垃圾滲濾液厭氧系統(tǒng)重啟前后污泥產(chǎn)甲烷活性研究

吳 健，華銀鋒，喬 磊，韓文松

（上海黎明資源再利用有限公司，上海 201209）

1 引言

生活垃圾滲濾液的厭氧發(fā)酵（Anaerobic Digestion，AD） 處理工藝是我國(guó)生活垃圾焚燒發(fā)電廠普遍采用的處理工藝手段，具有低運(yùn)行成本、可大幅削減有機(jī)污染物并從中回收生物質(zhì)能源的顯著優(yōu)勢(shì)［1-4］。采用國(guó)產(chǎn)化的第三代高效厭氧反應(yīng)器（CH4Lift Reactor，CLR） 處理垃圾焚燒廠的滲濾液在我國(guó)已有諸多成功實(shí)踐案例。該反應(yīng)器在IC 厭氧反應(yīng)器（Internal Circulation Reactor） 的基礎(chǔ)上對(duì)旋流布水器、沼氣氣提管路、氣水分離器、三相分離器、循環(huán)混合管路等做了諸多改進(jìn)，相較UASB、UBF 等厭氧反應(yīng)器處理垃圾滲濾液而言具有較高的COD 容積負(fù)荷，工程實(shí)踐獲得的容積負(fù)荷通?？蛇_(dá)10～20 kg/（m3·d）［5-8］。

CLR 厭氧反應(yīng)器的工作原理如圖1 所示。該反應(yīng)器屬于循環(huán)提升式的高效厭氧反應(yīng)器，其反應(yīng)器主體主要由均布進(jìn)水系統(tǒng)、雙層三相分離器、內(nèi)外循環(huán)系統(tǒng)、均布排泥系統(tǒng)、集氣系統(tǒng)及均布出水系統(tǒng)等部分組成。反應(yīng)器通過(guò)內(nèi)外循環(huán)系統(tǒng)的組合強(qiáng)化了反應(yīng)器內(nèi)泥水的混合接觸，達(dá)到高效去除廢水有機(jī)污染物并進(jìn)行產(chǎn)沼的目的。反應(yīng)器通過(guò)上、下兩層三相分離器進(jìn)行氣、液、固三相分離，運(yùn)行良好的厭氧反應(yīng)器的出水SS 較低。

圖1 CLR 厭氧反應(yīng)器工作原理示意

雖然CLR 厭氧反應(yīng)器處理垃圾滲濾液的COD容積負(fù)荷較高，但系統(tǒng)調(diào)試啟動(dòng)周期較長(zhǎng)。同時(shí)，由于滲濾液進(jìn)水中較高的硬度導(dǎo)致的污泥鈣化問(wèn)題，使得長(zhǎng)期運(yùn)行的厭氧反應(yīng)器結(jié)垢嚴(yán)重且底部大量沉渣堆積，這嚴(yán)重影響了反應(yīng)器的運(yùn)行［9-10］。按照工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，CLR 厭氧反應(yīng)器一般在2 a 左右就需要徹底清罐檢修再重啟調(diào)試。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，不僅CLR 厭氧罐存在上述問(wèn)題，滲濾液處理中常用的UASB 等厭氧反應(yīng)器也存在上述問(wèn)題［9］。因此，深入了解厭氧罐檢修期及重新啟動(dòng)后厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性的變化對(duì)于反應(yīng)器的快速啟動(dòng)、縮短調(diào)試周期具有重要意義，反應(yīng)器的快速啟動(dòng)可大幅削減滲濾液需額外處理的成本，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性通常用最大比產(chǎn)甲烷速率（Specific Methanogenic Activity，簡(jiǎn)寫(xiě)為SMA）來(lái)表征，即在單位時(shí)間內(nèi)特定有機(jī)質(zhì)被單位質(zhì)量的厭氧污泥（以VS 計(jì)） 降解所產(chǎn)生的最大甲烷量（mL·g-1·d-1） 或單位質(zhì)量的厭氧污泥（以VS 計(jì)）在單位時(shí)間內(nèi)最多能去除的有機(jī)物（以COD 計(jì)）的量（g·g-1·d-1）［11-12］。厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性的變化可以指示厭氧系統(tǒng)是否受到抑制或是否有難降解有機(jī)物的累積［13］，這對(duì)于厭氧系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行具有重要意義。

本研究著重對(duì)厭氧系統(tǒng)重啟前后污泥產(chǎn)甲烷活性進(jìn)行了連續(xù)的跟蹤測(cè)試，以了解厭氧污泥在儲(chǔ)存期及接種重啟后的產(chǎn)甲烷活性的變化，為檢修后厭氧系統(tǒng)的快速重啟提供理論及試驗(yàn)依據(jù)。同時(shí)為生活垃圾焚燒廠的垃圾滲濾液厭氧處理系統(tǒng)污泥濃度的選擇優(yōu)化、污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試及滲濾液原料產(chǎn)甲烷潛力測(cè)試提供試驗(yàn)參考依據(jù)，這對(duì)于保障垃圾滲濾液厭氧處理系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的生產(chǎn)指導(dǎo)意義。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料及處理方法

本次研究各試驗(yàn)批次污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試用厭氧污泥、滲濾液原液及濃縮污泥稀釋用厭氧清液均取自上海浦東某生活垃圾焚燒廠的滲濾液處理站。該滲濾液處理站CLR 厭氧反應(yīng)器自2020-02-17至2020-03-17 完成了排泥排水、清罐、檢修及重新接泥啟動(dòng)的整個(gè)檢修任務(wù)。

試驗(yàn)前3 次厭氧污泥取自厭氧污泥暫存罐（該暫存罐為備用的UASB 型厭氧發(fā)酵罐），而第4～6 次試驗(yàn)污泥取自重啟后的CLR 厭氧罐；前3次厭氧污泥稀釋用清液取自厭氧污泥暫存罐上部，而第4～6 次厭氧清液取自CLR 厭氧反應(yīng)器出水管；滲濾液原液均取自滲濾液處理站調(diào)節(jié)池。取回的厭氧污泥樣品及厭氧清液均在（37±1）℃水浴條件下預(yù)先反應(yīng)3 d 再進(jìn)行產(chǎn)甲烷活性測(cè)試。預(yù)反應(yīng)的主要目的是盡可能降低有機(jī)酸水平，減少該部分產(chǎn)氣對(duì)整個(gè)厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試過(guò)程的干擾。取回的滲濾液原液在試驗(yàn)前于4 ℃保存在樣品冷藏箱中。6 次活性測(cè)試所取的物料性質(zhì)如表1所示。

表1 接種污泥、滲濾液原料及厭氧清液的理化性質(zhì)

對(duì)表1 的6 批次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行SPSS 軟件模擬分析，采用單因素ANOVA 檢驗(yàn)，并在模型方法的事后多重比較中選擇Duncan 法，所得的分析結(jié)果如表2～3 所示。根據(jù)表2 分析結(jié)果，各批次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯著性P=1.000＞0.05，說(shuō)明6 組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯著性差異不大，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)變量均在差異性范圍內(nèi)。由表3 分析可知，事后多重比較獲得的顯著性P=0.851＞0.05，同樣說(shuō)明了6 組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯著性差異不大。

表2 各批次試驗(yàn)數(shù)據(jù)單因素方差分析

表3 各批次試驗(yàn)數(shù)據(jù)Duncan 檢驗(yàn)

本研究前3 次污泥活性測(cè)試自2 月27 日開(kāi)始，每隔約10 d 取樣測(cè)試；第4～6 次污泥活性測(cè)試自3 月27 日開(kāi)始，每隔約10 d 取樣測(cè)試。具體的取樣時(shí)間及對(duì)應(yīng)CLR 厭氧罐COD 容積負(fù)荷見(jiàn)圖2。

圖2 不同取樣時(shí)段及對(duì)應(yīng)厭氧罐COD 容積負(fù)荷

2.2 厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試方法

本研究中采用RTK-18 型全自動(dòng)產(chǎn)甲烷潛力測(cè)試系統(tǒng)（圖3） 在中溫條件下對(duì)厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性進(jìn)行測(cè)試。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)酵單元、CO2吸附單元、氣體測(cè)定單元、數(shù)據(jù)收集與處理單元的組合完成整個(gè)測(cè)試過(guò)程。該儀器通常用來(lái)測(cè)試有機(jī)質(zhì)原料的最大產(chǎn)甲烷潛力，同時(shí)也用于評(píng)估原料的厭氧可生物降解能力及有機(jī)質(zhì)的降解速率等［14］。在本研究中，通過(guò)對(duì)發(fā)酵物料隨時(shí)間的累積產(chǎn)甲烷量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，對(duì)曲線的最大比產(chǎn)甲烷速率進(jìn)行計(jì)算，并以此評(píng)價(jià)厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性。

圖3 全自動(dòng)產(chǎn)甲烷潛力測(cè)試系統(tǒng)

厭氧污泥測(cè)試用的單個(gè)發(fā)酵瓶體積為400 mL，每批次厭氧污泥活性測(cè)試均設(shè)置空白組和試驗(yàn)組，每組設(shè)置3 個(gè)平行樣。設(shè)置空白組的目的主要是扣除接種污泥自身產(chǎn)氣對(duì)整個(gè)發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)氣的影響。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的水浴溫度控制在（37±1）℃。每個(gè)發(fā)酵瓶均通過(guò)獨(dú)立的機(jī)械攪拌器進(jìn)行間歇式自動(dòng)攪拌（正轉(zhuǎn)10 min 停10 min，反轉(zhuǎn)10 min 停10 min，為1 個(gè)攪拌周期）。產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)CO2吸收瓶吸收后進(jìn)入各自獨(dú)立的氣體計(jì)量通道，氣體計(jì)量通道通過(guò)微氣泡計(jì)數(shù)器對(duì)氣體體積進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量獲得的甲烷體積定時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)收集及處理軟件換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況（STP，0 ℃，101 kPa） 下的體積而被記錄，數(shù)據(jù)記錄周期分為1 min、1 h及1 d，可根據(jù)需要選擇相應(yīng)時(shí)間間隔的記錄數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

本研究每次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試的空白組只投加厭氧發(fā)酵液350 mL，試驗(yàn)組除了投加同等體積的發(fā)酵液外，還加入發(fā)酵原料即滲濾液。本試驗(yàn)參考實(shí)際滲濾液厭氧發(fā)酵系統(tǒng)COD 的最高設(shè)計(jì)容積負(fù)荷，確定了各批次污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試的厭氧發(fā)酵瓶容積負(fù)荷為15 kg/（m3·d）。

為了研究CLR 厭氧反應(yīng)器維持不同污泥濃度對(duì)厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性的影響，最后一次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試選擇了低、中、高3 個(gè)不同污泥濃度水平進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比較分析，該研究可為CLR 厭氧反應(yīng)器污泥濃度的選擇優(yōu)化提供參考依據(jù)。

污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試所采用的數(shù)學(xué)模型為Modified Gompertz 模型，該模型可很好地?cái)M合累積產(chǎn)甲烷量數(shù)據(jù)曲線［15-16］。

式中：P（t）為累積產(chǎn)甲烷量（以VS 計(jì)），L/kg；Pmax為最大產(chǎn)甲烷量（以VS 計(jì)），L/kg；Rmax為最大比產(chǎn)甲烷速率（以VS 計(jì)），L/（kg·d）；λ 為延滯時(shí)間，d；e 為歐拉數(shù)，約等于2.718。

本試驗(yàn)將產(chǎn)氣90%時(shí)的發(fā)酵周期采用T90%表示。數(shù)據(jù)處理采用Origin 8.0 軟件。

2.3 監(jiān)測(cè)參數(shù)與分析方法

pH 測(cè)定采用玻璃電極法、COD 測(cè)定采用USEPA 消解比色法、總固體（TS） 采用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱于105 ℃烘干至恒重、揮發(fā)性固體（VS） 采用馬弗爐于600 ℃灼燒至恒重、揮發(fā)性脂肪酸（VFA） 測(cè)定采用脂化法［17］。

3 結(jié)果與討論

3.1 前5 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試

前5 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試試驗(yàn)控制各厭氧發(fā)酵瓶的厭氧污泥濃度（以VS 計(jì)） 為35 g/L。第1～5 次厭氧污泥測(cè)試的Modified Gompertz 方程擬合參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 前5 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試Modified Gompertz 方程擬合參數(shù)

第1 次厭氧污泥測(cè)試用樣品于2020 年2 月27日取自厭氧污泥暫存罐，厭氧污泥自2 月17 日存儲(chǔ)于該罐開(kāi)始至2 月27 日第1 次取樣期間，未采取任何補(bǔ)給原料措施以維持該污泥產(chǎn)甲烷活性。第1 次厭氧污泥測(cè)試的Modified Gompertz 模型擬合曲線見(jiàn)圖4。結(jié)合圖4、表4 分析可知，第1 次厭氧污泥活性測(cè)試獲得的Modified Gompertz 擬合曲線的R2平均值為0.999 0，該曲線擬合度非常理想。測(cè)試獲得的最大產(chǎn)甲烷量（以VS 計(jì)） 的平均值為105.3 L/kg，最大比產(chǎn)甲烷速率（以VS 計(jì)） 平均為47.1 L/（kg·d）。相對(duì)于第2～5 次污泥活性測(cè)試，該最大比產(chǎn)甲烷速率較低。分析主要原因是由于厭氧污泥自CLR 厭氧罐排出后的10 d 內(nèi)未采取任何補(bǔ)給營(yíng)養(yǎng)的措施，厭氧污泥逐漸老化或進(jìn)入休眠狀態(tài)，厭氧污泥的活性逐漸下降。

圖4 第1 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試Modified Gompertz擬合曲線

為了探索厭氧污泥暫存期間少量補(bǔ)充滲濾液原料以提供厭氧微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性的影響。自2 月28 日開(kāi)始，每天給該污泥暫存罐補(bǔ)給進(jìn)料10 m3，進(jìn)料容積負(fù)荷控制約0.35 kg/（m3·d）。

在對(duì)厭氧污泥暫存罐連續(xù)補(bǔ)料約10 d 后，對(duì)其進(jìn)行第2 次取樣分析。由圖5 及表4 可知，第2次厭氧污泥活性測(cè)試獲得的Modified Gompertz 擬合曲線的R2為0.999 7，略高于第1 次。同時(shí)，由表4 可知，該曲線的最大產(chǎn)甲烷量（以VS 計(jì)） 的平均值為102.6 L/kg，最大比產(chǎn)甲烷速率（以VS 計(jì)）平均值為92.3 L/（kg·d）。該最大比產(chǎn)甲烷速率平均值比第1 次獲得的數(shù)值高出約95.9%。由該最大比產(chǎn)甲烷速率可以看出，在對(duì)污泥暫存罐補(bǔ)充少量原料的情況下，厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性得到顯著提高。

圖5 第2 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試Modified Gompertz擬合曲線

經(jīng)過(guò)持續(xù)的原料補(bǔ)給，在CLR 厭氧系統(tǒng)重新接種啟動(dòng)前1 天，對(duì)厭氧污泥暫存罐進(jìn)行了第3次取樣分析。圖6 是第3 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性的測(cè)試曲線。由該曲線及表4 分析可知，第3 次厭氧污泥活性測(cè)試獲得的Modified Gompertz 擬合曲線的R2為0.999 9，該值要優(yōu)于前兩次測(cè)試曲線，擬合度極高，結(jié)合前兩次測(cè)試，充分說(shuō)明了Modified Gompertz 用于擬合滲濾液厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性曲線是非常合適的。第3 次擬合獲得的最大產(chǎn)甲烷量（以VS 計(jì)） 的平均值為113.4 L/kg，而獲得的最大比產(chǎn)甲烷速率（以VS 計(jì)） 平均值為148.4 L/（kg·d）。該最大比產(chǎn)甲烷速率相比第2 次高出約60.8%，相對(duì)于第1 次高出約215.2%。由此可以看出，隨著進(jìn)料補(bǔ)給的持續(xù)進(jìn)行，厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性在持續(xù)加強(qiáng)，這給檢修期如何維持污泥活性以達(dá)到厭氧反應(yīng)器高效啟動(dòng)提供了很好的實(shí)踐參考依據(jù)。

圖6 第3 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試Modified Gompertz擬合曲線

為了進(jìn)一步探索厭氧反應(yīng)器在重新接種啟動(dòng)并在連續(xù)提升有機(jī)負(fù)荷情況下，厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性的變化情況、所能達(dá)到的最大比產(chǎn)甲烷速率、不同污泥濃度及COD 容積負(fù)荷對(duì)厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性的影響，本研究在厭氧反應(yīng)器重啟后又連續(xù)進(jìn)行了3 次跟蹤測(cè)試。

2020 年3 月27 日，對(duì)CLR 厭氧反應(yīng)器污泥進(jìn)行第4 次取樣分析。該次取樣分析是在厭氧污泥重新接種至CLR 厭氧罐的首次取樣。取樣時(shí)厭氧反應(yīng)器的COD 容積負(fù)荷維持約6 kg/（m3·d），該容積負(fù)荷為CLR 厭氧反應(yīng)器設(shè)計(jì)容積負(fù)荷（15 kg·m-3·d-1）的40%。圖7 是該次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試的Modified Gompertz 擬合曲線。

圖7 第4 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試Modified Gompertz擬合曲線

由圖7 結(jié)合表4 分析，在厭氧反應(yīng)器重新啟動(dòng)、連續(xù)進(jìn)料穩(wěn)步提升有機(jī)負(fù)荷的情況下，厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性在前3 次基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升。擬合曲線獲得的最大產(chǎn)甲烷量（以VS 計(jì)） 的平均值為117.4 L/kg，最大比產(chǎn)甲烷速率（以VS 計(jì)）平均值為182.7 L/（kg·d）。該最大比產(chǎn)甲烷速率相對(duì)于第1～3 次測(cè)試分別高出約287.9%、97.9%及23.1%。由前4 次污泥活性測(cè)試獲得的厭氧污泥最大比產(chǎn)甲烷速率的比較可以看出，每一次獲得的最大比產(chǎn)甲烷速率相對(duì)于前一次測(cè)試的凈增幅百分比分別為95.9%、60.8%、23.1%，增幅比逐漸降低，說(shuō)明厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性得到逐步恢復(fù)。

2020 年4 月7 日，對(duì)重啟后的厭氧反應(yīng)器進(jìn)行第5 次取樣分析（圖8）。該次取樣時(shí)CLR 厭氧反應(yīng)器的COD 容積負(fù)荷已提升至10 kg/（m3·d）。該容積負(fù)荷為厭氧反應(yīng)器設(shè)計(jì)COD 容積負(fù)荷的66.7%。由圖8 擬合曲線及表4 可以看出，該次擬合獲得的最大產(chǎn)甲烷量（以VS 計(jì)） 的平均值為115.1 L/kg，最大比產(chǎn)甲烷速率（以VS 計(jì)） 平均值為195.0 L/（kg·d）。該最大比產(chǎn)甲烷速率相對(duì)于第4次提升6.7%，該增幅比相對(duì)于前幾次的增幅比顯著降低，厭氧污泥活性得到進(jìn)一步恢復(fù)。

圖8 第5 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試Modified Gompertz擬合曲線

由表4 可知，前5 次厭氧污泥活性測(cè)試中，厭氧發(fā)酵反應(yīng)的產(chǎn)甲烷延滯時(shí)間從第1 次測(cè)試的0.777 d 縮短至第5 次測(cè)試的0.183 d，這從另一面印證了厭氧污泥活性得到逐步恢復(fù)的過(guò)程。

同時(shí)，分析表4 關(guān)于前5 次測(cè)試?yán)鄯e產(chǎn)甲烷量完成到最大產(chǎn)甲烷量90%所需的發(fā)酵周期數(shù)據(jù)可知，隨著厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性的不斷恢復(fù)，T90%值從第1 次測(cè)試的3.452 d 縮短至第5 次的0.889 d。T90%的變化也可從一定程度上反映厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性的變化。由分析可知，在剛開(kāi)始投料時(shí)，第1 次和第2 次污泥活性測(cè)試的T90%從3.452 d 銳減至1.823 d，這說(shuō)明剛開(kāi)始投料后污泥產(chǎn)甲烷活性恢復(fù)較快。隨著投料的不斷進(jìn)行，活性恢復(fù)的速度逐漸趨緩，從第4 次和第5 次污泥活性測(cè)試的T90%比較可以看出，發(fā)酵周期從0.956 d 變?yōu)?.889 d，變化幅度較前幾次明顯減少。

3.2 第6 次厭氧污泥活性測(cè)試

厭氧系統(tǒng)的污泥濃度選擇對(duì)厭氧反應(yīng)器是否能高效運(yùn)行具有重要的影響。據(jù)報(bào)道，UASB 反應(yīng)器的厭氧污泥量（以VS 計(jì)） 一般認(rèn)為是35～40 kg/m3，而新型流化床（FB） 系統(tǒng)如Anaflux 反應(yīng)器污泥量高達(dá)30～90 kg/m3［18］。作為UASB 的后繼者之一，內(nèi)循環(huán)式厭氧反應(yīng)器具有比UASB 更高的污泥濃度及容積負(fù)荷，一般來(lái)說(shuō)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器的COD 容積負(fù)荷為UASB 反應(yīng)器的數(shù)倍［19］。CLR 厭氧反應(yīng)器是在IC 反應(yīng)器的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，兩者同屬內(nèi)循環(huán)式厭氧反應(yīng)器。根據(jù)文獻(xiàn)資料及實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)CLR 厭氧反應(yīng)器可承受的極限污泥濃度（以VS 計(jì)） 可達(dá)50～60 kg/m3。

為探索不同污泥濃度對(duì)厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性的影響，為CLR 厭氧罐污泥濃度選擇與優(yōu)化提供參考依據(jù)，第6 次厭氧污泥產(chǎn)甲烷活性測(cè)試做了不同厭氧污泥濃度梯度下厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性擬合曲線（圖9）。

圖9 不同厭氧污泥濃度組產(chǎn)甲烷活性及Modified Gompertz擬合曲線

試驗(yàn)組分別命名為T(mén)6L 低濃污泥組、T6M 中濃污泥組、T6H 高濃污泥組，對(duì)應(yīng)污泥濃度（以VS 計(jì)） 分別為15、25、35 g/L，投料COD 容積負(fù)荷控制在15 kg/（m3·d）。

第6 次取樣時(shí)，CLR 厭氧罐的COD 容積負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)容積負(fù)荷的80%左右。由圖9 及表5 數(shù)據(jù)分析可知，T6L 低濃污泥組、T6M中濃污泥組及T6H 高濃污泥組獲得的最大比產(chǎn)甲烷速率（以VS計(jì)） 分別為332.6、308.0、343.1 L/（kg·d）。計(jì)算各試驗(yàn)組完成T90%的時(shí)間分別為1.045、0.656、0.435 d。

表5 不同厭氧污泥濃度試驗(yàn)組Modified Gompertz 擬合參數(shù)

綜合比較，可以得出污泥濃度（以VS 計(jì)） 為35 g/L 的T6H 高濃污泥組獲得的最大比產(chǎn)甲烷速率最高，T6L 低濃污泥組次之，T6M的中濃污泥組最低。同時(shí)，不同試驗(yàn)組延滯時(shí)間及T90%隨著污泥濃度的升高逐漸縮短，這同樣證明了T6H 高濃污泥組是最佳污泥濃度組。

4 結(jié)論

1） 厭氧污泥在不補(bǔ)給營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)暫存的情況下，污泥產(chǎn)甲烷活性逐漸降低。通過(guò)暫存期每日少量補(bǔ)給進(jìn)料的措施，厭氧污泥的產(chǎn)甲烷活性逐步恢復(fù)。最大比產(chǎn)甲烷速率（以VS 計(jì)） 由第1 次測(cè)試的47.1 L/（kg·d）提升至第6 次的343.1 L/（kg·d）；延滯時(shí)間由0.777 d 下降至0.050 d；T90%由3.452 d縮短至0.435 d。

2） 厭氧反應(yīng)器控制不同污泥濃度對(duì)厭氧系統(tǒng)最大比產(chǎn)甲烷速率的影響不同，污泥濃度（以VS計(jì)） 為35 g/L 的高濃污泥組獲得的最大比產(chǎn)甲烷速率最高，延滯時(shí)間及T90%最短。