4 腐殖質抑制污泥厭氧消化消除方法

　　盡管腐殖質可能促進酸化和產氫/乙酸過程，且在低濃度時還有可能有利于產甲烷過程，但腐殖質對厭氧消化水解過程的抑制是肯定的、顯著的、不可逆轉的.因此，避免或減少腐殖質進入污泥厭氧消化系統成為破解腐殖質抑制水解過程的關鍵環節.為此，從污泥中提取、回收腐殖質顯然是技術，亦可考慮在腐殖質進入厭氧消化系統前采用預處理措施將其結構破壞.一旦腐殖質進入厭氧消化系統則需要采取被動技術措施來屏蔽、消除抑制影響.在此方面，金屬陽離子的存在可減緩、甚至*屏蔽腐殖質對水解酶的抑制束縛作用.

　　4.1 腐殖質提取

　　為避免腐殖質進入污泥厭氧消化系統，抑制污泥水解過程，有學者嘗試通過堿處理方法提取初沉污泥腐殖質，以利于污泥進行厭氧消化產甲烷.實驗表明，堿處理方法提取腐殖質后，污泥厭氧消化效果明顯改善，沼氣產量提高了29.4%~49.2%，其中，提取腐殖質對沼氣增量的貢獻率約為10.3%~17.2%.

　　盡管堿處理提取腐殖質的實驗手段在很大程度上可避免腐殖質抑制水解的過程，但其經濟性和實用性備受質疑，因為腐殖質提取過程需要消耗大量化學藥劑，且需經過濾膜截留腐殖質分子，步驟異常復雜.

　　4.2 腐殖質預處理

　　目前單獨針對污泥腐殖質預處理的研究并不多見，只在農業土壤學方面存在少量文獻.其實，很多污泥預處理方法亦適用于腐殖質，如酸/堿、熱解、水解酶、微波和H2O2預處理等.

　　4.2.1 酸/堿處理

　　污泥酸/堿預處理為常規方法，可有效促進污泥水解.因腐殖質內部共價鍵結合穩定、復雜，絕大多數結合鍵僅通過酸/堿水解反應很難斷裂, 因此，酸/堿預處理對腐殖質結構破穩效果并不理想.況且，堿預處理只會增加溶解性腐殖質濃度，并不能起到結構破穩作用.只有酸預處理對腐殖質破穩效果稍好，但所需酸的濃度很高;在6 mol·L-1 HCl條件下，腐殖質水解產生單糖、氨基酸、嘌呤和嘧啶等水溶性有機分子，zui后50 %以上的研究發現腐殖質發生了水解反應.

　　4.2.2 熱解處理

　　有學者嘗試將污泥中的胡敏酸和富里酸提取后在180 ℃條件下進行30 min熱水解，發現腐殖質濃度基本沒有變化，只是溶解性腐殖質增加了35%;其中，部分大分子腐殖質分解成小分子，約32%的胡敏酸轉化成富里酸;胡敏酸分子量中位數由81 kDa減至41 kDa，富里酸分子量中位數由15 kDa減至2 kDa;與此同時，熱水解也導致某些含氧官能團消失，使芳香族結構增加.也有研究人員用熱解方法處理瀝青煤腐殖質，實驗結果顯示，隨溫度升高腐殖質官能團會發生分解，芳香族結構增加;在溫度低于200~400 ℃時，羧基會發生分解，而酚羥基分解溫度需達600 ℃以上.也有研究顯示，污泥經65 ℃熱水解后進行厭氧消化(SRT=60 d)，可生物降解有機物濃度幾乎未變，熱處理只是增加了非溶解態有機物(蛋白質、多糖、腐殖質等)向溶解態轉化，并未提高污泥有機物降解效率;污泥經48 h或更長時間熱處理厭氧消化后，污泥中溶解性腐殖質占難降解有機物的比例幾乎恒定在28%左右.

　　可見，熱解預處理雖然可使腐殖質羧基和酚羥基發生一定程度分解，并使腐殖質向溶解態方向轉化，在一定程度上減輕腐殖質對水解酶的束縛，但所需溫度很高，能量入不敷出.