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随着社会经济快速发展,城市用水量日益增多,污水产生量和污泥量随之迅速增长。厌氧消化是目前污水厂进行污泥稳定化处理普遍采用的方法之一。污泥厌氧消化既可以实现污泥中有机物质的稳定化,又可以产生较为清洁的能源,一定程度上降低了污水厂能耗。由于厌氧消化过程中含硫有机物的分解,生成的沼气中通常含有一定浓度的H2S。H2S是一种有毒、具有腐蚀性的气体,它的存在会影响沼气后续利用,因此在沼气利用前进行脱硫处理,降低H2S含量具有重要的意义。本研究以低浓度H2S沼气为对象,开展高含固污泥厌氧消化过程硫控制技术及生成机理研究。针对高含固污泥厌氧消化产生的低浓度H2S沼气,采用膜分离吸收和生物脱硫相结合的方法进行连续脱硫试验,探究不同运行条件对系统脱硫效率的影响;在连续运行试验的基础上,对脱硫系统中硫氧化微生物的群落结构进行分析,探究硫氧化微生物的生长特性;针对高含固污泥厌氧消化过程中产生的H2S浓度远低于常规厌氧消化的现象,开展基于NH4Cl投加的原位抑硫机理解析试验研究,分析NH4Cl对含硫氨基酸分解过程的物质转化规律。主要结论如下:采用两种不同的膜分离-生物脱硫系统开展连续脱硫运行试验,分别为外接脱硫塔的逆流式膜分离-生物脱硫塔系统(MS-BTF),以及硫氧化微生物以生物膜形式直接附着在膜组件膜丝表面的逆流式膜分离-生物膜脱硫系统(MS-BF),对不同运行条件下出口 H2S浓度变化进行测定及分析。结果表明,当循环液pH值为7.0-9.0、气体停留时间为40-100 s、气液比为2-5,在其它条件不变的情况下,两种膜分离-生物脱硫系统的脱硫效率均随着循环液pH值升高而升高,随气体停留时间延长系统脱硫效率提高,随气液比增大H2S去除效率降低。相关性分析结果表明,三个运行条件对两种膜分离-生物脱硫系统的H2S去除率的影响程度顺序均为pH值>气体停留时间>气液比。根据系统脱硫效率的测定结果,硫氧化微生物以生物膜形式附着在聚丙烯中空纤维膜丝表面的MS-BF为最优的脱硫运行方式,最佳运行工况为气体停留时间为60 s、气液比为3、循环液pH值为8.0。采用生物膜检测和宏基因组微生物分类测序技术,分析不同脱硫系统中硫氧化微生物的群落结构特性。硫氧化微生物表观特征观察结果表明,硫氧化微生物分别接种至MS-BTF和MS-BF后均形成了厚度范围在50-300 μm的生物膜,生物膜生长情况良好。硫氧化微生物群落结构分析结果表明,MS-BF中与硫代谢相关的菌属主要有Ignavibacterium菌属和Rhodobacter菌属,MS-BTF内与硫代谢相关的菌属主要有Rhodobacter菌属、Thiovirga菌属、Thiobacilus菌属和Alishewanella菌属。相对于接种污泥,MS-BF内与硫代谢相关菌属的种类变化不明显,但部分菌属的相对丰度有了一定的提高,而经过接种至MS-BTF后,部分与硫代谢相关菌属相对丰度出现一定幅度的下降,但相关菌属的种类变得更丰富。针对含硫氨基酸(半胱氨酸和甲硫氨酸)分解开展NH4Cl投加的厌氧消化批次试验,探究基于NH4Cl投加的原位抑硫机理。半胱氨酸和甲硫氨酸厌氧分解特性分析结果表明,NH4C1投加对半胱氨酸厌氧分解产硫化物过程无显著影响,而NH4Cl投加后常规消化排泥厌氧分解甲硫氨酸产生的硫化物浓度下降了 90.4%,NH4Cl对甲硫氨酸厌氧分解产硫化物过程产生一定的抑制作用。通过采用水解细菌和产甲烷菌两种微生物分析甲硫氨酸厌氧分解特性,推测造成高含固污泥厌氧消化过程中沼气H2S浓度降低的主要原因是随含固率升高而浓度升高的NH4+对产甲烷菌协同厌氧分解甲硫氨酸产生硫化物的过程产生一定的抑制作用。