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初沉污泥中含有大量脂肪、蛋白质等有机碳源,通过水解酸化反应能够能将这些慢速降解有机碳源转化为快速降解碳源(挥发性脂肪酸)，回收碳源用于生物脱氮除磷工艺，不仅能够有效解决北方城市污水处理厂碳源不足的问题，而且还能达到一定的污泥减量效果。本论文对不同条件下球磨机对初沉污泥的破解效果以及不同因素对破解后污泥水解酸化的影响进行了研究，最终总结出了球磨机破解初沉污泥及破解后初沉污泥水解酸化回收碳源的最佳运行条件。
论文中首先探讨了转速、时间、磨球粒径、污泥含固率、球料比等因素对初沉污泥破解效果的影响，结果表明：提高球磨机的转速，延长处理时间，减小磨球的球径，增大污泥含固率以及选择适当的球料比，都能够提升球磨机对初沉污泥的破解效果。试验中综合考虑了处理效果及实际运行中的成本问题，总结出了球磨机破解初沉污泥的最佳运行条件：转速为300rpm、处理时间为4h、球径为大球12mm＋小球5mm配合、污泥含固率为6％、物料比为43:1。通过处理，污泥中SCOD、TN、TP的含量均得到较大的提高，分别由初始的1742mg/L、69.7mg/L和0.64mg/L增大到4723mg/L、290.8mg/L和2.73mg/L，污泥的粒径范围也由初始的10～100μm降低至2～40μm，为之后的水解酸化创造极为有利的条件。
其次，研究了污泥粒径、混合污泥pH值、破解泥投配率等因素对初沉污泥水解酸化反应的影响，结果表明：随着水解酸化时间的延长，污泥混合液中SCOD的含量逐渐增大，且在第5d时达到最高的产酸量；降低污泥的粒径，能够促进污泥水解酸化的速率和效率；pH值对污泥水解酸化有较大影响，将混合污泥调节为碱性有利于SCOD产量的提高；初沉污泥投配率在50%以下时，投配率越高水解酸化后SCOD的含量越高，当投配率大于50%时水解酸化后SCOD的含量降低，但是，水解转化效率却随着投配率的增大而降低；水解酸化液中VFAs的含量也随着水解酸化时间的延长在逐渐升高，可是由于初沉污泥水解的速率要高于产酸速率，VFAs在SCOD中所占比例逐渐降低。总结出了初沉污泥水解酸化的最佳运行条件：粒径为25μm，混合污泥pH值为11，初沉污泥泥投配率为10%。同时发现，水解酸化过程中伴随着氮、磷的溶出，经过5d的水解酸化后，污泥混合液中的SCOD、VFAs、氨氮、TN、TP的含量分别为8256mg/L、4477mg/L、292.2mg/L、369.3mg/L、157.7mg/L。水解酸化过程中污泥MLVSS的浓度随水解酸化时间的延长而逐渐下降，在最佳条件下经5d的水解酸化后，MLVSS减量率高达36.5%。水解酸化过程不仅能够实现污泥减量，而且能够进一步提高污泥的稳定性。最后，建立了切实可行的初沉污泥碳源回收用于脱氮除磷系统的工艺流程，经过分析发现其具有一定可行性。