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餐厨垃圾厌氧发酵易发生酸化现象,导致pH值降低,系统失稳,进而影响产甲烷性能。为提高厌氧发酵性能,本研究分析了不同F/M(Food/Mud)下挥发性脂肪酸(VFAs)的生成和转化机理;探究了外源物质Fe,Fe/C对高F/M下餐厨垃圾产甲烷抑制效应的解除作用,确定了Fe,Fe/C的最优投放量;为了提高餐厨垃圾厌氧发酵产酸能力即提高可供微生物直接利用的乙酸和丁酸的产量,通过响应面法优化了酸化阶段的各类反应参数。基于以上结果,在最优的酸化反应条件下,通过在酸化相和甲烷相分别加入外源物质Fe,Fe/C来提高两相厌氧发酵系统的产甲烷性能,优化系统稳定性。首先,研究了不同F/M(0.5、1、2、2.5、3、4)下餐厨垃圾厌氧发酵产酸和产气性能,得出:当F/M大于等于2时,产甲烷性能不高,生物降解率低于34.52%,产甲烷速率仅为5.62mL·(gVS)-1·d-1。添加外源物质零价铁后,F/M小于等于2的系统中,累积产甲烷量以及生物降解率显著提升,零价铁添加量大于等于6 g.-1时,生物降解率提升到70%以上,负荷累积甲烷产量增加到440 mg.L-1以上。其次,利用响应面法优化餐厨垃圾厌氧发酵产酸工艺条件,以可供微生物直接利用的乙酸和丁酸浓度和作为响应值,确定温度为41.67℃,F/M为2,初始pH值为9,HRT为3.35d,OL为80(gVS)·L-1时产酸效果最佳。在该工艺条件下丁酸和乙酸浓度和达到了 19324.7 mg·L-1,占VFAs总量的89%。通过对不同工艺条件下产酸效果的研究发现,初始pH值为9时,系统pH变化维持在水解酸化细菌的最适pH范围内,产酸效果较高;中高温更适合产酸细菌的生存,系统稳定性和产酸能力较超高温状态更高;OL为50(gVS)·L-1时水解酸化细菌的活性更强,可以获得较高水平的VFA;F/M为2时pH降低速率较慢,pH维持在5.8～6.3之间,且产酸性能好,但该pH范围并不利于产甲烷菌的生长。最后,以最优酸化条件下的酸化出料作为两相厌氧甲烷化阶段的原料,研究外源物质对两相厌氧消化的影响。外源物质Fe和Fe/C对两相厌氧发酵累积产甲烷量、产甲烷速率以及生物降解率的提高效果显著,且主要作用在酸化阶段。酸化相加Fe和两相全程加Fe的负荷产甲烷量为·457.56和448.99 mL·(gVS)-1,生物降解率也分别达到了 84.11%和82.53%;酸化相加Fe/C和两相全程加Fe/C的负荷产甲烷量为474.94和487.30 mL·(gVS)-1,生物降解率也分别达到了 87.30%和87.58%,说明外源物质的效应主要作用于酸化阶段,且外源物质Fe/C的产气性能强于外源物质Fe。酶活性也随着外源物质的加入得到显著提高,在两相发酵系统中,DHA(脱氢酶)的浓度介于2.23～2.95 mg·g-1·h-1,辅酶F420浓度介于0.0063～0.0294 μmol·(gVS)-1之间,说明在两相系统中厌氧发酵体系的酶活性强于单相发酵体系。