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在城市污水处理过程中有大量的污泥产生，这些污泥的处理处置已成为影响污水处理厂正常运营的重要因素之一。另一方面，污泥中的有机质可用于产能，是近年来的研究热点。本研究以北京市城市污水处理厂污泥为对象，采用现场调查与实验室小试相结合的研究方法，对污泥特征及其能源化效率关系进行研究，识别影响污泥能源化效率的关键特征组分，为污泥能源化技术途径的选择与能源化效能的提高提供科学依据。 通过对北京市10家污水处理厂7种污水处理工艺所产生污泥的调查与分析，考察了不同类型污水处理工艺及运行条件对污泥特征的影响。结果表明，进水水质和水处理工艺对污泥特征的影响方面不同，进水水质主要影响污泥的有机物总量，而污水处理工艺影响污泥的有机物组成。所调查工艺产生的污泥中有机质含量由高到低的顺序为:倒置A2/O工艺＞A2/O工艺≈氧化沟工艺＞A2/O+MBR工艺＞CASS工艺。 对污水处理厂中一实际厌氧消化系统的5年运行数据的统计与分析结果表明，污泥的含固率和厌氧反应器的SRT均对厌氧消化效能有明显的影响。当进泥含固率小于5％时，厌氧消化产气率随含固率的增加而增加;当含固率达到5％以后，污泥的单位容积产气率几乎不变。因此，为保持较高的厌氧消化效能，中温厌氧消化池进泥的含固率宜控制在5％左右。同时研究表明，随着SRT的延长，污泥厌氧消化池单位容积产气率下降，但单位体积污泥的产气率增加，VS的去除率增高。不同种类污泥产甲烷潜力的研究结果表明，初沉池污泥的产甲烷潜能优于二沉池污泥，而将初沉池污泥与二沉池污泥以4∶1的体积比例混合而得到的混合污泥的产甲烷量最高，同时其分解单位VS产气量也最大。 通过热重分析和氧弹热量仪测定，研究了污泥燃烧性能、热值与污泥组分的关系，结果表明:污泥的燃烧性能和热值与污泥的成分密切相关。污泥燃烧性能和热值受总有机物含量的影响，特别是有机组分中蛋白质的影响。多糖的燃烧主要集中在第二温度段(175-300℃)，且其燃烧速率远高于蛋白质和脂肪，因此多糖的含量对污泥微分热重曲线产生较大的影响。此外，与二沉池污泥相比，初沉池污泥和消化污泥的硫含量高，且热值低、燃烧性能差。 以厌氧消化和焚烧产能的理论为基础，根据污泥能源化途径的输入能量、输出能量及污泥特征与能量产出的函数关系，初步构建了基于污泥特征的厌氧消化能量平衡模型和焚烧产能能量平衡模型，确定了厌氧消化系统和焚烧产能系统达到能量平衡时的污泥中VS的平衡含量。综合厌氧消化和焚烧产能的计算，初步得到如下结论:当污泥VS≤052TS，不适于污泥中温厌氧消化和焚烧产能;当污泥0.52TS＜VS≤0.62TS，可以采用中温厌氧消化能源化途径;当污泥VS＞0.62TS时，不论中温厌氧消化和焚烧产能，两种能源化途径都是有能量产出的。