7）搅拌方式与速度
    污泥的接触方式对污泥厌氧发酵产酸也有影响。苑宏英等研究发现，采用机械式搅拌器使污泥处于剪切状态，比在装置中放置磁力搅拌子使污泥处于旋转混合状态和采用摇床装置使污泥处于震摇式混合状态更加有利于提高SCOD和总SCFAs的浓度。可能是由于搅拌叶片的不断剪切作用有利于实现污泥颗粒的充分接触，同时部分颗粒可能被破碎，从而使污泥颗粒的胞外聚合物（ECP）溶出来，从而有更多的底物促进污泥发酵产酸。研究时还发现搅拌速度太快或太慢都不利于SCFAs的生成，取60～80rpm较合适。
    2.3提高污泥产酸的方法
    在污泥厌氧发酵的三阶段中，污泥中颗粒有机物质水解为溶解性物质的速率较慢，是整个厌氧发酵过程的速率控制步骤。许多研究者们提出了提高污泥水解速率的方法，从而为提高厌氧发酵的效率找到新方法。这些方法的基本原理是促使污泥中颗粒态的有机物分解为小分子和溶解态的有机物，从而可以提高这些有机物的生物降解性能。文献中报道的提高污泥水解速率的方法有热处理、化学法、机械法、氧化法以及生物法等。最近的研究发现，批式试验中，碱性条件或表面活性剂的作用，显著促进了剩余污泥的水解，为剩余污泥产酸提供了大量的底物，从而提高了短链脂肪酸的浓度。
    2.3.1 碱性条件促进污泥产酸
    许多研究者发现，在常温下用碱性预处理可以提高水解效率。Lin等在常温下（25±3℃），往一种工业污泥中投加10－50mgNaOH/gTSS（TSS－总悬浮固体浓度）进行预处理，在TSS约为15000mg/L时，最优的投加量为30mgNaOH/gTSS，24h后得到超过24.7％的SCOD。还有一些研究者采用热碱预处理手段来提高城市污泥的可生物降解性。Rocher等用NaOH调节剩余污泥pH为10，同时控制温度为60℃进行预处理20min，污泥进入后续生化反应器，48h和350h后污泥中可生化降解的溶解性成份分别为原剩余污泥量的75％和90％。王凯军等研究发现，碱性处理污泥后，COD曲线一直呈上升趋势，10d后曲线趋于平稳；SCFAs曲线也有类似趋势，但平稳期稍有滞后。说明10d内已经达到水解酸化的高峰，此时约有35％左右的总COD转化为溶解性COD。但这些研究者并未就污泥产酸潜力进行进一步研究。
    Yuan等则对批式试验中，碱性条件下剩余污泥产酸的工艺和机理进行了深入的研究。发现对剩余污泥进行pH值调节，能够大幅度提高SCOD值。碱性条件下SCOD值明显高于酸性条件下的值，尤其当污泥pH值为10.0或11.0时，20d的厌氧发酵时间内，可使SCOD值增加到8000和9000mg/L左右。约占BOD20的60～70％和80～100％，污泥中可生物降解有机质有80％左右转化为可溶COD。pH为8.0～10.0时，总SCFAsS浓度明显大于pH为4.0～7.0时的浓度。特别当pH为10.0时，发酵12d得到最大产酸浓度为2770.40mgCOD/L，由于发酵第8d总SCFAss值为2708.02 mgCOD/L，从节省时间等方面综合考虑，认为pH为10.0时，发酵时间取8d为较佳值，而pH为10.0是较佳的产酸pH值。六种短链脂肪酸中，乙酸是最具优势的有机酸，其次是丙酸，乙酸和丙酸占总SCFAs的百分比之和为60～70％左右，再次是异戊酸、异丁酸，最少的是正丁酸和正戊酸。
    改变pH值的控制策略对污泥产酸也有影响。张华星等发现，比较对污泥进行酸、碱预处理以及对污泥发酵时pH值进行全程控制，即pH＝5预处理24h，pH＝10预处理24h，pH＝5全程调控、pH＝10全程调控，以及空白对照，发现总有机酸浓度在pH＝10全程调控最高。苑宏英等在2h内调节剩余污泥的pH值为碱性10.0或酸性5.0，同时辅以快速搅拌（410～430rpm）作为预处理手段，然后恢复搅拌速度为60～80rpm，同时pH值再调为6.0、7.0和8.0，结果表明前者比后者获得了更多的SCOD、总SCFAs、单个酸，以及溶解性蛋白质和碳水化合物。对剩余污泥进行短期的强碱性（pH＝10.0）预处理，辅以快速搅拌，然后pH值再调为6.0～8.0左右，虽然没有直接调pH值为10时的SCOD、总SCFAs浓度高，但是却高于pH值直接调为8.0的情况，而且可以改善装置的强酸碱腐蚀情况。
    苑宏英等对碱性促进污泥发酵产酸的机理也进行了较为深入的研究。通过比较灭菌与没有灭菌的剩余污泥产酸浓度，发现灭菌时胞外酶失去了活性，而且产酸浓度极少，可以忽略不计，而不灭菌时产生的总SCFAs量远大于灭菌的情况，调节发酵系统为碱性pH为10.0更加具有优势，同时四种胞外酶仍具有一定的活性，说明碱性条件增强剩余污泥发酵产酸过程是生物作用占主导。
    2.3.2 表面活性剂促进污泥产酸
    表面活性剂是日常洗涤用品的一个重要组份，广泛存在于污水中。表面活性剂分子一般由非极性亲油基团和极性亲水基团组成，两部分分别位于分子的两端，形成不对称结构，属于双亲媒性物质。各种表面活性剂分子的亲油基团性能差别较小，亲水部分则差别较大，因而表面活性剂的分类一般以亲水基团的结构为依据。按亲水基团的类型不同一般将表面活性剂分为四种：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、和非离子表面活性剂。
    前人在研究污泥厌氧消化时,常常使用热处理、热化学处理、机械处理、超声波处理及酶处理等方法来提高污泥水解速率；但是由于以上几种方法需要特殊的操作条件及较高的投资和运行费用而受到应用限制。以往的研究表明,表面活性剂对污泥中的有机物(例如蛋白质、多糖等)具有“增溶”作用；在一定的环境条件下(例如合适的pH),表面活性剂对微生物的细胞还有破碎作用。因此，利用用量小，增溶能力好的表面活性剂来提高污泥水解速率，从而大幅度提高水解产物在微生物作用下生产有机酸的量，成为研究的热点。如Yue等研究了利用非离子表面活性剂Tween-80在瘤胃底物作用下对美人蕉厌氧发酵产酸的影响。
    姜苏等人以城市污水处理厂产生的剩余污泥作为研究对象，对比了各种表面活性剂作用下投加量为0.02、0.1、0.2和0.3 g/g时各自总SCFAs浓度。当使用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）时，剩余污泥分别在厌氧发酵的第4、6、14和21d达到最大的SCFAs浓度，它们依次为40.7、890.5、1203.5和1731.6 mg COD/L。而空白试验中剩余污泥的SCFAs最大浓度出现在第6d，其仅为24.4 mg COD/L。当使用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵时，在试验的21d内，剩余污泥产生的最大SCFAs浓度分别为259.1、851.4、909.9和1005.4 mg COD/L。当使用两性离子表面活性剂羧甲基两性咪唑啉时，剩余污泥发酵产生的总SCFAs浓度均在厌氧发酵的第4d达到最大值，且随着咪唑啉加入量的增加而增大，它们依次为42.3、226.4、439.9和990.1 mg COD/L。当使用非离子型表面活性剂吐温80时，剩余污泥产生的最大SCFAs浓度分别为234.8、350.9、841.0和1206.9 mg COD/L。不难发现，不同类型的表面活性剂都可以促进剩余污泥的发酵产酸，而且污泥的有机酸浓度均随着表面活性剂投加量的增加而增大。在相同的环境条件和操作条件（表面活性剂的投加量大于0.1 g/g）下，阴离子表面活性剂作用下的剩余污泥的总SCFAs浓度最高。
    姜苏等人进一步研究了阴离子表面活性剂SDBS对剩余污泥发酵产酸的影响[64]。发现不同SDBS投加量（0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.15和0.2 g/g）下，剩余污泥产生的总SCFAs的最大浓度依次为339.06、1642.59、2599.13、2689.91、3285.23、2892.60、2674.53 mg COD/L，它们分别出现在第6、6、6、9、12、12和15d。显然，SDBS的加入显著地提高了剩余污泥的SCFAs浓度。然而，剩余污泥达到最大SCFAs浓度所需的酸化时间也随着SDBS加入量的增加而延长。从污泥产酸浓度以及经济成本的角度考虑，SDBS的最佳投加量为0.02 g/g，剩余污泥的总SCFAs最大浓度也出现在厌氧发酵的第6d，此时发酵液中的有机酸组成为乙酸（27.1%）、丙酸（22.8%）、异戊酸（20.1%）、异丁酸（11.9%）、正丁酸（10.4%）和正戊酸（7.7%）。并发现，当SDBS（0.02 g/g）存在时，酸性条件（pH＝4.0、5.0和6.0）会降低剩余污泥发酵产酸的效果，而碱性条件（pH＝8.0、9.0、10.0和11.0）则利于剩余污泥的发酵产酸。
    对表面活性剂作用机理的进一步研究发现，表面活性剂SDBS对污泥厌氧发酵的前三个步骤（首先，污泥中的颗粒态有机物脱离污泥表面并溶解到液相中；然后，溶解到液相中的大分子有机物在微生物产生的水解酶的作用下水解为可被微生物直接吸收利用的小分子有机物；这些小分子有机物经过酸化作用转化为有机酸）均具有促进作用，而对于产甲烷过程则具有抑制作用，因此使得中间产物SCFAs得以大量积累。在促进剩余污泥发酵产酸的过程中，表面活性剂的作用仅限于提高污泥的水解速率和产酸速率，并抑制产甲烷菌的活性。有机酸的产生仍然是剩余污泥中的有机物被微生物降解的结果，它的积累也并非来自于表面活性剂自身的降解。此外，投加SDBS的剩余污泥与空白试验中剩余污泥的pH值的变化趋势几乎相同，这表明，加入SDBS引起大量有机酸的积累并不是由于污泥发酵系统pH的变化引起的。
    2.3.2 剩余污泥连续流污泥产酸
    考虑到实际污水处理厂都是连续运行，王琴等人对在碱性条件和表面活性剂作用下，污泥停留时间（SRT）和温度对污水厂剩余污泥连续发酵生产短链脂肪酸（SCFAs）的影响进行研究。
    研究发现在某个确定的SRT下，污泥发酵液中溶解性蛋白质和碳水化合物的量在所研究的发酵时间内均基本保持稳定；溶出的蛋白质和碳水化合物的量随污泥停留时间增加而增加；SRT小于12d内，SCFAs浓度随SRT增大而增加。pH为10和SDBS作用时的最佳SRT都为12d，相对应的平均产酸浓度分别为934和1149.7mgCOD/L，其值分别为空白试验中产酸浓度的3.6倍和4.4倍；在所研究的范围内，不管SRT为多少，产生的SCFAs中乙酸含量最多，其次是异戊酸和丙酸，而正丁酸和正戊酸组份含量最少；pH为10和SDBS作用下，乙酸和丙酸占总酸比例分别为和40.1％和16％、56.3％和8.5％，表面活性剂可以提高生产的SCFAs中乙酸的比例，而碱性条件可以适当提高丙酸的比例；污泥中氨氮的释放随SRT增加线性增加。
    在室温、SRT为12d时，连续流反应器中碱性条件和表面活性剂联合作用对剩余污泥水解和产酸的影响研究发现，污泥水解过程中产生的可溶性蛋白质和碳水化合物基本不随发酵时间而变化；持续的调节系统pH值为10比先用pH10处理8d后再投加SDBS更有利于剩余污泥水解；调节系统pH值为10同时投加SDBS，比只控制碱性条件或只投加表面活性剂时剩余污泥水解的效率要高，并且产生的SCFAs更多，达到2055.8mgCOD/L；调节系统pH值为10同时投加表面活性剂所产生的SCFAs中乙酸和丙酸的比例分别为49.6％和12.2％，它们介于只调节pH值和只投加表面活性剂之间；碱性条件和表面活性剂联合作用时的氨氮释放大于只采用碱性条件产或只投加表面活性剂释放的氨氮量。
    3、技术展望
    国内外对于污泥产酸的研究已经取得了一系列的研究成果，但国内对污泥产酸研究才刚起步，污泥产酸研究机理和和推广运用还有待深入研究。如果能将污泥产酸推广到中试和实际工程，必然可以节约人类有限的有机资源并降低污水处理厂的运行费用，同时资源化利用污泥有机物并降低其对环境的污染。