由于目前全球温室效应和能源危机的加剧,污水处理厂剩余污泥转化能源这一老生常谈的问题再次提上议事日程。剩余污泥转能源化不仅有利于碳减排,甚至还可以逼近“碳中和”目标。况且,它的减量化、稳定化和无害化的问题也会随之一并解决,因此,转化能源必定成为剩余污泥处理/处置的终极方式。传统厌氧消化表明,由于剩余污泥往往存在着大量纤维素、半纤维素和木质素3种成分组成的木质纤维素,导致污泥中有机质转化能源(CH4)效率低下。木质纤维素是一种结构复杂而稳固的高分子有机化合物,这就决定了它们在常规生物降解过程中难以破稳而无法实现生物转化。鉴于此,本研究首先从降解木质纤维素微生物(细菌)入手,以化学结构视角审视木质纤维素生物降解的瓶颈,以利于实验尝试木质纤维素生物降解的各种可行方式,从而刻画出木质纤维素厌氧转化能源的技术策略。根据文献研究及实验验证所制定出的木质纤维素能源转化技术路线,本研究通过厌氧发酵系统富集培养降解木聚糖类微生物,对富集系统中的甲烷产量、酶活性、细菌鉴定(FISH)与活菌比例(LIVE/DEAD)等进行了实验研究。结果表明,剩余污泥中存在着可以降解木聚糖的微生物,主要为梭状芽孢杆菌和芽孢杆菌的混合物。但是,它们在原污泥中数量很少,所以,需要经过富集培养后才能投加进入厌氧消化系统,以提高木质纤维素的能源转化效率。本研究分别以实验室配泥和市政污泥作为底物,进行厌氧消化实验,考察富集微生物对厌氧消化系统的实际促进作用。结果表明,富集所得微生物可以有效地促进污泥中木质纤维素的降解。在对污泥实施酸、碱、热、超声波等前置预处理后,富集微生物转化木质纤维素的能力进一步提高,使甲烷产率分别提高9.2%、9.3%、6.9%和9.0%。然而,各种预处理方式都具有一定的优缺点,富集微生物具体与哪种预处理方式耦合最佳还需要根据实际情况确定。无论哪种组合方式,富集微生物的固定/包埋都是今后需要突破的重要技术环节。否则,富集微生物难以长时间在系统中保持优势种群。