污泥厌氧发酵产酸技术的研究进展

　　摘要:综述污泥厌氧产酸技术的研究进展，主要介绍预处理和基质共发酵2种技术。根据目前研究，提出预处理控制条件进行定向产酸值得深入研究，还需进一步探究共发酵过程的代谢机理和微生物机理；此外，可以考虑将预处理和共发酵2种技术联合使用，以寻求更高效的产酸途径

　　关键词:厌氧发酵 污泥资源化 预处理 共发酵 挥发性脂肪酸

　　随着我国城市化进程加快，污水处理规模扩大，污泥产量显著增加。传统处置方式（填埋、堆放）占用土地且存在环境隐患。污泥富含有机质，厌氧发酵可回收挥发性脂肪酸（VFAs）。VFAs是污水脱氮除磷的优质碳源，反硝化速率高于甲醇、乙醇，还可用于合成生物质塑料（PHAs）。为提高产酸效率，目前研究集中于预处理强化产酸和添加底物共发酵两个方面。

　　一、 预处理

　　污泥厌氧发酵分为水解、酸化、产氢产乙酸、产甲烷四阶段，水解是限速步骤。预处理可破解污泥细胞壁，释放胞内有机质。按机理分为物理、化学、生物及联合预处理。

　　（一）物理预处理

　　包括热、超声、微波、冻融等。高温热水解可使VFAs产量提高2~5倍。低温热水解（70℃）处理后，VFAs可达较高浓度。超声空化作用破坏胞壁，可大幅提升VFAs积累量。微波和冻融处理也有一定强化效果，但能耗较高。

　　（二）化学预处理

　　添加酸碱、氧化剂、表面活性剂等。碱处理（pH=10）可增加生物聚合物释放，同时抑制产甲烷菌活性，使SCFAs产量大幅提高。氧化剂如过氧化钙能有效促进污泥水解，产酸量可提高数倍。表面活性剂（如十二烷基硫酸钠、鼠李糖脂、烷基糖苷）能显著提高SCFAs产量并调控丙酸比例。

　　（三）生物预处理

　　添加生物酶或产酶细菌可促进污泥水解。混合酶（蛋白酶与淀粉酶复配）能显著提高水解效率。内源性酶也能改善污泥的溶解和酸化。某些功能菌与水解产酸菌的协同作用有利于VFAs积累。但生物预处理成本相对较高。

　　（四）联合预处理

　　单一预处理各有优缺点，物理法高效但能耗大，化学法产率高但腐蚀设备，生物法安全但效率较低。联合预处理可协同多种技术优势，减少成本。常见联合方式包括热碱联合、超声-碱联合、表面活性剂-低温热水解联合、游离亚硝盐联合冷冻、游离氨协同表面活性剂等，效果均优于单一处理。

　　二、共发酵

　　通过添加不同基质改善污泥C/N，均衡营养，同步减量与资源化。基质分为生活废物、工业废物、农业废物三类。

　　（一）生活废物

　　主要为餐厨垃圾，富含碳水化合物和脂质，可弥补污泥有机质不足。优化配比后VFAs浓度大幅提升。电化学预处理可进一步提高产酸效率。

　　（二）工业废物

　　包括醋糟、酱糟、酒糟等。添加醋糟可显著提高挥发酸产量，且随底物配比增加产酸量进一步上升。热碱预处理后的醋糟和酱糟可使VFAs产量提升数倍。葡萄酒酒糟与剩余污泥混合发酵，SCFAs积累量远高于单独污泥发酵。

　　（三）农业废物

　　包括玉米秸秆、菌糠等。玉米秸秆与污泥共发酵可大幅提高VFA浓度，添加适量秸秆后VFA浓度可达空白对照的1.5倍以上。菌糠（如双孢菇菌糠、香菇菌糠）可提升污泥C/N，使VFA产量显著增加。

　　三、 总结与展望

　　污泥厌氧发酵产酸技术前景广阔。提高产酸效率的两条主要途径：预处理（破壁释放有机质）和共发酵（改善C/N）。预处理方面，联合技术优于单一处理。当前研究多关注产酸效率，但不同条件会影响酸种类及比例，定向产酸值得深入研究。共发酵方面，基质配比研究较多，代谢机理和微生物机理仍需进一步探索。后期研究可将预处理与共发酵联合使用，寻求更高效产酸途径。

　　■ 洪梓萌 辽宁大学