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随着餐饮行业的迅速发展,大量餐厨垃圾被排放到自然环境当中,对生态造成了极大破坏。利用厌氧发酵技术对餐厨垃圾进行处理,转化成可供人们使用的清洁能源沼气,不仅避免了餐厨垃圾所造成的污染,还可以缓解能源短缺问题。本研究以餐厨垃圾为原料,开展了餐厨垃圾批量发酵产沼气的试验研究、餐厨垃圾半连续发酵产沼气的试验研究,并记录、分析产沼气性能,探究不同环境条件下的产沼气性能差异。微生物部分采用Miseq高通量测序技术对厌氧发酵系统的菌种进行分析,以探究厌氧发酵系统中不同条件和不同发酵时期的微生物群落结构特性。本研究在处理餐厨垃圾的同时进行微生物的分析,为生物质能源的开发利用提供理论参考,并对餐厨垃圾厌氧发酵产沼气性能以及厌氧发酵过程中微生物群落结构特性的研究有一定指导作用,试验研究结果如下:（1）餐厨垃圾批量厌氧发酵试验中,当温度为常温时,在发酵浓度为6%的条件下进行批量式发酵实验,产沼气性能最佳,发酵周期较为稳定,累积产气量为14.20L,累积产甲烷量为8.52L,最大日产气量为2500m L,此时的池容产气率为0.31m3·m-3·d-1,TS产气率为0.56L·（g TS）-1,VS产气率为0.35L·（g VS）-1;当温度为30℃时,在发酵浓度为6%的条件下进行批量式发酵实验,产沼气性能最佳,发酵周期较为稳定,累积产气量为19.10L,累积产甲烷量为11.46L,最大日产气量为2600m L,此时的池容产气率为0.43 m3·m-3·d-1,TS产气率为0.76L·（g TS）-1,VS产气率为0.47L·（g VS）-1;当温度为35℃时,在发酵浓度为8%的条件下进行批量式发酵实验,产沼气性能最佳,发酵周期较为稳定,累积产气量为32.70L,累积产甲烷量为19.62L,最大日产气量为7800m L,此时的池容产气率为0.73 m3·m-3·d-1,TS产气率为0.73L·（g TS）-1,VS产气率为0.54L·（g VS）-1;当温度为40℃时,在发酵浓度为10%的条件下进行批量式发酵实验,产沼气性能最佳,发酵周期较不稳定,累积产气量为37.90L,累积产甲烷量为22.74L,最大日产气量为7000m L,此时的池容产气率为0.84m3·m-3·d-1,TS产气率为0.58L·（g TS）-1,VS产气率为0.47L·（g VS）-1;当温度为45℃时,在发酵浓度为8%的条件下进行批量式发酵实验,产沼气性能最佳,发酵周期较不稳定,累积产气量为43.50L,累积产甲烷量为34.80L,最大日产气量为9100m L,此时的池容产气率为0.98m3·m-3·d-1,TS产气率为0.97L·（g TS）-1,VS产气率为0.72L·（g VS）-1。（2）餐厨垃圾半连续厌氧发酵试验中,在发酵温度为常温条件下,每天最大产气量为8.50 L,原料产气率（VS）最大为0.35 L·（g VS）-1,出现在有机负荷为3.00 g VS·L-1·d-1的阶段;在发酵温度为30℃条件下,每天最大产气量为23.50L,原料产气率（VS）最大为0.98 L·（g VS）-1,出现在有机负荷为3.00 g VS·L-1·d-1的阶段;在发酵温度为35℃条件下,每天最大产气量为27.00 L,原料产气率（VS）最大为1.13 L·（g VS）-1,出现在有机负荷为2.50 g VS·L-1·d-1的阶段;在发酵温度为40℃条件下,每天最大产气量为23.00L,原料产气率（VS）最大为0.96 L·（g VS）-1,出现在有机负荷为2.50 g VS·L-1·d-1阶段;在发酵温度为45℃条件下,每天最大产气量为27.00L,原料产气率（VS）最大为1.13 L·（g VS）-1,出现在有机负荷为3.00 g VS·L-1·d-1的阶段。不论在哪个温度下,发酵系统p H值变化总体呈现“先下降-后稳定-又下降”的趋势,基本稳定在7.8～8.3左右。厌氧发酵系统所产生的沼气中,甲烷含量总体上均呈现上升趋势,当厌氧发酵系统逐渐趋于稳定时,所产生的沼气中的甲烷含量大致维持在55%～65%之间。（3）通过对细菌种群进行Miseq高通量测序,发现发酵开始后不同样本中的物种组成存在一定程度的差异性,OTU数目少于发酵前的OTU数目,且批量发酵系统中物种的丰度要大于半连续发酵系统。与发酵前的样本相比,物种丰富度指数有所上升,但物种多样性指数下降,说明发酵浓度和温度均会影响发酵系统微生物群落特性。在发酵结束后,发酵系统的物种丰富度和物种多样性均呈下降状态,且发酵结束后的样本间组间物种差异性小于产气高峰时期的组间物种差异性。对于厌氧发酵系统的物种组成与相对丰度分析,在门水平上,在产气高峰时,批量发酵系统中的优势物种主要为Firmicutes（厚壁菌）、Bacteroidetes（拟杆菌）、Synergistetes（互养菌）等,半连续发酵系统中的优势物种除此之外,还有Thermotogae（热袍菌）、Proteobacteria（变形杆菌）、Cloacimonetes等。在目水平上,批量发酵系统中的优势物种主要为Clostridiales（梭菌）、Bacteroidales（拟杆菌）、Synergistales等,半连续发酵系统中的优势物种还有例如Petrotogales、Kosmotogales、Sphingobacteriales等在批量发酵中不处于优势的种群,在半连续发酵系统中却属于相对丰度较高的优势种群。在科水平上,发酵体系中有Porphyromonadaceae、Clostridiaceae＿1、Synergistaceae、Rikenellaceae等物种为厌氧发酵系统内相对丰度较高的菌群,但在批量和半连续体系中含量有所差别,且在不同温度下的优势细菌种群也不尽相同。即使在相同环境条件下的不同发酵时期,物种群落结构也有很大差异,并呈现随着厌氧发酵周期的时间变化而变化的特点。（4）通过对古菌种群进行Miseq高通量测序,发现发酵结束后,半连续发酵系统中的物种多样性迅速减少,而批量发酵系统中的物种多样性虽也有下降,但总体仍有一定的保持。且相较于产气高峰期的指数,此时的各类指数均有所下降,其中半连续发酵各类指数下降幅度远大于批量发酵样本的各类指数。相较于厌氧发酵产气高峰时期的物种组成,厌氧发酵结束后的物种组成有所改变,总体上呈现下降趋势。在批量发酵中,当厌氧发酵处于产气量高峰时,Methanosarcinaceae（甲烷八叠球菌）的物种相对丰度在三个不同温度的样本中分别达到了51.90%、79.43%和81.39%,而当发酵结束时,Methanosarcinaceae（甲烷八叠球菌）的物种相对丰度在三个样本中则变为了78.80%、58.68%和46.69%,说明在批量发酵中发酵温度越高,发酵结束时的Methanosarcinaceae（甲烷八叠球菌）所占比例越低,而Methanosaetaceae（甲烷鬃毛菌）的相对丰度除了30℃条件降低到8.47%外,其余温度条件分别升高到了25.50%和45.51%。在半连续发酵中,Methanosaetaceae（甲烷鬃毛菌）的相对丰度比较高,处于优势种群,相较于产气高峰时期在三个半连续发酵样本中33.23%、26.84%、45.71%的相对丰度,当发酵结束时,相对丰度变为50.86%、85.54%和7.78%,而次优势种群Methanosarcinaceae（甲烷八叠球菌）的相对丰度变为了12.64%、8.43%和81.45%。除了优势种群外,非优势种群的物种相对丰度随着批量发酵的结束而减少,而非优势种群的相对丰度却随着半连续发酵的结束而增加。（5）通过综合分析不同条件下的厌氧发酵系统在不同发酵阶段的微生物群落结构变化,可以得出厌氧发酵微生物和厌氧发酵系统间的相互关系,不同的微生物群落结构造成了不同的厌氧发酵产气效果,即使是同一种微生物,在不同发酵环境下、或者是批量发酵和半连续发酵之间、亦或是相同发酵条件下的不同发酵时期的相对丰度都并不相同,说明不同的环境条件选择不同的微生物为优势种群,反之,不同的优势种群又造成了不同环境下的产沼气效果差异。