生物酶预处理技术可有效提高污泥溶解性以及厌氧消化效率，大大提高产甲烷能力，不需要特殊的反应设备，反应条件温和，不产生2次污染物，所以具有良好的应用前景。由于酶的种类繁多及其本身特性，今后研究方向应包含:①研究利用不同种类的酶进行污泥预处理，寻找其最佳组合;②由于酶类对环境较敏感，所以要研究最佳的工况参数(如pH、温度等)和最佳投加量;③提高生物工程技术，生产低廉高效生物酶试剂。
聚焦脉冲技术不但明显地提高了污泥厌氧消化效率，而且减少了厌氧消化过程中的臭味和泡沫等，因此可能在污水处理厂中能得到广泛应用。今后聚焦脉冲技术的研究方向在以下几个方面:①改变脉冲的形式，如使用振荡电场，使除了具有压缩磷脂双分子层的效果之外，还会产生电-机械力耦联效应［32］，可能会提高污泥处理的效果;②联合其他预处理工艺，提高污泥处理能力;③改善脉冲电场处理室的材料和构造，因为在脉冲处理过程中，处理室会受到很大的腐蚀［33］;④增加污泥处理量，因为所使用的电压应可以产生几个kV/cm的强电场，而限制了污泥处理室的容积。
从已有的研究成果发现，生物强化技术在一定程度上和酶强化技术重合，只是生物酶的来源不同。两种处理技术的优点基本一样，有较好的发展前景。今后研究方向应为:①由于菌种繁多，应明确起主要作用的是哪一种或者哪一类菌种;②确定最优化的菌种剂量，提高经济性;③利用生物工程技术，培养出高效的菌种试剂。
2污泥辐射预处理技术
3污泥生物水解预处理技术
电子束预处理技术不需要添加额外的化学试剂，不生成副产物，并且可以通过由辐射产生的OH˙来降解有毒难处理的物质［49］。当高能电子束辐射纯水时，在10-7s内发生化学反应［50］:
可见，γ射线预处理法可有效进行污泥破壁，提高厌氧消化速率。但关于γ射线污泥预处理法的研究相当少，今后研究的方向将是:①降低γ射线预处理法装置的基建费用;②研究影响γ射线预处理法污泥处理效果的因素，如辐射剂量、辐射时间、污泥温度、污泥含水率以及污泥层厚度等，进而优化运行参数，提高污泥处理效率;③研究和其他预处理技术(如加碱等)相结合的污泥处理方法;④提高γ射线预处理法的安全性以及γ射线产生量。
3．2生物强化预处理技术
3．1生物酶预处理技术
聚焦脉冲预处理污泥能够有效提高污泥溶解性有机物浓度和污泥厌氧消化产甲烷效率，并且具有较高的能效。聚焦脉冲对污泥处理强度的计算公式为
1污泥电磁场预处理技术
电磁场预处理技术主要包括电场、磁场以及电磁波等处理技术。电场和电磁波方面主要包括聚焦脉冲技术和微波技术;而在磁场方面，国内外的主要研究方向是加强活性污泥法污水处理效果［9］和污泥脱水性能的改善［10］。李帅等［11］在研究磁场对污泥的脱水性能时，发现在磁场作用下，污泥滤液中的COD和NH4+质量浓度都在短时间内升高，COD质量浓度的最大变化率为60%，说明在磁场作用下，污泥细胞有一定程度的破壁，因此磁场污泥预处理技术有望成为一种有效的污泥预处理技术。本文推荐使用强脉冲磁场进行污泥预处理，因为随着磁场强度或脉冲数的增加，磁场杀菌效果越好［12］，污泥破壁效果也可能更好。
Hanna等［30］利用聚焦脉冲处理剩余污泥后，发现SCOD/TCOD以及污泥中胞外多聚物ECP成分的含量分别增加了4.5倍和6.6倍。厌氧消化后，甲烷产量提高了2.5倍。美国OpenCELTM产品已经在梅萨市西北污水处理厂中得到应用［31］，经处理后的剩余污泥中，溶解性化学需氧量SCOD以及溶解性有机碳DOC分别增加了160%和120%。当剩余污泥处理率为60%时，甲烷产量增加了40%以上。经计算，聚焦脉冲预处理所提高的产甲烷量与回收的热能之和达到了聚焦脉冲预处理所消耗能量的18倍。即使不考虑回收的热能，污泥产甲烷量的增量也达到输入能量的2.7倍。聚焦脉冲预处理运行数据显示，设备安装投资成本回收期不会超过3年。
4结语
生物强化预处理是向污泥中投加具有特定功能的微生物来改善污泥厌氧消化性能，充分发挥微生物的潜力。微生物可以改变或者破坏污泥絮体的结构和成分。研究发现，丝状真菌具有很强的释放蛋白质、酶、有机酸以及其他代谢产物的能力［60］，可以抑制或减少碱性物质以保持pH平衡，降解有机物。根据Molla等［61］的研究，混入丝状真菌可以通过加强其他菌分泌酶的能力来加快基质的分解。通过生物强化后，沼气产量会大大提高。Miah等［62］通过接种高温消化菌种AT，沼气产量增加了2.2倍。Tepe等［63］通过向厌氧发酵池中投加杆菌、假单胞菌以及放线菌等来提高产甲烷量，当加入细菌量为5g/L时，纯甲烷产量提高了29%，丙酸残留浓度降低了46%，此外，CH3SH生成量降低了63%，大大减少了发酵过程中的臭味。Miah等［64］利用菌种SPT2-1进行污泥预处理，此菌种可以分泌蛋白酶以及蛋白酶等胞外酶，在有氧条件下使污泥溶解速度加快了大约40%，而在厌氧条件下生物沼气产量提高了1.5倍。
60Co和137Cs都能有效地产生γ射线进行污泥处理，但在工业上普遍使用60Co，这是因为137Cs半衰期为30年，有可能会引起核泄漏［43］。ˇCUBA等［44］的实验表明，经γ射线(16kGy)处理后的污泥产气量提高了22%。文献［45］发现γ射线还可以提高污泥的沉降性、脱水性，能抑制污泥发泡。YUAN等［46］通过实验发现，污泥经过γ射线处理后，，总固体TS、挥发性固体VS、悬浮物SS以及挥发性悬浮物VSS都在减少，而且随着辐射剂量从0增加到30kGy时，污泥粒径分布从80～100μm降低到0～40μm，这表明污泥絮体受到破坏。由于污泥细胞溶出胞内物质，SCOD升高。辐射剂量分别为2.48kGy，6.51kGy和11.24kGy处理过的污泥，产气量分别增加了44%，98%和178%。郑正等［47］的实验表明，在较低辐射剂量(2.48kGy)下，SCOD增加了178.7%;当辐射剂量增至10～20kGy时，SCOD的增加率超过500%。经10kGy辐射剂量处理后的污泥产气比率有显著提高。当污泥停留时间为8d，12d和20d时，污泥产气比率分别增加了52.6%，53.5%和37.6%。牟艳艳等［48］研究发现，γ射线辐照预处理方法可有效改善厌氧消化污泥的物化性质:①可降低污泥中有机质颗粒的大小，增加细菌胞外酶接触底物的几率，从而提高厌氧消化的水解速率;②破坏污泥中微生物的细胞壁，提高污泥厌氧消化的有效成分;③提高污泥厌氧消化系统的抗酸性能;④γ射线与水分子发生反应生成活性物质eaq-、OH˙、H˙，提高污泥厌氧消化的速率。
2．1γ射线预处理法
辐射技术用于废物处理最早始于20世纪50年代［41］。目前辐射类型主要有两种:①由同位素60Co及137Cs作为辐照源产生γ射线;②利用电子加速器加速出来的高能电子束。基于辐射的污泥处理技术具有操作简便、高效率、低能耗等特点，因此应加以提倡和推广［42］。
采用生物技术处理污泥，由于具有可持续性、无害化、安全以及对环境友好等优点，得到了许多研究者的青睐。目前，生物水解预处理技术主要包括生物酶预处理技术和生物强化预处理技术。随着生物技术的迅速发展，生物水解预处理技术具有较好的发展前景。
电子束污泥预处理技术具有高效、快速、经济的优点，应用前景较好。今后的研究方向应在于:①确定影响电子束预处理技术的因素，优化工况参数;②与其他预处理技术联用，提高污泥处理效果;③提高电子束预处理技术的安全性。