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利用厌氧发酵技术从剩余活性污泥（WAS）中回收挥发性脂肪酸（VFAs）,从而为生物脱氮工艺（BNR）提供碳源,该方法为剩余污泥的处理处置提供了一种具有经济效益和应用前景的技术手段。其中,作为剩余污泥常用发酵条件,碱性厌氧发酵有利于产生更多的挥发性脂肪酸。然而,碱性厌氧发酵过程会伴随出现一些问题,比如难降解有机物溶出、发酵污泥的脱水性能恶化以及消耗大量碱等问题。并且,在应用于脱氮除磷工艺的过程中,这些释放出来的难降解有机物增加了进水碳、氮和磷的负荷。因此,本论文旨在通过原位调控p H以及氯化镁的添加策略来减少碱性发酵过程中以上问题的产生。首先,实验研究了MgCl2对剩余活性污泥碱性发酵过程的影响。结果表明,较高的氯化镁投加量(120 mmol/L Mg2+)会抑制酸化过程,而挥发性脂肪酸的纯度却得到了提高,且溶解性COD中52.92%（w/w）为挥发性脂肪酸。氯化镁的投加也可以减少发酵液中的总磷含量,当氯化镁投加量为15 mmol/L时,发酵液中的磷去除率达到81.22%,而随着氯化镁投加量提高到120 mmol/L,磷去除率却只提高了14.77%。与此同时,发酵后的污泥毛细吸水时间从4410.20秒降至207.30秒,结合水的结果也具有相同的趋势,最小值为85.56±0.06%。胞外聚合物（EPS）分布测试和流变性质测试结果证实较高的氯化镁投加量有利于提高发酵污泥的脱水性能。随后,论文研究了氯化镁的投加方式和投加时间对剩余活性污泥碱性发酵的影响。研究结果表明,在不投加氯化镁的体系中溶解性COD的含量最高,这说明无论氯化镁以何种方式或者何时投加到体系中,均会限制污泥的水解和COD的释放。毛细吸水时间测试以及结合水测试结果表明,氯化镁的投加确实提高了污泥的脱水性能。论文研究根据挥发性脂肪酸的产量、磷去除率、碱投加量以及蛋白沉淀效率确定了氯化镁的最佳投加量及投加时间。随后,采用原位调控pH技术,综合比较了酸性发酵(pH=5,R5.0)和碱性发酵(pH=10,R10.0)条件下的有机大分子物质的释放、挥发性脂肪酸的生成、营养物质和重金属的释放以及发酵污泥的脱水性能等。研究发现,相对于酸性发酵来讲,碱性发酵条件有利于有机大分子物质从污泥中被释放,从而强化后期的挥发性脂肪酸生成（浓度可高达2901.33 mg COD/L）。但是,有机大分子物质的过量释放增加了难降解有机碳、有机氮以及有机磷的负荷。在碱性条件下总磷的浓度为117.84±15.07 mg/L,其中89.34±1.49 mg/L为磷酸盐,28.50±6.79 mg/L为有机磷,而在酸性条件下总磷释放量仅为1.65±0.03 mg/L,有机磷（1.16±0.02 mg/L;70.33%）为主要存在形式。酸性条件下,发酵液中总氮的98.45%为氨氮,而在碱性条件下发酵液中总氮的85.32%为氨氮,剩余部分为有机氮,即碱性发酵液中含有58.22 mg/L的有机氮。此外,碱性发酵条件下的铝的释放程度亦高于酸性发酵条件,碱性发酵液中铝浓度最高为134.52 mg/L,是酸性发酵液中铝的2.99倍。其中,钙、铁以及镁等其他重金属在酸性发酵液中的含量均高于碱性发酵液,但其含量均低于50 mg/L。根据毛细吸水时间和污泥比阻测试结果可知,碱性发酵后的污泥脱水性能有所恶化。综上可知,酸性发酵产生挥发性脂肪酸更适合作为碳源投加到脱氮除磷工艺中。另外,通过调控碱性发酵过程中p H可以提高发酵液中挥发性脂肪酸的纯度,并使得发酵后污泥的脱水性能得以改善。实验设置两组碱性发酵系统,一组碱性发酵系统的初始pH设置为10,之后不再调控pH(RIA),另一组碱性发酵系统通过加入氢氧化钠溶液维持pH为10(RDC)。通过比较两组碱性发酵的情况发现,虽然挥发性脂肪酸在RIA体系中的浓度（1.69±0.09 g COD/L）低于RDC,但是其纯度（58.48%）却高于RDC。此外,在RIA体系中的总磷释放量也远远低于RDC体系,RDC体系的总磷含量（139.37 mg/L）是RIA体系的5.90倍。在RIA体系中发酵后的污泥毛细吸水时间和污泥比阻均得以降低,分别降低至RDC体系的42.23%和40.70%,说明在RIA体系发酵污泥的脱水性能得以改善。由于不需要定期投加碱来维持体系的p H,RIA体系的碱投加量也远远低于RDC体系,伴随着经济投入也较少,每吨TS只需要45.44美元。以上研究结果证实,通过pH的调控可以实现纯化挥发性脂肪酸以及改善污泥脱水性能的目的,控制初始pH为10后期不控制pH是一种经济有效的从剩余污泥中回收碳的方式。综上所述,论文研究结果表明,通过原位调控pH和添加氯化镁等方法能有效提升挥发性脂肪酸的纯度、减少磷释放以及增强污泥脱水性能等优点。通过本论文的研究,为碱性发酵液中的VFAs的利用提供了理论基础。