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剩余污泥资源化是当前污泥处理处置研究的热点。近年来，剩余污泥厌氧发酵被广泛用于污泥处理，厌氧发酵不仅将污泥中有机物转化为小分子有机酸物质，而且能够达到污泥减量和降低污泥处理成本的目的。有机酸物质作为碳源用于污水处理厂生物处理系统，解决因碳源短缺导致污水处理效果差的问题，降低运行成本，减少因投加外碳源而造成的二次污染。剩余污泥厌氧发酵产物中含有大量的氨氮(NH4+-N)和磷（PO43--P），通过调节pH及投加二价阳离子（Ca+、Mg2+）等方法使其以鸟粪石(Mg(NH4)PO4·6H2O)沉淀等形式回收，鸟粪石不仅可以作为肥料用于农业生产，同时也是重要的工业原料。因此如何提高剩余污泥厌氧发酵性能在实际生产中具有重要的意义。 本研究采用半连续和静态两种运行方式，研究如何强化剩余污泥碱性发酵产酸性能及探索不同方法提高剩余污泥厌氧发酵产酸的可行性，从相关宏观指标及污泥形态和微生物种群结构等微观角度揭示发酵产酸原理及过程，并且研究不同发酵液的可生物利用性。基于前期对污泥碱性发酵的研究，提出采用NaCl强化剩余污泥碱性发酵及促进熟化碱性发酵污泥再发酵性能。探索不同碱类型污泥低温厌氧发酵原理及可行性。首次将单过硫酸氢钾复合盐(PMS)用于剩余污泥厌氧发酵产酸研究，并将不同类型发酵液用于生物处理系统进行脱氮处理，探索生物处理系统对于发酵液的利用性。 通过研究盐度(NaCl)对剩余污泥碱性发酵及对碱性发酵系统中熟化发酵污泥再发酵性能的影响发现:NaCl可促进微生物合成胞外聚合物(EPS)，在碱的作用下加速微生物细胞裂解，提高可溶性蛋白质和多糖的释放，增大可挥发性短链脂肪酸(SCFAs)的生成。同时通过霍尔丹抑制动力学证明盐度不仅提高颗粒有机物水解速率和水解产物利用率，而且抑制产甲烷菌生长，SCFAs最大利用率随着盐度的增高而降低。皮埃尔逊相关性分析发现，盐度降低SCFAs生成过程中对多糖的依赖性降低，但是发酵系统中的蛋白质成为SCFAs生成的关键物质。 通过研究pH对剩余污泥厌氧发酵性能的影响究发现:剩余污泥酸性发酵(pH=3)和剩余污泥碱性发酵(pH=10)具有相似的水解性能，系统中可溶性蛋白质和多糖含量均较自然发酵和中性发酵系统高，但是酸性发酵系统中酸化菌活性较低，导致该系统内SCFAs产量较低。改变酸性发酵系统pH为碱性(pH=10)发现，系统内SCFAs产量迅速提高，说明酸性发酵系统内仍存在大量的活性较低的酸化菌。 通过研究温度和盐度对剩余污泥碱性发酵性能的影响发现:适当的提高温度和盐度能够显著提高剩余污泥碱性发酵系统的水解酸化性能，可溶性蛋白质、多糖及SCFAs均随着温度和盐度的增加而增大。盐度能够抑制产甲烷菌生长和辅酶420活性。然而高温(40℃)和高盐(25g/L NaCl)环境不仅抑制产甲烷菌活性，同时抑制酸化菌活性，降低系统中SCFAs产量，因此最佳水解条件为25g/LNaCl和40℃，最佳酸化条件为15g/L NaCl和35℃。同时发现，适当的温度和盐度能够实现较高的污泥减量、较低的碱消耗。 通过研究不同碱类型对剩余污泥低温厌氧发酵性能的影响发现:发酵系统存在大量适低温产酸菌，使剩余污泥碱性发酵系统能够在低温下长期稳定运行。NaOH和KOH发酵系统中可溶性蛋白质和多糖产量相似，均大于混合碱和Ca(OH)2发酵系统。通过高通量测序表明，NaOH和Ca(OH)2发酵系统中富集较丰富的Tissierella和Erysipelothrix而NaOH和KOH发酵系统中富集丰富的Peptostreptococcaceae incertae_sedis，但是Ca(OH)2发酵系统中Anaerolinea含量较低，说明NaOH和KOH发酵系统具有较强的产酸性，而Ca(OH)2发酵系统具有潜在产酸性。 通过研究基质投加方式对剩余污泥碱性发酵性能的影响发现:SCOD随着基质投加次数的增加而略有减少，可溶性蛋白质和多糖随着投加次数的增加而增大。水解酶活性随着污泥投加次数的增加而降低，但是在NaOH和KOH发酵体系中辅酶420随着投加次数的增加而增大，混合碱发酵体系中其活性基本不变，而在Ca(OH)2发酵体系中其活性则降低。NaOH、KOH和混合碱发酵体系产酸能力随投加次数的增加而下降，但是Ca(OH)2发酵体系酸化能力则先增大后少量降低，Ca(OH)2发酵体系水解及产酸能力较为稳定，同时该体系中乙酸/SCFAs最大，高于其他发酵体系的10％左右。 通过研究单过硫酸氢钾复合盐(PMS)对剩余污泥厌氧发酵性能的影响发现:适量的PMS能够有效地促进污泥水解酸化，提高污泥减量效果。结果表明，0.04～0.08mg/mg为最佳发酵条件，且水解酸化性能相近。当PMS大于0.08mg/mg时，污泥发酵性能下降，而且该条件下药剂消耗成本较高，不利于发酵系统运行。同时研究发现，PMS能够显著提高SCFAs中乙酸比例，最高可达到75.55％，同时降低丙酸比例，最低可达到0.92％。 通过研究不同发酵方式对污泥厌氧发酵性能的影响及其发酵液利用发现:Ca(OH)2+NaCl发酵系统中SCOD、SCFAs、水解酶、污泥减量效果等最佳，Ca(OH)2发酵系统次之，自然条件发酵系统最弱。FNA发酵系统中蛋白质和多糖含量较高，但是由于水解酶活性较低，F420活性最高，导致较低的SCFAs积累量。发酵液作为碳源用于生物脱氮试验研究表明，以Ca(OH)2及Ca(OH)2+NaCl发酵系统中的发酵液作为碳源具有良好的脱氮效果，与乙酸钠做为碳源效果相似，并出 现NO2--N积累现象，但是FNA、PMS、SDBS发酵系统的发酵液由于含有大量的消毒剂等化学物质导致生物利用性较差。