污泥发酵产酸是污泥资源化的重要途径之一,但此过程存在抑制,导致底物转化率和有机酸产率不高。本论文将污泥发酵产酸和自生动态膜反应器有机结合,利用自生动态膜生物反应器选择性截留作用,截留残留的难降解有机物,并及时把产物有机酸及氨氮等分离出反应器,改善了污泥厌氧发酵有机酸产率以及底物降解率。本文主要结果如下:1.探讨了城市污泥厌氧发酵过程中有机物转化率不高及残留的原因。本研究发现污泥有机酸转化率低的主要原因是蛋白质难降解性和水解酶活性快速下降。当初次发酵结束并投加胰蛋白酶和碱性蛋白酶后,残留难降解蛋白质降解率分别提高33.6%和34.8%。与此同时,VFAs产量分别提高69.7%和106.1%。另外投加胰蛋白酶和碱性蛋白酶后,在整个碱性发酵过程中,两种蛋白质水解酶的活性分别维持在13.52 U/mL和19.11 U/mL。本研究证明,在发酵污泥中投加蛋白酶开发残留蛋白质、改善市政污泥发酵产VFAs效果是一个可行的方法。2.研究了自生动态膜生物反应器的运行工况,以及稳定运行时的产酸效果和动态膜的形成机理。结果表明,当进泥浓度为15 g/L,通量为1.2 m L/min,转速是100 r/min时,反应器可稳定运行,同时还获得较高的有机酸产量。随后,在长期稳定运行状态下研究自生动态膜生物反应器污泥发酵产酸运行的可靠性、产酸效果和膜生物反应器促进污泥发酵产酸的机理。结果表明,自生动态膜生物反应器有机酸产量比传统的连续搅拌式反应器高50%;反应器中的蛋白酶和β-葡糖苷酶的活性分别为6 U/mL和22μmol/L·h;反应器中Alkaliphilus,Anaerobranca,Corynebacterium,Acinetobacter等微生物出现富集。综上表明,自生动态膜生物反应器提高污泥厌氧发酵酸产量以生物因素为主,一方面提高水解酶的活性,另一方面富集分泌水解酶的微生物。3.研究了自生动态膜生物反应器联合蛋白酶,催化蛋白质降解的产酸效果及其机理。为促进自生动态膜生物反应器中截留有机物(尤其是蛋白质)降解,向反应器中投加50 mg/L碱性蛋白酶。结果表明,投加后,有机酸产量是之前的1.44倍,达到3.25 g COD/L。在投加蛋白酶前,反应器中蛋白质和多糖缓慢累积,而投加蛋白酶后,浓度保持稳定。研究结果表明,有机酸产量增加的原因是,蛋白酶的投加改善反应器内蛋白质水解酶活性,达到22.5 U/mL,为以前的4倍,同时降低了Paludibacter,Proteiniphilum等水解发酵微生物的丰度,而提高了vadinBC27 wastewater-sludge group等纯发酵微生物的丰度。