賈舒婷，張 棟，趙建夫，于水利

（同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092）

現(xiàn)階段城市污水處理廠大多采用活性污泥法作為處理生活污水的主要方式，這種方式在凈化污水的同時(shí)，會伴隨產(chǎn)生大量的初沉及剩余污泥。污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥量約占處理污水總體積的0.3%～1.0%[1]。據(jù)估算，目前我國城市污水處理廠每年排放的污泥量（干重）約為 130萬噸，且年增長率大于10 %[2]。剩余污泥的處理費(fèi)用一般占城市污水處理廠總費(fèi)用的 40%～60%[3]，其處理問題是我國污水處理廠目前普遍面臨的一個(gè)嚴(yán)重問題。城市污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥里含有大量微生物、懸浮物、膠體以及氮磷等物質(zhì)，若得不到妥善的處理與處置，就會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。由于剩余污泥中含有大量的有機(jī)物質(zhì)，利用初沉/剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，不但能回收利用其中的有機(jī)物質(zhì)，還可有效解決污水處理廠產(chǎn)生大量剩余污泥的難題，實(shí)現(xiàn)剩余污泥穩(wěn)定化、減量化、無害化、資源化的目標(biāo)。目前，國內(nèi)外眾多學(xué)者對于促進(jìn)污水廠初沉/剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的預(yù)處理方式進(jìn)行了較為深入的研究[4-6]，這些預(yù)處理方式主要分為三大類：物理、化學(xué)和生物預(yù)處理方式，包括熱預(yù)處理、超聲波預(yù)處理、微波預(yù)處理、機(jī)械預(yù)處理、臭氧預(yù)處理、堿預(yù)處理以及酶預(yù)處理等。本文作者對文獻(xiàn)中初沉/剩余污泥的預(yù)處理方法進(jìn)行了總結(jié)與歸納，著重總結(jié)了各種預(yù)處理方法促進(jìn)初沉/剩余污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣機(jī)理效能方面的研究。

Bryant等（1979年）提出了厭氧消化的三階段理論[7]，該理論是目前較為公認(rèn)的理論模式。

基本內(nèi)容如下：第一階段為水解過程，在水解類菌的作用下，使碳水化合物、蛋白質(zhì)與脂肪水解為單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氫等；第二階段為產(chǎn)酸過程，在產(chǎn)酸類菌的作用下，把第一階段的產(chǎn)物進(jìn)一步分解為氫、二氧化碳和乙酸以及其它短鏈脂肪酸；第三階段為產(chǎn)甲烷過程，產(chǎn)甲烷菌將乙酸、氫氣、碳酸等轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。其中溶解水解速率較慢，是整個(gè)厭氧消化過程的主要限速步驟。MeCarty和 Smith（1986年）進(jìn)一步提出了產(chǎn)甲烷菌的串聯(lián)代謝途徑[8]。

為了促進(jìn)初沉/剩余污泥中的大分子有機(jī)物質(zhì)水解成小分子有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)提高初沉/剩余污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣的效率，對污泥的預(yù)處理主要是通過破壞其微生物的細(xì)胞壁，從而溶出細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)，并且促進(jìn)細(xì)胞外的大分子有機(jī)物質(zhì)水解成易于被厭氧微生物利用的小分子有機(jī)物質(zhì)，從而為后續(xù)厭氧消化提供底物。研究者們采用了各種物理、化學(xué)和生物的預(yù)處理方法，促進(jìn)剩余污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣。

1 物理預(yù)處理方法

1.1 微波預(yù)處理

微波能夠破壞微生物細(xì)胞壁，從而提高污泥水解效率。微波預(yù)處理對污泥中細(xì)胞壁的破壞作用主要分為以下兩方面：①微波可以引起分子振蕩，導(dǎo)致污泥溫度升高，從而引發(fā)熱效應(yīng)；②非熱效應(yīng)，微波產(chǎn)生的交變電場使細(xì)胞壁中大分子的氫鍵斷裂，從而破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，釋放出細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物質(zhì)。

Saha等[9]用2450 MHz、1250 W的微波預(yù)處理初沉/剩余污泥，經(jīng)過21天中溫消化后發(fā)現(xiàn)污泥產(chǎn)沼氣量增加90%。Sólyom等[10]用微波預(yù)處理污泥，1000 W功率下，吸收能為0.54 kJ/mL時(shí)，溶解性COD濃度最大，當(dāng)吸收能為0.83 kJ/mL時(shí)，產(chǎn)沼氣量達(dá)到最大（115%），且發(fā)現(xiàn)改變微波功率對沼氣產(chǎn)量無影響。Sólyom等的實(shí)驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)微波的非熱效應(yīng)。高瑞麗等[11]以210 W 的微波預(yù)處理初沉/剩余污泥5 min，發(fā)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)氣量增加2.17倍，最大產(chǎn)沼氣量為62.05%。Eskicioglu等[12]用微波預(yù)處理初沉/剩余污泥，發(fā)現(xiàn)溫度在50～96 ℃時(shí)，微波加熱和傳統(tǒng)加熱法對大分子物質(zhì)的水解促進(jìn)作用相同，也未發(fā)現(xiàn)微波對促進(jìn)污泥水解的非熱效應(yīng)；但在厭氧消化實(shí)驗(yàn)中，Eskicioglu等發(fā)現(xiàn)微波的非熱效應(yīng)能夠促進(jìn)污泥中溫厭氧消化產(chǎn)沼氣量。Hong 等[13]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)達(dá)到同樣的溫度，微波預(yù)處理對污泥中細(xì)胞的破壞比傳統(tǒng)的熱處理大。

國內(nèi)在應(yīng)用微波預(yù)處理初沉/剩余污泥、產(chǎn)沼氣方面的研究較少，存在相對較大的空白。通過國外研究者的試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)對于微波預(yù)處理污泥是否存在非熱效應(yīng)，不同研究者的試驗(yàn)結(jié)論有較大差異[9，12]。與傳統(tǒng)的加熱方式相比，微波預(yù)處理升溫快、能耗少，且產(chǎn)生的有毒氣體較少[14-15]。微波預(yù)處理能高效的促進(jìn)大分子有機(jī)物水解成小分子，進(jìn)而促進(jìn)初沉/剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的效能。但是影響微波預(yù)處理的因素較多，如微波功率、密度、處理時(shí)間、溫度等，其中任何一個(gè)因素的改變，都會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異。因此，用微波預(yù)處理初沉/剩余污泥是一個(gè)值得研究的有前景的領(lǐng)域。

1.2 超聲波預(yù)處理

超聲波的處理機(jī)制主要分兩方面：低頻時(shí)的空穴效應(yīng)和高頻時(shí)產(chǎn)生 OH?、HO2? 、H?等自由基團(tuán)所引起的化學(xué)效應(yīng)。在污泥預(yù)處理中，低頻（20～40 kHz）超聲處理更有效[16]。超聲波低頻預(yù)處理是以機(jī)械振蕩的方式破碎污泥中的絮狀沉淀、菌膠團(tuán)甚至細(xì)胞結(jié)構(gòu)，從而釋放污泥中的有機(jī)物質(zhì)，從而使其較易被厭氧微生物所利用。

Xu等[17]研究表明，超聲波預(yù)處理可以增加7%～8%的厭氧消化效率。韓育宏等[18]試驗(yàn)結(jié)果表明，污泥經(jīng)過超聲波預(yù)處理后能夠顯著提高污泥高溫厭氧消化的產(chǎn)沼氣量和有機(jī)物去除率，并且縮短厭氧消化時(shí)間。童文錦等[19]使用頻率為28 kHz、聲能密度為0.15 W/mL的超聲波間隔12 h 處理30%質(zhì)量的污泥，每次處理時(shí)間 10 min，結(jié)果顯示，MLVSS 最大去除率比未經(jīng)超聲波預(yù)處理提高約11%，污泥經(jīng)過厭氧消化處理10天即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)， 比未經(jīng)超聲處理厭氧消化時(shí)間縮短12天。沈勁鋒等[20]實(shí)驗(yàn)表明，用強(qiáng)度大于1040 W/m2的超聲波處理污泥 30 min以上，污泥中的溶解性有機(jī)物可迅速增加；用超聲波強(qiáng)度為2000 W /m2處理污泥60 min，中溫[(37±1)℃]厭氧消化 25天后，總產(chǎn)氣量比未經(jīng)超聲波處理的污泥總產(chǎn)氣量提高53%；將厭氧消化容積放大 10倍，超聲波預(yù)處理過的污泥經(jīng) 25天厭氧消化后，總累積產(chǎn)氣量比未經(jīng)超聲波處理的污泥提高約 25%。Apul等[21]以頻率為 24 kHz、最大輸出功率為400 W的超聲波儀處理污泥15 min后，發(fā)現(xiàn)溶解性COD從50 mg/L增加到2500 mg/L。之后他們使用半連續(xù)反應(yīng)器進(jìn)行試驗(yàn)，甲烷日產(chǎn)量明顯增加。使用超聲波處理污泥時(shí)，污泥溫度也隨之上升，當(dāng)處理 15 min時(shí)，溫度上升到70 ℃，這時(shí)熱效應(yīng)會對污泥產(chǎn)生一定影響。

超聲波預(yù)處理污泥的影響因素較多，包括超聲波頻率、強(qiáng)度以及處理時(shí)間，不同的頻率、強(qiáng)度和處理時(shí)間都會對有機(jī)物質(zhì)的釋放，可生物降解性的增加產(chǎn)生不同程度的影響。通過上述實(shí)驗(yàn)可以看出，超聲波預(yù)處理污泥可以顯著提高污泥的生物產(chǎn)氣量以及產(chǎn)氣速率。在超聲波預(yù)處理過程中，同時(shí)會引起污泥溫度的升高，也可導(dǎo)致熱效應(yīng)。因此，對污泥進(jìn)行超聲波預(yù)處理時(shí)，會產(chǎn)生超聲波和熱預(yù)處理的綜合效應(yīng)。從沈勁鋒等的試驗(yàn)研究可以發(fā)現(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)室小裝置試驗(yàn)和實(shí)際設(shè)備中試運(yùn)行，在產(chǎn)沼氣量和產(chǎn)氣速率上會有較大差異，大設(shè)備中試運(yùn)行明顯比小設(shè)備產(chǎn)氣少，分析原因可能是由于大反應(yīng)器內(nèi)攪拌不夠徹底，傳質(zhì)、傳熱不夠充分。

1.3 熱預(yù)處理

許多研究者對熱預(yù)處理促進(jìn)初沉/剩余污泥厭氧消化進(jìn)行了深入研究，熱預(yù)處理的溫度范圍為60～270 ℃。常見的污泥預(yù)處理溫度范圍是 60～180 ℃，100 ℃以下的熱預(yù)處理被稱做低溫?zé)犷A(yù)處理。

高瑞麗等[11]以溫度 80 ℃、100 ℃、121 ℃處理初沉/剩余污泥，發(fā)現(xiàn)當(dāng)污泥經(jīng)過 121 ℃預(yù)處理30 min后，產(chǎn)氣量和甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)到45.80 mL/g和 53.46%，比未經(jīng)預(yù)處理的污泥分別增加 2倍和1.5倍。從總產(chǎn)氣量、甲烷含量以及能源經(jīng)濟(jì)效益綜合來考慮，熱預(yù)處理法的最佳條件為 121℃，處理時(shí)間30 min。Rio等[22]研究發(fā)現(xiàn)對可生物降解性低的污泥（33%），厭氧消化前進(jìn)行熱預(yù)處理，能夠顯著增強(qiáng)污泥的可生化降解性。60 ℃預(yù)處理污泥時(shí)，其可生化降解性增加20%，170 ℃預(yù)處理污泥，可生化降解性增加 88%。Appels等[23]在 70～90 ℃條件下，時(shí)間15～60 min內(nèi)對污泥進(jìn)行熱預(yù)處理研究，發(fā)現(xiàn)水解程度隨溫度的升高、時(shí)間的延長而增加。在溫度90 ℃、時(shí)間60 min時(shí)可溶性COD增加至初始值的 25倍，總氣體產(chǎn)生量為對照組的11倍，但甲烷含量百分比幾乎與對照組相同。Ferrer等[24]發(fā)現(xiàn)，短時(shí)間（9～48 h）的低溫（70 ℃）預(yù)處理能有效地增強(qiáng)污泥厭氧消化產(chǎn)甲烷量。70 ℃低溫預(yù)處理后，揮發(fā)性有機(jī)固體從 1.5 g/L增加到11.9～13.9 g/L，溶解性有機(jī)物從原來的5%增加到50%。將預(yù)處理過的污泥置于55 ℃下經(jīng)過10天厭氧消化后，總產(chǎn)氣量可增加60%，甲烷含量增加5%。Lu等[25]發(fā)現(xiàn)在厭氧消化階段，經(jīng)過70 ℃熱預(yù)處理后的污泥，微生物活性優(yōu)于未經(jīng)預(yù)處理的污泥。實(shí)驗(yàn)證明，污泥經(jīng)過 70 ℃熱預(yù)處理后厭氧消化額外產(chǎn)出的甲烷量完全可以提供預(yù)處理所需能量，且有一定剩余。韓蕓等[26]在 165 ℃下預(yù)處理污泥 30 min，經(jīng)高溫厭氧消化 10天的條件下, 產(chǎn)氣率為2.82 L/(L·d)。

熱預(yù)處理方式是一種較為傳統(tǒng)的處理方法，但其需要一定的特殊設(shè)備, 尤其是高溫?zé)犷A(yù)處理[27]。熱預(yù)處理通過破壞微生物的細(xì)胞壁, 將胞內(nèi)有機(jī)物釋放, 使不溶性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為溶解性有機(jī)物, 大大縮短水解過程，從而加速污泥的水解酸化產(chǎn)氣，提高初沉/剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣效能。這也進(jìn)一步縮短了污泥的固體停留時(shí)間，減小反應(yīng)設(shè)備體積。由上述實(shí)驗(yàn)可以得出，隨著熱預(yù)處理溫度的升高水解程度增加，初沉/剩余污泥中可溶性有機(jī)物質(zhì)增多。然而，對于污泥產(chǎn)沼氣的效能來說并非預(yù)處理溫度越高越好，因?yàn)檩^高的預(yù)處理溫度意味著較高的能量投入，這會導(dǎo)致污泥處理成本增加。因此，最經(jīng)濟(jì)、高效的促進(jìn)初沉/剩余污泥產(chǎn)沼氣的熱預(yù)處理溫度，是未來一個(gè)值得研究的方向。另外，Lu等指出，污泥經(jīng)過 70 ℃熱預(yù)處理后，其微生物活性會增強(qiáng)，這同樣有利于后續(xù)厭氧消化產(chǎn)沼氣過程。

1.4 機(jī)械預(yù)處理

機(jī)械預(yù)處理是利用處理過程中產(chǎn)生的剪切力，破壞污泥絮體及微生物細(xì)胞壁，釋放其中的有機(jī)物質(zhì)。常用的機(jī)械預(yù)處理方法有離心溶胞法、高壓均質(zhì)法、轉(zhuǎn)動磨球法等。

Dohanyos等[28]用離心溶胞法預(yù)處理初沉/剩余污泥，在35 ℃下厭氧消化25天后，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣量增加了85%。國外一些污水處理廠實(shí)際運(yùn)用離心溶胞預(yù)處理污泥，產(chǎn)氣量增加 15%以上[16]。Onyeche等[29]用高壓均質(zhì)法預(yù)處理初沉/剩余污泥，厭氧消化后產(chǎn)氣量增加 30%。Baier等[30]用轉(zhuǎn)動磨球法預(yù)處理初沉/剩余污泥，在 37 ℃下厭氧消化 21天后，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)氣量增加了10%。

機(jī)械預(yù)處理方式是純物理處理方式，不會產(chǎn)生臭氣，在污水處理廠現(xiàn)場就能完成。但是機(jī)械預(yù)處理方式無法殺滅污泥中的病原菌，此外，機(jī)械處理設(shè)備很容易堵塞和腐蝕，且機(jī)械維護(hù)費(fèi)用相對較高。

2 化學(xué)預(yù)處理方法

2.1 堿預(yù)處理

相對于其它污泥預(yù)處理方法，堿預(yù)處理具有操作簡單、方便以及處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。堿預(yù)處理污泥可加快污泥胞外多聚物、細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)中的脂類等大分子物質(zhì)的水解，獲得較多的溶解性有機(jī)物質(zhì)，從而提高厭氧消化產(chǎn)沼氣效能。

王怡等[31]研究表明，堿預(yù)處理能促進(jìn)剩余污泥的水解，污泥的平均比降解速率較未經(jīng)堿預(yù)處理的污泥可增加93.9%，溶解性COD的平均溶出速率可提高150.4%。高瑞麗等[11]實(shí)驗(yàn)得出，經(jīng)堿預(yù)處理的初沉/剩余污泥產(chǎn)氣量明顯比未處理的多，經(jīng) 0.07 g/g堿預(yù)處理過的污泥產(chǎn)氣量較原污泥高1倍左右，為31.38 mL/g，而沼氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.16%。金春姬等[32]用堿渣（氨堿法生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的廢渣）預(yù)處理剩余污泥，結(jié)果表明：在堿渣添加量＜8.25 g /L時(shí)，對污泥厭氧消化水解反應(yīng)的促進(jìn)作用較大，溶出的有機(jī)物可生物降解性較好；堿渣添加量為3.30 g /L時(shí)，產(chǎn)沼氣量最大且厭氧消化反應(yīng)速度最快，沼氣產(chǎn)量提高約 37.9%。Vlyssides等[33]用熱-堿聯(lián)合預(yù)處理方法處理剩余污泥，得出pH值為11、溫度90 ℃、預(yù)處理10 h后，溶解性COD可達(dá)70 g/L，沼氣產(chǎn)量為0.28 LCH4/gVSS。

運(yùn)用堿預(yù)處理剩余污泥，其水解速率有所提高，但是提高率并不大。一般預(yù)處理時(shí)，常將堿預(yù)處理與熱預(yù)處理、超聲波預(yù)處理、微波預(yù)處理法等方法聯(lián)合使用。先經(jīng)過熱、超聲波、微波預(yù)處理方法破壞污泥中菌膠團(tuán)、微生物細(xì)胞的細(xì)胞壁，釋放大分子有機(jī)物，然后再經(jīng)過堿預(yù)處理促進(jìn)大分子有機(jī)物質(zhì)水解，從而提高污泥產(chǎn)沼氣效能。在應(yīng)用堿預(yù)處理污泥時(shí)，也要注意堿的投加量。一方面，過量堿的加入會影響 pH值，另一方面投加諸如NaOH、KOH等堿類時(shí)，引入的Na+、K+可能有對后續(xù)的污泥厭氧消化起抑制作用。

2.2 臭氧預(yù)處理

臭氧預(yù)處理初沉/剩余污泥，是利用臭氧的強(qiáng)氧化性，破壞污泥微生物的細(xì)胞壁，使細(xì)胞中的易降解地有機(jī)物質(zhì)釋放出來，同時(shí)能夠?qū)㈦y降解的大分子物質(zhì)分解成易降解的小分子物質(zhì)，從而提高污泥水解速率和厭氧消化效能。

金瑞洪[34]用臭氧氧化預(yù)處理初沉/剩余污泥后，污泥的溶解性有機(jī)物含量略有增加。Bougrier等[35]用0.16 gO3/gTS臭氧預(yù)處理活性污泥，經(jīng)過24天后發(fā)現(xiàn)污泥經(jīng)過臭氧預(yù)處理后的產(chǎn)沼氣量比未經(jīng)預(yù)處理的污泥增加1.25倍。Weemaes等[36]研究發(fā)現(xiàn)，污泥經(jīng)過0.1 gO3/gCOD劑量臭氧預(yù)處理，污泥產(chǎn)沼氣量可以增加1.8倍，污泥經(jīng)過臭氧預(yù)處理后的產(chǎn)沼氣率比未經(jīng)預(yù)處理可提高2.2倍。

國內(nèi)外關(guān)于臭氧預(yù)處理初沉/剩余污泥促進(jìn)產(chǎn)沼氣效能的研究比較少，在這個(gè)研究領(lǐng)域存在著相對較大的空白。從上述試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，臭氧預(yù)處理對于沼氣產(chǎn)量及產(chǎn)氣速率有一定的提高，但是提高量不大?？赡苁且?yàn)槌粞醯奶砑恿坎灰卓刂疲^高的臭氧投量則會直接氧化污泥中的溶解性有機(jī)物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)變成 CO2和 H2O，造成有機(jī)物質(zhì)的損失[37]，從而抑制污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣。臭氧預(yù)處理可以殺滅污泥中的病原菌，滿足污泥無害化要求。但是Bougrier等[35]研究表明，厭氧預(yù)處理對促進(jìn)大分子有機(jī)物溶解及產(chǎn)沼氣效能不如熱預(yù)處理和超聲波預(yù)處理。

3 生物預(yù)處理

使用生物法對初沉/剩余污泥進(jìn)行預(yù)處理，一般是指向污泥中加入一定量的活性生物酶溶解細(xì)菌細(xì)胞壁，使不易水解的蛋白質(zhì)、脂類、碳水化合物等較快速地水解成易于被微生物利用的小分子水溶性有機(jī)物質(zhì)。這些促進(jìn)水解的酶可以由分泌胞外酶的細(xì)菌群產(chǎn)生，也可以直接投加生物酶制劑。

高瑞麗等[11]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入0.06 mL/g堿性蛋白酶后，初沉/剩余污泥產(chǎn)氣速率顯著加快，第一天的產(chǎn)氣量就已達(dá)到總產(chǎn)氣量的80%；隨著堿性蛋白酶投入量的進(jìn)一步增加，其產(chǎn)氣量也顯著增加，并且總氣體中甲烷含量也有一定的增加。楊永林[38]用嗜熱菌AT07-1（能夠分泌出胞外蛋白酶和淀粉酶等生物活性酶類）對污泥進(jìn)行預(yù)處理后，發(fā)現(xiàn)嗜熱菌AT07-1促進(jìn)了污泥中總懸浮固體的溶解，有利于污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣。潘維等[39]用淀粉酶預(yù)處理剩余污泥后，發(fā)現(xiàn)預(yù)處理污泥 4 h后水解效果最佳，SCOD/TCOD從 6.36%增加到 30.928%，可溶性蛋白質(zhì)是原污泥的8.65倍，而可溶性糖達(dá)到原污泥的51.65倍。

生物預(yù)處理初沉/剩余污泥對提高其產(chǎn)沼氣效果比其它預(yù)處理方式低[40], 而且在預(yù)處理過程會有大量刺激性氣體產(chǎn)生[41]。但利用生物活性酶處理污泥，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)集中產(chǎn)生沼氣，這不但能夠提高污泥產(chǎn)沼氣效率，更可為有效利用甲烷提供便利條件。生物活性酶處理法操作簡便、能量消耗較低，且對設(shè)備無腐蝕性，是提高污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣的一種新方法。

4 結(jié) 語

初沉/剩余污泥經(jīng)過熱預(yù)處理、超聲波預(yù)處理、微波預(yù)處理、機(jī)械預(yù)處理、臭氧預(yù)處理、堿預(yù)處理、酶預(yù)處理等，都能不同程度地增加污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣效能。其中臭氧預(yù)處理、堿預(yù)處理和酶預(yù)處理在促進(jìn)產(chǎn)沼氣量方面，較其它3種預(yù)處理方法效果差。原因在于，臭氧和堿的投加量不易控制，而添加生物活性酶制劑只能起到催化作用，可以加快沼氣產(chǎn)生速率。超聲波和微波預(yù)處理污泥，在處理過程中都會產(chǎn)生一定的熱效應(yīng)，這導(dǎo)致了污泥的雙重預(yù)處理效果。對于微波預(yù)處理，國內(nèi)研究較少，且其非熱效應(yīng)對于厭氧消化產(chǎn)沼氣效能的影響尚不明確。相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)，低溫預(yù)處理方式對提高污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣效能較好，因?yàn)榈蜏仡A(yù)處理在增加易于被厭氧微生物利用的小分子有機(jī)物的同時(shí)能夠增強(qiáng)污泥中微生物在后續(xù)厭氧消化產(chǎn)氣階段的活性。

今后研究者們可以進(jìn)一步研究臭氧及堿的投加量對于促進(jìn)初沉/剩余污泥中有機(jī)物質(zhì)水解的效果和促進(jìn)產(chǎn)沼氣量，以及微波的非熱效應(yīng)提高剩余污泥產(chǎn)沼氣效能的影響。此外，聯(lián)合應(yīng)用多種預(yù)處理方式促進(jìn)初沉/剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，也是一個(gè)值得研究的方向。

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