隨著城市化進程加快，污水處理廠剩余污泥產量逐年攀升，如何實現污泥減量化、資源化成為行業(yè)關注的核心課題。厭氧發(fā)酵產酸技術可將剩余污泥轉化為短鏈脂肪酸（SCFA/VFA），該產物既能作為污水脫氮除磷的優(yōu)質碳源，也可用于合成生物塑料等高價值產品，是污泥資源化的重要路徑之一。次氯酸鈉（NaClO）作為一種低成本、易獲取的強氧化劑，在污泥預處理中應用廣泛，其對剩余污泥厭氧發(fā)酵產酸的調控作用及機制，成為推動該技術工程化應用的關鍵研究方向。本文結合相關研究成果，系統(tǒng)解析次氯酸鈉對剩余污泥厭氧發(fā)酵產酸的影響、作用機制及工藝優(yōu)化建議，為行業(yè)技術應用提供參考。

一、核心效應：次氯酸鈉對產酸的“低促高抑”規(guī)律
次氯酸鈉對剩余污泥厭氧發(fā)酵產酸的影響呈現顯著的濃度依賴性，核心規(guī)律為“低濃度促進、高濃度抑制”，這一特性是其工藝應用的核心前提。
實驗研究表明，當次氯酸鈉投加濃度為3%（以有效氯計，相對于VSS）時，發(fā)酵體系中SCFA產量達到峰值，最高可達186.5 mg/g VSS，是空白對照組的1.95倍，產酸強化效果顯著。這一濃度下，次氯酸鈉可有效打破污泥結構、釋放可利用底物，同時不會對產酸微生物造成明顯毒性抑制。
當次氯酸鈉濃度超過5%時，產酸效率開始下降，SCFA產量逐步降低；若濃度高于10%，強氧化作用會導致發(fā)酵體系中微生物嚴重失活，產酸過程幾乎停滯，甚至出現體系崩潰的情況。因此，精準控制次氯酸鈉投加濃度，是實現產酸強化的關鍵。

二、作用機制：調控發(fā)酵產酸過程
次氯酸鈉通過多路徑協同作用，調控剩余污泥厭氧發(fā)酵產酸過程，核心在于“溶胞增溶、酶活調控、群落優(yōu)化”，具體可分為四大作用路徑。
（一）污泥破壁溶胞，提升底物利用率
剩余污泥中的微生物被細胞壁、污泥絮體及胞外聚合物（EPS）包裹，導致胞內有機物難以被產酸菌利用，成為制約產酸效率的關鍵瓶頸。次氯酸鈉具有強氧化性，可產生多種活性物質（如·ClO、·OH等），有效破壞污泥絮體結構和微生物細胞壁，促使胞內有機物釋放到發(fā)酵體系中。
經次氯酸鈉預處理后，體系中溶解性COD（SCOD）可提升2–3倍，溶解性蛋白質、多糖等可降解底物含量顯著增加，為產酸菌提供了充足的碳源支撐，從源頭強化了厭氧發(fā)酵的水解酸化過程。
（二）調控酶活性，促進SCFA積累
厭氧發(fā)酵產酸過程依賴多種關鍵酶的參與，次氯酸鈉可通過調控酶活性，實現“強化水解酸化、抑制產甲烷”的雙重效果。一方面，次氯酸鈉可顯著提升水解酶和酸化酶的活性，包括蛋白酶、α-淀粉酶、丁酸激酶等，加速大分子有機物（蛋白質、多糖）降解為小分子物質，進而轉化為SCFA；另一方面，其可抑制輔酶F420的活性——該輔酶是產甲烷菌的關鍵輔酶，參與甲烷合成過程，其活性下降可有效減少產甲烷菌對SCFA的消耗，從而促進SCFA在體系中積累。
（三）影響氮素轉化，調控體系環(huán)境
次氯酸鈉的氧化作用可促進污泥中有機氮的分解，導致體系中NH??-N釋放量增加，且釋放量與次氯酸鈉濃度呈正相關。適度的氨氮釋放可起到緩沖發(fā)酵體系pH值的作用，維持產酸所需的弱酸性環(huán)境（pH 5.5–6.5），有利于產酸菌的生長繁殖；但過量氨氮（通常超過1500 mg/L）會對微生物產生毒性抑制，因此需控制次氯酸鈉投量，避免氨氮釋放過多。
（四）重塑微生物群落，優(yōu)化產酸體系
次氯酸鈉的氧化性可對發(fā)酵體系中的微生物群落進行選擇性篩選，實現群落結構優(yōu)化。具體而言，其可顯著提高產酸菌（如梭菌屬Clostridium、擬桿菌屬Bacteroides）的相對豐度，這類微生物是SCFA合成的核心菌群；同時抑制產甲烷菌（如甲烷八疊球菌屬Methanosarcina）的生長，減少SCFA的消耗，進一步提升產酸效率。此外，次氯酸鈉還可降低體系中病原微生物的含量，提升發(fā)酵產物的安全性。

三、關鍵影響指標：產酸效率與產物品質的變化
次氯酸鈉預處理不僅影響SCFA產量，還會改變發(fā)酵體系的關鍵指標及SCFA組成，進而影響產物的應用價值，核心變化如下：
1. SCFA產量與組成：在最佳投加濃度（3%有效氯，基于VSS）下，SCFA產量可達186.5 mg/g VSS，遠高于空白組（約95.6 mg/g VSS）；產物組成以乙酸和丙酸為主，占比達70%–80%，該組成的SCFA作為污水脫氮除磷碳源時，生物可利用性高，效果優(yōu)于其他組分比例，可顯著提升生物處理效率。
2. 體系pH值：發(fā)酵初始pH控制在7.0左右，經次氯酸鈉預處理后，發(fā)酵末期pH穩(wěn)定在5.5–6.5，處于產酸菌適宜生長的弱酸性范圍，無需額外調控pH，降低了工藝運行成本。
3. 溶解性有機物：空白組SCOD約為800 mg/L，經3%有效氯濃度的次氯酸鈉預處理后，SCOD可提升至2200 mg/L左右，為產酸過程提供了充足的可利用底物。

四、工藝應用建議與注意事項
基于次氯酸鈉對剩余污泥厭氧發(fā)酵產酸的影響規(guī)律及作用機制，結合工程應用實際，提出以下工藝優(yōu)化建議及風險控制措施，助力技術落地。
（一）優(yōu)化投加參數
投加濃度：優(yōu)先選擇3%有效氯（基于VSS）作為最佳投加量，既能實現產酸強化，又可避免高濃度帶來的毒性抑制；投加方式：建議在厭氧發(fā)酵預處理階段一次性投加，投加后攪拌反應30 min，確保次氯酸鈉與剩余污泥充分接觸，發(fā)揮最佳破壁溶胞效果。
（二）控制工藝風險
1. 余氯控制：高濃度ClO?及次氯酸殘留會抑制后續(xù)生物處理工藝（如污水脫氮除磷系統(tǒng)）中的功能微生物活性，因此需嚴格控制次氯酸鈉投量，或在預處理后進行適度曝氣（15–30 min），降解體系中的余氯，確保后續(xù)工藝穩(wěn)定運行。
2. 氨氮處理：次氯酸鈉會促進NH??-N釋放，若發(fā)酵液后續(xù)用于污水生物處理，需提前規(guī)劃脫氮工藝，避免氨氮超標影響處理效果。
3. 體系監(jiān)控：發(fā)酵過程中需定期監(jiān)測pH、SCOD、SCFA產量及組成等指標，及時調整運行參數，確保產酸過程穩(wěn)定。
（三）拓展應用場景
次氯酸鈉預處理技術成本低、操作簡便，適合中小型污水處理廠污泥資源化利用。發(fā)酵產生的SCFA可直接作為本廠污水脫氮除磷的補充碳源，降低外購碳源的成本；也可進一步提純，用于生物塑料、生物能源等領域，提升污泥資源化的附加值。此外，次氯酸鈉與超聲等預處理技術結合，可產生協同作用，進一步提升SCFA產量，可根據工程實際需求選擇組合工藝。

五、總結與展望
次氯酸鈉作為一種高效、經濟的污泥預處理藥劑，通過污泥破壁溶胞、酶活性調控、氮素轉化及微生物群落重塑四大路徑，在低濃度（3%有效氯，基于VSS）條件下可顯著強化剩余污泥厭氧發(fā)酵產酸，使SCFA產量接近翻倍，且產物組成更適合工程應用，為污泥減量化、資源化提供了切實可行的技術路徑。
未來，隨著污泥資源化技術的不斷發(fā)展，可進一步深入研究次氯酸鈉與其他預處理技術的協同作用，優(yōu)化工藝參數，降低運行成本；同時探索定向調控SCFA組成的方法，提升產物附加值，推動該技術在污水處理行業(yè)的規(guī)?；藴驶瘧?，助力“雙碳”目標下的污泥資源化利用與環(huán)境治理協同發(fā)展。