随着污水处理厂“碳中和”运行呼声渐高,剩余污泥厌氧消化再次成为了全球普遍关注的焦点。剩余污泥厌氧消化不仅实现污泥减量化,更重要的是可以使蕴藏在污泥之中内的能量以甲烷(CH4)形式被发掘出来,可用于反哺污水处理能量消耗,减少使用(甚至完全不用)外部能源,最终实现外部CO2零排放目标(碳中和)。传统厌氧消化效率不高,CH4产率较低,这无疑阻碍碳中和目标的实现。除从厌氧消化内部入手研究强化CH4生产的技术措施外,亦可着眼于厌氧消化外部技术途径,如,向消化系统中通入外源CO2、甚至是氢(H2)。CO2是温室气体,被通入厌氧消化系统强化CH4生产的原理是基于自养产CH4与同型产乙酸过程均以CO2作为底物。实现这种作用具有将“碳捕捉”和能量转化联系为一体,明显具有可持续性特点,值得实验研究。本课题研究以实验室小试为依托,考察外源CO2介入厌氧消化系统后对CH4的刺激生产作用,研究CO2通入量、系统初始pH以及污泥龄(SRT)这些过程控制参数对CH4产率的影响,从而确定CO2强化CH4产率的最佳工况,为中试乃至生产性试验提供设计与试验依据。实验结果表明,当CO2通入量为69.7ml CO2/g VSS、初始pH控制在6.9±0.1、SRT保持在24d时,可以实现CH4最高生产率,较没有介入CO2的空白实验可达到42.9%。根据实验现象与理论分析,CO2促进CH4增产途径可能有三：1)外源CO2促进了发酵细菌的水解作用,加速了污泥有机底物的转化速率；2)CO2直接与产氢产乙酸菌过程中产生的H2结合,在自养产甲烷菌作用下生成CH4；3)CO2与H2结合,在同型产乙酸菌的作用下先生成乙酸(HAc),再经异养产甲烷途径转化为CH4。