4 腐殖質(zhì)抑制污泥厭氧消化消除方法

　　盡管腐殖質(zhì)可能促進(jìn)酸化和產(chǎn)氫/乙酸過程，且在低濃度時(shí)還有可能有利于產(chǎn)甲烷過程，但腐殖質(zhì)對(duì)厭氧消化水解過程的抑制是肯定的、顯著的、不可逆轉(zhuǎn)的.因此，避免或減少腐殖質(zhì)進(jìn)入污泥厭氧消化系統(tǒng)成為破解腐殖質(zhì)抑制水解過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié).為此，從污泥中提取、回收腐殖質(zhì)顯然是技術(shù)，亦可考慮在腐殖質(zhì)進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)前采用預(yù)處理措施將其結(jié)構(gòu)破壞.一旦腐殖質(zhì)進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)則需要采取被動(dòng)技術(shù)措施來屏蔽、消除抑制影響.在此方面，金屬陽(yáng)離子的存在可減緩、甚至*屏蔽腐殖質(zhì)對(duì)水解酶的抑制束縛作用.

　　4.1 腐殖質(zhì)提取

　　為避免腐殖質(zhì)進(jìn)入污泥厭氧消化系統(tǒng)，抑制污泥水解過程，有學(xué)者嘗試通過堿處理方法提取初沉污泥腐殖質(zhì)，以利于污泥進(jìn)行厭氧消化產(chǎn)甲烷.實(shí)驗(yàn)表明，堿處理方法提取腐殖質(zhì)后，污泥厭氧消化效果明顯改善，沼氣產(chǎn)量提高了29.4%~49.2%，其中，提取腐殖質(zhì)對(duì)沼氣增量的貢獻(xiàn)率約為10.3%~17.2%.

　　盡管堿處理提取腐殖質(zhì)的實(shí)驗(yàn)手段在很大程度上可避免腐殖質(zhì)抑制水解的過程，但其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性備受質(zhì)疑，因?yàn)楦迟|(zhì)提取過程需要消耗大量化學(xué)藥劑，且需經(jīng)過濾膜截留腐殖質(zhì)分子，步驟異常復(fù)雜.

　　4.2 腐殖質(zhì)預(yù)處理

　　目前單獨(dú)針對(duì)污泥腐殖質(zhì)預(yù)處理的研究并不多見，只在農(nóng)業(yè)土壤學(xué)方面存在少量文獻(xiàn).其實(shí)，很多污泥預(yù)處理方法亦適用于腐殖質(zhì)，如酸/堿、熱解、水解酶、微波和H2O2預(yù)處理等.

　　4.2.1 酸/堿處理

　　污泥酸/堿預(yù)處理為常規(guī)方法，可有效促進(jìn)污泥水解.因腐殖質(zhì)內(nèi)部共價(jià)鍵結(jié)合穩(wěn)定、復(fù)雜，絕大多數(shù)結(jié)合鍵僅通過酸/堿水解反應(yīng)很難斷裂, 因此，酸/堿預(yù)處理對(duì)腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)破穩(wěn)效果并不理想.況且，堿預(yù)處理只會(huì)增加溶解性腐殖質(zhì)濃度，并不能起到結(jié)構(gòu)破穩(wěn)作用.只有酸預(yù)處理對(duì)腐殖質(zhì)破穩(wěn)效果稍好，但所需酸的濃度很高;在6 mol·L-1 HCl條件下，腐殖質(zhì)水解產(chǎn)生單糖、氨基酸、嘌呤和嘧啶等水溶性有機(jī)分子，zui后50 %以上的研究發(fā)現(xiàn)腐殖質(zhì)發(fā)生了水解反應(yīng).

　　4.2.2 熱解處理

　　有學(xué)者嘗試將污泥中的胡敏酸和富里酸提取后在180 ℃條件下進(jìn)行30 min熱水解，發(fā)現(xiàn)腐殖質(zhì)濃度基本沒有變化，只是溶解性腐殖質(zhì)增加了35%;其中，部分大分子腐殖質(zhì)分解成小分子，約32%的胡敏酸轉(zhuǎn)化成富里酸;胡敏酸分子量中位數(shù)由81 kDa減至41 kDa，富里酸分子量中位數(shù)由15 kDa減至2 kDa;與此同時(shí)，熱水解也導(dǎo)致某些含氧官能團(tuán)消失，使芳香族結(jié)構(gòu)增加.也有研究人員用熱解方法處理瀝青煤腐殖質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨溫度升高腐殖質(zhì)官能團(tuán)會(huì)發(fā)生分解，芳香族結(jié)構(gòu)增加;在溫度低于200~400 ℃時(shí)，羧基會(huì)發(fā)生分解，而酚羥基分解溫度需達(dá)600 ℃以上.也有研究顯示，污泥經(jīng)65 ℃熱水解后進(jìn)行厭氧消化(SRT=60 d)，可生物降解有機(jī)物濃度幾乎未變，熱處理只是增加了非溶解態(tài)有機(jī)物(蛋白質(zhì)、多糖、腐殖質(zhì)等)向溶解態(tài)轉(zhuǎn)化，并未提高污泥有機(jī)物降解效率;污泥經(jīng)48 h或更長(zhǎng)時(shí)間熱處理厭氧消化后，污泥中溶解性腐殖質(zhì)占難降解有機(jī)物的比例幾乎恒定在28%左右.

　　可見，熱解預(yù)處理雖然可使腐殖質(zhì)羧基和酚羥基發(fā)生一定程度分解，并使腐殖質(zhì)向溶解態(tài)方向轉(zhuǎn)化，在一定程度上減輕腐殖質(zhì)對(duì)水解酶的束縛，但所需溫度很高，能量入不敷出.