4 腐殖质抑制污泥厌氧消化消除方法

　　尽管腐殖质可能促进酸化和产氢/乙酸过程，且在低浓度时还有可能有利于产甲烷过程，但腐殖质对厌氧消化水解过程的抑制是肯定的、显著的、不可逆转的.因此，避免或减少腐殖质进入污泥厌氧消化系统成为破解腐殖质抑制水解过程的关键环节.为此，从污泥中提取、回收腐殖质显然是技术，亦可考虑在腐殖质进入厌氧消化系统前采用预处理措施将其结构破坏.一旦腐殖质进入厌氧消化系统则需要采取被动技术措施来屏蔽、消除抑制影响.在此方面，金属阳离子的存在可减缓、甚至*屏蔽腐殖质对水解酶的抑制束缚作用.

　　4.1 腐殖质提取

　　为避免腐殖质进入污泥厌氧消化系统，抑制污泥水解过程，有学者尝试通过碱处理方法提取初沉污泥腐殖质，以利于污泥进行厌氧消化产甲烷.实验表明，碱处理方法提取腐殖质后，污泥厌氧消化效果明显改善，沼气产量提高了29.4%~49.2%，其中，提取腐殖质对沼气增量的贡献率约为10.3%~17.2%.

　　尽管碱处理提取腐殖质的实验手段在很大程度上可避免腐殖质抑制水解的过程，但其经济性和实用性备受质疑，因为腐殖质提取过程需要消耗大量化学药剂，且需经过滤膜截留腐殖质分子，步骤异常复杂.

　　4.2 腐殖质预处理

　　目前单独针对污泥腐殖质预处理的研究并不多见，只在农业土壤学方面存在少量文献.其实，很多污泥预处理方法亦适用于腐殖质，如酸/碱、热解、水解酶、微波和H2O2预处理等.

　　4.2.1 酸/碱处理

　　污泥酸/碱预处理为常规方法，可有效促进污泥水解.因腐殖质内部共价键结合稳定、复杂，绝大多数结合键仅通过酸/碱水解反应很难断裂, 因此，酸/碱预处理对腐殖质结构破稳效果并不理想.况且，碱预处理只会增加溶解性腐殖质浓度，并不能起到结构破稳作用.只有酸预处理对腐殖质破稳效果稍好，但所需酸的浓度很高;在6 mol·L-1 HCl条件下，腐殖质水解产生单糖、氨基酸、嘌呤和嘧啶等水溶性有机分子，zui后50 %以上的研究发现腐殖质发生了水解反应.

　　4.2.2 热解处理

　　有学者尝试将污泥中的胡敏酸和富里酸提取后在180 ℃条件下进行30 min热水解，发现腐殖质浓度基本没有变化，只是溶解性腐殖质增加了35%;其中，部分大分子腐殖质分解成小分子，约32%的胡敏酸转化成富里酸;胡敏酸分子量中位数由81 kDa减至41 kDa，富里酸分子量中位数由15 kDa减至2 kDa;与此同时，热水解也导致某些含氧官能团消失，使芳香族结构增加.也有研究人员用热解方法处理沥青煤腐殖质，实验结果显示，随温度升高腐殖质官能团会发生分解，芳香族结构增加;在温度低于200~400 ℃时，羧基会发生分解，而酚羟基分解温度需达600 ℃以上.也有研究显示，污泥经65 ℃热水解后进行厌氧消化(SRT=60 d)，可生物降解有机物浓度几乎未变，热处理只是增加了非溶解态有机物(蛋白质、多糖、腐殖质等)向溶解态转化，并未提高污泥有机物降解效率;污泥经48 h或更长时间热处理厌氧消化后，污泥中溶解性腐殖质占难降解有机物的比例几乎恒定在28%左右.

　　可见，热解预处理虽然可使腐殖质羧基和酚羟基发生一定程度分解，并使腐殖质向溶解态方向转化，在一定程度上减轻腐殖质对水解酶的束缚，但所需温度很高，能量入不敷出.