭氧消化中蛋白質(zhì)和多糖都是可被降解的有機(jī)物，多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)從一開始的315 mg/kg降低到第73天的220 mg/kg，降解率達(dá)到了30.1%，略低于蛋白質(zhì)的降解率，本文這種現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是因?yàn)槭Ｓ辔勰嘀械鞍踪|(zhì)總量較多，消化過程中利用的效率高。

圖9 多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig.9 Change of the polysaccharides in digestion process

2.5 反應(yīng)器啟動(dòng)中污泥產(chǎn)甲烷潛力的研究

產(chǎn)甲烷潛力是指單位有機(jī)物料在厭氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生甲烷氣體的數(shù)量。有機(jī)物料的產(chǎn)甲烷潛力分析對(duì)于了解厭氧消化效率有重要的參考價(jià)值[18]。在一個(gè)100 mL的厭氧培養(yǎng)瓶內(nèi)，加入15 g不同時(shí)期從反應(yīng)器4號(hào)取樣口取出的污泥 （約1 gVS），分別是反應(yīng) 15、30、45、60 d 和 75 d 的污泥， 標(biāo)記為B1、B2、B3、B4和 B5。把污泥加入以乙酸鹽為底物的厭氧培養(yǎng)液50 mL，質(zhì)量濃度為1.5 g/L。營養(yǎng)母液配制 質(zhì) 量 濃 度 ：NH4C1：170 g/L；KH2PO4：37 g/L；MgS04·4H2O：9 g/L在35℃恒溫水浴內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，用史氏發(fā)酵管內(nèi)NaOH溶液吸收所產(chǎn)沼氣中的CO2，并對(duì)所產(chǎn)CH4進(jìn)行計(jì)量。比較反應(yīng)器中不同時(shí)期污泥的產(chǎn)甲烷活性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10。

圖10 產(chǎn)甲烷潛力的變化Fig.10 Change of Cumulative methane production

從圖10可知，5組實(shí)驗(yàn)組最終的產(chǎn)甲烷量呈現(xiàn)出差異性，B5組產(chǎn)甲烷量最大，達(dá)到273 mL/gVS甲烷，明顯高于其他幾組，B1組的產(chǎn)甲烷量最小為79 mL/gVS，說明消化時(shí)間的長短對(duì)污泥的產(chǎn)甲烷潛力有影響，消化時(shí)間越長的污泥產(chǎn)甲烷潛力越大。比較5組實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)甲烷速率可知，5組實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)氣高峰均在前 10 d，B5組的產(chǎn)氣速率最快，B1、B2和 B3前期產(chǎn)氣速率較接近，但B3組產(chǎn)氣時(shí)間較長，維持到第16天，而B1組在第8天幾乎就不產(chǎn)氣，這也說明了污泥消化時(shí)間提高了其產(chǎn)甲烷潛力，反應(yīng)器運(yùn)行74 d內(nèi)污泥厭氧活性不斷提高。董春娟對(duì)處理焦化廢水的EGSB反應(yīng)器中顆粒污泥進(jìn)行產(chǎn)甲烷潛力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其最終產(chǎn)甲烷量為125 mL/gVS[19]，冼萍等對(duì)造紙廠厭氧顆粒污泥進(jìn)行了產(chǎn)甲烷潛力測(cè)試，實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)甲烷量累計(jì)達(dá)到330 mL/gVS[20]。結(jié)合文獻(xiàn)的研究成果，對(duì)比本文B5組產(chǎn)甲烷潛力值273mL/gVS，本實(shí)驗(yàn)B5組污泥產(chǎn)甲烷潛力值已達(dá)到厭氧污泥產(chǎn)甲烷潛力水平，說明經(jīng)過73 d的厭氧消化，反應(yīng)器內(nèi)的剩余污泥已轉(zhuǎn)化成為厭氧污泥，具有了一定的產(chǎn)甲烷活性。

3 結(jié)語

通過搭建太陽能溫室裝置，起到提高和穩(wěn)定反應(yīng)器內(nèi)溫度的作用，反應(yīng)器內(nèi)溫度較室外溫度能提高10℃左右，可以將反應(yīng)器內(nèi)溫度的波動(dòng)控制在4~5℃。

經(jīng)過73 d的厭氧消化，含固率20%左右的剩余污泥的VS降解率可達(dá)到38.5%，VS/TS由開始的57%降低到35.7%，蛋白質(zhì)和多糖均得到一定程度的降解，降解率分別為36.7%和30.1%。通過研究反應(yīng)器不同沿程污泥性質(zhì)的差異，發(fā)現(xiàn)不同沿程上污泥的VS、蛋白質(zhì)、多糖和氨氮均呈現(xiàn)明顯的差異性，說明具有推流效果的臥式反應(yīng)器不同沿程上污泥具有不同的消化時(shí)間，污泥所處沿程越長的消化時(shí)間越長。

經(jīng)過73 d厭氧消化，反應(yīng)器中污泥每克VS累計(jì)產(chǎn)氣量為274 mL，甲烷體積分?jǐn)?shù)最大達(dá)到58%。通過對(duì)反應(yīng)器內(nèi)不同時(shí)間污泥進(jìn)行產(chǎn)甲烷潛力分析發(fā)現(xiàn)，在消化73 d后，污泥的產(chǎn)甲烷潛力達(dá)到273 mL/gVS，表明污泥已經(jīng)具備了良好的產(chǎn)甲烷潛力，剩余污泥在臥式反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)過73 d的消化后具備了一定的厭氧活性。