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随着我国污泥产量的增加和环境问题的日益严峻,传统污泥处理技术早已不能满足要求。近年来,在热化学处理方法中水热碳化处理技术因其处理周期短、转化效率高等特点受到越来越多的关注。而在水热碳化处理获得良好固体材料的同时,液体产物的处理问题同样不容忽视。厌氧消化技术无疑是解决这一问题的优选途径。但是不同温度的水热产物其厌氧性能差别很大,因此有必要研究污泥水热产物的厌氧消化性能,以揭示污泥高温水热产物对厌氧消化的抑制机理,并得出减轻抑制作用的途径,为实现污泥高度资源化利用奠定良好的基础。本论文首先分析了不同水热温度下产物的物化性状;进而对不同水热温度下污泥水热产物的厌氧消化特性进行了详细的分析,同时研究了水热产物经稀释和固液分离后其厌氧性能的差异,最后利用活性炭进行了提高厌氧性能的系列实验。实验结果表明:(1)污泥经水热处理后,其物化特性发生了显著变化,含有丰富有机物的水热液体产物适合进行厌氧消化。具体表现为挥发分含量明显降低,固定碳的含量有所增加,240°C水热条件下,产物的挥发分和固定碳含量分别为35.74%和7.95%。随水热温度的升高水热液体产物中溶解性化学需氧量(SCOD)含量呈现先增后减的趋势,在160°C时达到最高,为63.00 g/L;而短链挥发性脂肪酸(SCFAs)的含量随着水热温度的升高持续增加,从121°C的2629.7 mg/L提升至240°C的4106.9 mg/L。(2)中、低温水热提高了污泥的生物降解性,而当水热温度超过180°C时,其产物对厌氧消化有明显抑制。121°C,160°C和180°C时水热产物的厌氧甲烷产量分别比原始污泥增加了148.04 m L、138.70 m L和129.31 m L,其SCFAs的浓度峰值出现较早且降解较快;而当温度为220°C和240°C时,水热污泥的厌氧甲烷产量分别仅为原始污泥的45.26%和47.37%,其SCFAs的积累量均高达4500 mg/L。对照180°C和240°C条件下污泥水热产物的GC-MS分析结果发现,水热产物中对厌氧消化有抑制作用的有机物可能为:2,5-二氢-2,5-二甲基-呋喃、吡啶、2-甲基吡啶、2,5-二酮哌啶、3-甲基吡啶和2,6-二甲氧基苯酚等。(3)抑制物同时存在于水热液相产物和固相产物中,稀释法有效减弱了抑制物对厌氧微生物的毒害作用,从而提高了厌氧产甲烷量。在水热固相和液相产物的单独厌氧实验中,固体产物和液体产物的厌氧性能均优于混合产物,当液态产物和固态产物的初始有机物浓度分别增加到4.29和4.78倍时,其厌氧产甲烷量分别降低了45.32%和84.59%。同时,在200°C和240°C水热温度下,产物4倍稀释率的厌氧产甲烷量分别是2倍稀释率时的1.28和1.77倍。(4)活性炭对抑制性物质有吸附作用,减轻了抑制物对微生物的影响,从而提高了厌氧消化效率。向厌氧体系中添加活性炭后,其滞后期明显缩短,240°C水热产物10 g COD/L所含抑制物的实验组其滞后期由12天缩短为8天;240°C水热产物15 g COD/L所含抑制物的实验组滞后期由26天缩短为16天。经活性炭预处理后的水热液体产物的厌氧性能与直接添加活性炭时基本一致,且甲烷产量相对于未经活性炭处理的实验组分别提升了1.19倍和1.84倍。