（1）有機物的成分與產氣量

城市污水處理廠的污泥的主要成分有碳水化合物、蛋白質和脂肪等三類有機物質，污泥產生的沼氣量及其中甲烷的含量會隨著污泥的種類不同而發生較大變化。污泥的組成一般決定著污泥產生量的大小。德國采用污泥中的脂肪含量作為氣體產生量的指標。表4-8、表4-9表示污泥成分與氣體產生量之間的關系。

由表4-10可知，氣體發生量按脂肪、碳水化合物、蛋白質的順序由大到小。一般脂肪增多，氣體發生量增加，氣體的發熱量也提高。由表4-10可見，與發達國家相比，我國污泥的碳水化合物含量高，脂肪的含量低。

（2）有機物含量與分解率

在污泥厭氧消化過程中常用有機物的分解率作為消化過程的性能和氣體發生量的指標。圖4-11表示在中溫消化過程中生污泥的有機物含量與分解率的關系。在消化溫度、有機物負荷都正常的情況下，有機物分解率受污泥中有機物含量的影響，所以，要增加消化時的氣體發生量，重要的是使用有機物含量高的污泥。

（3）碳氮比（C/N）

碳作為能量供給的來源，氮則作為形成蛋白質的要素，對微生物來說都是非常重要的營養素。厭氧菌的分解活動受被分解物質的成分，尤其是C/N值的影響很大。用含有葡萄糖和蛋白胨的混合水樣所做的消化試驗表明，當被分解物質的C/N值為12～16時，厭氧菌最為活躍，單位質量的有機物產氣量也最多。如果C/N值太高，消化液緩沖能力低，pH值容易降低。C/N值太低，pH值可能上升到8.0以上，銨鹽要積累，抑制消化過程。各種污泥的碳氮比如表4-10所列。通過將貧氮原料與富氮原料進行適當的配合來形成有適宜碳氮比的混合原料。

充足的原料是產生甲烷的物質基礎，在厭氧消化工藝中，產酸細菌和產甲烷菌生長所需營養由污泥提供。根據實際觀察，蛋白質含量多的污泥與碳水化合物含量多的菜屑、落葉等混合一道消化時，比它們分開單獨消化時的產氣量顯著增加，這可能是因為C/N值低的污泥與C/N值高的有機物混合后，使厭氧菌獲得了最佳C/N值的緣故。生物處理過程中產生的污泥，尤其是剩余活性污泥，如果單獨進行消化是非常困難的，這種消化過程通常只能得到初沉污泥一半的產氣量。難于消化的原因是這些污泥已經受過一次好氧微生物的分解，其C/N值大約只有4.8，這個數值大大低于最佳值。但是將這些污泥與初沉污泥混合在一起則易于消化，估計就是因為C/N值上升的緣故。

（4）污泥種類

污水處理廠所產生的污泥有初沉污泥和剩余污泥。

1）初沉污泥　

初沉污泥是污水進入曝氣池前通過沉砂池時，非凝聚性粒子及相對密度較大的物體沉降、濃縮而形成的。作為基質來講，同生物處理的剩余污泥有很大的區別。初沉污泥濃度通常高達4%～7%，濃縮性好，C/N比在10左右，是一種營養成分豐富，容易被厭氧菌消化的基質，氣體發生量也很大。表4-11表明，與剩余污泥相比，初沉污泥容易消化基質的含量多，所以有機物分解率高，氣體發生量大。這說明初沉污泥所含的有機物組成與剩余污泥不同，而與表4-9所列脂肪多的污泥接近。

2）剩余污泥　

最終沉淀池的剩余污泥是以好氧細菌菌體為主，作為厭氧菌營養物的C/N比在5左右，所以有機物分解率低，分解速度慢，氣體發生量特別少。

（5）有毒物質

污泥中含有毒物質時，根據其種類與濃度的不同，會給污泥消化、堆肥等各種處理過程帶來不同影響。由于處理廠的污泥數量與成分經常變化，為了及時發現有毒物質的危險含量，必須進行長期的觀察。對于有毒物質的容許限度有很多不同看法，如有毒物質的容許限度是指由一種物質，還是同時存在幾種毒物或是這些毒物混入的頻度來決定。

單純的生活污水污泥，其特殊的有毒物質含量不會超過危險限度。但是，由于汽車數量的急劇增加和采暖設備用油，致使一般生活污水中的含油量或含油物質增加。消化池中含油分的物質產生浮渣、泡沫，容易使運行操作出現故障。通常，流入處理廠污水中的合成洗滌劑約有10%與污泥一道進入消化池，這不僅會產生泡沫，而且還會妨礙污泥的生物消化作用。

單純的工業廢水污泥，通常只要從廢水的來源就很容易知道是否含有有毒物質。但是，困難在于城市污水污泥中多少含有一些工業廢水污泥的時候，特別是從許多小型企業排出的廢水或污泥中有毒物質不易確定。這時，不僅要確定有毒物質是否存在，而且要查清這種有毒物質的來源，從而防止其排放。為此，需要進行系統的調查。當污泥中有有毒物質存在時，有毒物質會抑制甲烷的形成，導致揮發性酸的積累和pH值的下降，嚴重時會使消化池無法正常操作。

所謂“有毒”是相對而言，事實上任何一種物質對甲烷消化作用都有兩方面的作用，既存在產甲烷細菌生長的促進作用，也存在產甲烷細菌的抑制作用，其關鍵在于濃度的界限（毒閾濃度）。表4-12列出了常見無機物對厭氧消化的抑制濃度，而表4-13則列出了使厭氧消化活性下降50%的一些有毒有機物濃度。

1）重金屬離子對甲烷消化的抑制作用　

在消化液中添加少量的鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、磷、錳等元素能促進厭氧反應的進行，主要是因為鈣、鎂、錳等二價金屬離子是酶活性中心的組成成分，其中錳、鋅離子還是水解酶的活化劑，能提高酶活性，促進反應速度，有利于纖維素等大分子化合物的分解。但過量的金屬離子對甲烷發酵有抑制作用，主要表現在如下2個方面。

① 與酶結合，產生變性物質，使酶的作用消失。如與酶中的硫基及氨基、羥基、含氮化合物相結合時，使酶系統失去作用。

② 重金屬離子及氫氧化物的絮凝作用，使酶沉淀。但其毒性可以用絡合法降低，如鋅Zn的濃度為1mg/L時，加入Na2S，產生ZnS沉淀，毒性即可被降低。

2）陰離子的毒害作用　

主要是S2-。S2-的來源有兩種。

① 由無機硫酸鹽還原而來。

② 由蛋白質分解釋放出S2-低濃度硫是細菌生長所需要的元素，可促進消化反應進程，且硫可與重金屬絡合形成硫化物沉淀。若重金屬離子較少，則消化液中過多的H2S將被釋放進消化氣中，降低沼氣質量并腐蝕金屬設備（管道、鍋爐等），降低CH4的產量。

3）氨的毒害作用　

氨的存在形式有NH3（氨）與N[插圖]（銨），兩者的平衡濃度取決于pH值。