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挥发性脂肪酸（VFAs）作为一种高附加值的化学品，不仅是剩余污泥厌氧处理的重要中间产物，而且可以作为有机碳源被微生物进一步利用合成生物高聚物强化污水脱氮除磷工艺效能等。因此，利用污泥厌氧发酵生产VFAs是具有广阔应用前景的资源化新途径。但剩余污泥大多为死亡的微生物细胞，由于细胞壁的半刚性结构，很难被生物降解，严重阻碍细胞内容物的溶出和进一步被水解，因此寻找合适的预处理技术，促进污泥微生物细胞壁的破碎，对提高水解速率，促进发酵产酸过程具有重要意义。目前，很多研究者采用多种化学预处理方法对剩余污泥进行处理，本课题选取文献中常用的化学预处理方法，对比分析其对剩余污泥发酵产酸过程的影响，考察不同预处理污泥发酵液在微生物电解产氢系统中的利用及转化情况。本研究选取了5种具有代表性的化学药剂，分别为十二烷基硫酸钠（SDS）、过氧乙酸、NaOH、β-环糊精和鼠李糖脂，考察其对剩余污泥的预处理效果。研究结果表明，化学预处理加快污泥水解过程速率的主要途径是促进微生物胞外聚合物（EPS）的剥离，为后续产酸阶段提供丰富的发酵底物。其中，β-环糊精组的溶胞率最高（50.7%），比空白组提高了9.3倍，β-环糊精组对溶解性蛋白质和碳水化合物的增加效果也最显著，分别比未经处理的污泥提高112倍和32倍。通过中温静态试验，考察各化学预处理方法对污泥发酵产酸的影响，结果表明经化学预处理有效提高污泥发酵产酸量并影响挥发酸组成结构。综合考虑经济性和挥发酸产量，选取72h作为最佳发酵时间，此时各组挥发酸浓度大小分别为：β-环糊精组＞鼠李糖脂组＞SDS组＞过氧乙酸组＞NaOH组＞空白组，对应浓度分别为3973142mgCOD/L、345072mgCOD/L、308057mgCOD/L、287511mgCOD/L、221815mgCOD/L和113919mgCOD/L。在产酸过程中，化学药剂的添加还能有效抑制甲烷生成，增加VFAs的积累量，其中鼠李糖脂的抑制效果最好，而NaOH无抑制作用为考察一定污泥负荷下，化学预处理对厌氧发酵产酸的稳定性，开展半连续流试验研究（SRT=10d），结果表明仅有鼠李糖脂、β-环糊精处理的污泥能够在一定时间内实现稳定产酸，而其余化学预处理则出现发酵体系崩溃的现象。为实现污泥发酵液的资源化利用，将其作为MEC产氢底物进行研究，并考察了发酵液中的底物利用及能源转化效能研究。研究发现，对发酵液成分的利用主要集中在VFAs上，SDS组、过氧乙酸组和NaOH组的总VFAs利用率较高（53%~55%）。各挥发酸组分中乙酸能被快速利用，其次为丙酸、正丁酸、异戊酸、正戊酸、异丁酸，并存在一定程度的残留。通过对比各试验组的氢气产率及理论能量回收率，发现过氧乙酸预处理的剩余污泥厌氧发酵液在MEC反应器中的产氢效能最好，每个周期（3d）的平均氢气产率为0.310.11m3H2/（m3反应器·d），理论能量回收率达19545%。