污泥厌氧消化是一个复杂的生化过程，受到多种因素的制约。即使在相同的处理工艺 和条件下，不同性质的物料厌氧发酵的处理效果也可能不同。因此，改变物料的性质和消 除限速步骤的影响因素是提高厌氧消化效率的有效方法。厌氧菌进行发酵所需的基质包含 在微生物的细胞膜内，只有将这些有机质释放出来.厌氧菌才能利用它们进行厌氧消化。 因此只有对污泥进行预处理，提高厌氧消化过程中污泥的水解速率，才能够有效地改善污 泥的消化性能。近年来较常见的污泥预处理方法有机械法、化学法、热力法和生化法等 (见图3-8)。下面介绍几种常用预处理技术的原理和研究进展。

 

3. 5.1.1微波预处理

微波主要通过如下两个方面破坏微生物细胞壁，从而提高污泥水解效率：

{C}1)    {C}微波可以引起分子振荡，导致污泥温度升高，从而引发热效应；

{C}2)    非热效应，微波产生的交变电场使细胞壁中大分子的氢键断裂，从而破坏细胞壁 结构，释放出细胞内有机物质。

Saha等人用2450MH_Z、1250W的微波预处理初沉/剩余污泥，经过21d中温消化后 发现污泥产沼气量增加了 90%。S6lyom等人用微波预处理污泥，1000W功率下，吸收能

为0. 54_kJ/mL时.溶解性COD浓度最大，当吸收能为0. 83kJ/mL时，产沼气量达到最 大（115%).且发现改变微波功率对沼气产量无影响。_S^:Sl.yom等人的实验未发现慠波的 非热效应。高瑞丽等人以210W的微波预处理初沉/剩余污泥5mm,发现累计产气量增加 I⁷倍，最大产沼气量为62. 0⁵%。Eskicioglu等人用微波预处理初沉/剩余污泥，发现 温度在50〜96°C时.微波加热和传统加热法对大分子物质的水解促进作用相同，也未发 现微波对促进污泥水解的非热效应；但在厌氧消化实验中，Eskicioglu等人发现■If波的非 热效应能够提高污泥中温厌氣消化产沼气量。Hong等人发现达到同样的温度，徵波预处 理对污泥中细胞的破坏比传统的热处理大。与传统的加热方式相比.微波预处理升温快、 能耗少且产生的有毒气体较少。微波预处理能高效地促进大分子有机物水解成小分子，进 而促进初Stf剩余污泥厌氧发酵产甲烷_的效能。但是影响微波预处理的因素-较多.如徽彼 '功率、密度、处理时间、温度等，其中任何一个因素的改变，都会导致实验结果的差异： 3.5.1.2超声波预处理

超声波的处理机制主要分两方面：低频时的空穴效应和高频时产生OH、HCV、H- 等自由基团所引起的化学效应。在污泥预处理中，低频（20〜40kH_z)超声波处理更有 效。低频超声波预处理是以机械振荡的方式破碎污泥中的絮状沉淀、菌胶固甚至细胞结 构，从而释放污柅中的有机物质，从而使其较易被厌氧微生物所利用。

Xu等人的研究表明超声波预处理可以提高7%〜8%的厌氧消化效率。Apul等人以 领率为24kH_Z，最大输出功率为400W的超声波仪处理污泥15min后，发现溶解性COD 50 mg/L增加到2500mg/L。之后他们使用半连续反应器进行试验，甲烷日产量明显增 加。使用超声波处理污泥时，污泥温度也随之上升，当处理15min时，温度上升到70⁼C. 这时热效应会对污泥产生一定影响。

超声波预处理污泥的影响因素较多,，包括超声波频率、强度以及处理时间等，不同的 钙率、强度和处理时间都会对有机物质的释放及可生物降解性的增加产生不同程度的影 tt,在超声波预处理过程中，同时会引起污泥温度的升高，也可导致热效应&因此，对污 泥进行超声波预处理时，会产生超声波和热预处理的综合效应。

丨3. 5.1. 3热预处理

热预处理通过破坏微生物的细胞壁,，将胞内有机物释放，使不溶性有机物转化为溶解 性有机物，大大缩短水解过程> 从而加速污泥的水解酸化产气，提高初沉/剩佘污泥厌氧 _：发酵产沼气效能。许多研究者对热预处理促进初沉/剩余污泥厌氧消化进行了深入研究， 热预处理的温度范围从60°C到270°C。常见的污泥预处理温度范围是60〜180°C:，100°C K下的热预处理被称作低温热预处理^热预处理方式是一种较为传统的处理方法，但其需 要一定的特殊设备,，尤其是高温热预处理。

丨J5.1.4机械预处理

机械预处理是利用处理过程中产生的剪切力，破坏污泥絮体及微生物细胞壁，释放其 4¹的有机物质。常用的机械预处理方法有离心溶胞法、高压均质法、转动磨球法等。

{C}■       Dohanyos等人用离心溶胞法预处理初沉/剩余污泥，在³⁵°C下厌氧消化,²Sd后，发 ^；观产气量增加了 85%。国外一些污水处理厂运用离心溶胞预处理污泥，产气量增加了

{C}■   1厂：以上。Onyeche等人用高压均质法预处理初沉/剩余污泥，厌氧消化后产气量增加了 ^f .31: '. : Taier等人用转动磨球法预处理初沉/剩余污泥，在37°C下厌氧消化21d后，发现