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城市污水的生物处理过程中会伴随产生大量的剩余活性污泥,同时污水中大约60%的初始能量会被集中在剩余污泥之中。厌氧发酵是目前处理处置剩余污泥中应用最广泛的技术之一。短链脂肪酸是厌氧发酵的中间产物,它能够作为微生物的优质碳源来生产如中链脂肪酸等其它更高附加值的产品。本课题主要针对剩余污泥厌氧发酵中水解进程缓慢,所获得的短链脂肪酸溶解度较高难于分离等问题开展研究。采用强氧化剂高铁酸钾对剩余污泥进行预处理,利用它对剩余污泥的破解作用来强化剩余污泥的水解效率和后续产短链脂肪酸的效能;通过调节预处理p H值来稳定溶液中的高铁酸钾,进一步提高预处理效果;最后利用乙醇作为电子供体将发酵液中的短链脂肪酸向附加值更高、溶解度较低的中链脂肪酸转化,以实现剩余污泥的资源化利用。首先考察高铁酸钾预处理对剩余污泥水解和有机物释放的促进作用。结果表明高铁酸钾投加量在0.5 g/g VSS时能够获得最佳的剩余污泥预处理效果,该投量下SCOD从343 mg/L上升到2206 mg/L,继续增加投药量SCOD不再随之增加。释放至上清液中的物质主要是蛋白质,EEM光谱进一步显示色氨酸类蛋白质是上清液中的主要蛋白质。预处理后厌氧发酵进程中短链脂肪酸得到迅速的积累,其产量能够达到2668 mg COD/L,远高于空白对照组的475 mg COD/L。剩余污泥中可提取的EPS与最终短链脂肪酸的产量线性正相关,表明剩余污泥紧密絮体结构的破坏是其水解产酸效能得到强化的重要原因。无机磷是剩余污泥中占主导地位的形态,NMR图谱显示原污泥中正磷酸盐（Ortho-P）和聚磷酸盐（Poly-P）是磷元素两种主要的存在形式。厌氧发酵后Poly-P峰消失,表明过量吸收的Poly-P在厌氧环境下被降解并释放。高铁酸钾预处理污泥发酵液中的磷含量（如0.5 g/g VSS试验组达到最低的30.58 mg/L）均低于空白对照组（113.87 mg/L）,表明高铁酸钾预处理不仅能够强化污泥的厌氧发酵效能,同时也能控制发酵液中的磷含量。末端限制性酶切片段长度多态性（T-RFLP）分析显示预处理后厌氧发酵体系的微生物多样性显著降低,表明预处理后所释放的大量有机物使得水解产酸菌占据了主导地位。高铁酸钾在水溶液中极其不稳定,为了提高其稳定性以进一步强化预处理效果,考察了碱性条件下高铁酸钾预处理对剩余污泥厌氧发酵产短链脂肪酸的强化作用。结果表明在碱性条件下高铁酸钾投加量为0.5 g/g VSS时SCOD能够从空白的170 mg/L增加到3010 mg/L。直接投加等量高铁酸钾后SCOD为1550 mg/L,而仅提供碱性条件时SCOD仅为850 mg/L,表明预处理中起到主要作用的依然是高铁酸钾。上清液中有机物的主要成分依然是蛋白质和多糖类物质,EEM光谱显示溶出的蛋白质主要是色氨酸类蛋白质和少量的酪氨酸类蛋白质。高铁酸钾+碱性条件预处理后短链脂肪酸最高产量为322.6 mg COD/g VSS,而在空白对照组中仅为135.1 mg COD/g VSS。仅投加高铁酸钾比仅提供碱性条件获得更高的短链脂肪酸产量,表明高铁酸钾的投加是提高短链脂肪酸产量主要原因。与空白对照（35.9%）相比,高铁酸钾+碱性条件预处理后污泥厌氧发酵液中乙酸的含量也有显著的提高（57%）,表明预处理显著地强化了乙酸的生成。Firmicutes门和Bacteroidetes门是预处理后的优势微生物,而在属水平上,Macellibacteroides和Petrimonas成为最占优势的菌属。Proteinlasticlasticum和Proteocatella的丰度也有所上升,它们都能产酸或分泌胞外水解酶,对强化剩余污泥厌氧发酵的水解和产酸过程发挥了重要的作用。剩余污泥厌氧发酵获得的短链脂肪酸难于从发酵液中分离,为便于分离回收最终产物,进一步向剩余污泥厌氧发酵液中投加电子供体乙醇来获得碳链更长溶解度较低的中链脂肪酸（主要是己酸）。结果显示厌氧体系中的丁酸和己酸含量随时间的延长而增高。反应后的己酸含量能够稳定在4 g/L左右。小试试验显示该混菌体系能够利用50 m M乙酸和100 m M乙醇得到2488 mg/L的己酸和1356 mg/L的丁酸。底物中约60%的电子最终分布在己酸（43%）和丁酸（19%）中,表明该微生物体系具备较好的产己酸效能。利用混菌体系产中链脂肪酸的过程中必须抑制产甲烷菌的作用,因此进一步探究了经典的产甲烷抑制剂氯仿对该微生物系统的影响。结果显示利用0.05%（v/v）CHCl3能够在一定程度上抑制链加长反应,丁酸的产量没有受到很大的影响,但己酸的产量减少到了对照试验的一半左右。微生物群落却没有发生显著地改变。CHCl3投加量高于0.1%（v/v）时链加长反应几乎不再进行。Clostridium sensu stricto属在对照组和0.05%（v/v）CHCl3试验组中均占据了绝对的优势地位,表明Clostridium属中的微生物如Clostridium kluyveri可能是链加长反应的核心功能微生物。