【摘 要】
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城市污水处理过程中会产生大量副产物剩余污泥。厌氧消化被广泛应用于污泥减量化、资源化和无害化处理,污泥厌氧发酵产物目前主要是沼气和短链脂肪酸（Short chain fatty acids,SCFAs）。通过基于微生物逆β氧化途径的碳链延长反应可将SCFAs转化成附加值更高的中链脂肪酸（Medium chain fatty acids,MCFAs）。MCFAs能量密度更高,疏水性更强,更易于从发酵体
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城市污水处理过程中会产生大量副产物剩余污泥。厌氧消化被广泛应用于污泥减量化、资源化和无害化处理,污泥厌氧发酵产物目前主要是沼气和短链脂肪酸（Short chain fatty acids,SCFAs）。通过基于微生物逆β氧化途径的碳链延长反应可将SCFAs转化成附加值更高的中链脂肪酸（Medium chain fatty acids,MCFAs）。MCFAs能量密度更高,疏水性更强,更易于从发酵体系中分离,因此污泥厌氧发酵产中链脂肪酸极具研究价值和工业应用潜力。针对污泥厌氧发酵产MCFAs的效率有待于提高,污泥厌氧发酵一步法产MCFAs的工艺有待于开发优化,混合菌群厌氧发酵产MCFAs的微生物机理不明确等问题,本论文研究了污泥厌氧发酵产己酸工艺过程的生物强化,采集不同来源样品进行碳链延长产己酸混合菌的富集筛选和生长条件优化,然后将转化率最高的碳链延长富集物与产SCFAs菌群复配,继而构建污泥厌氧发酵产己酸的复合微生物进行应用效果试验,最后将富集物接种至连续流UASB反应器,研究了污泥发酵液碳链延长产己酸的运行效果。研究结果可为有机废物厌氧发酵产中链脂肪酸提供参考和指导,对有机废物资源化利用具有重要的研究价值和指导意义。主要研究结果与结论如下:（1）从动物瘤胃、厌氧反应器、自然水体、白酒窖泥等厌氧环境样品富集得到了碳链延长微生物,其中牛瘤胃物来源的富集物产己酸效率最高。p H值为7,乙醇/乙酸摩尔比为6:1,乙醇/丁酸摩尔比为1.5:1,顶空无H2累积时适合该碳链延长富集物合成己酸。富集后细菌群落组成相似度更高,其中碳链延长密切相关的细菌主要为Clostridium（梭菌）属,功能预测结果显示3-羟基丁酰辅酶A脱水酶、乙酸辅酶A转移酶可考虑作为后续判断微生物群落碳链延长的功能指标。（2）将碳链延长富集物和产SCFAs菌群复配,构建复合微生物用于污泥一步法厌氧发酵产己酸的生物强化。碳链延长富集物的添加可显著提升污泥厌氧发酵产己酸的效率,乙醇作为电子供体是产己酸的必要条件,热碱预处理能大幅提高污泥厌氧发酵产酸的效率。污泥发酵产SCFAs和碳链延长反应依次先后进行有利于己酸产量增加。复合微生物厌氧发酵热碱预处理污泥第7天加入12 g/L乙醇,得到了本研究中最大的己酸浓度8.99 g/L。活性炭和纳米零价铁的添加可进一步强化污泥厌氧发酵产己酸。保持复合微生物功能菌群的稳定性是生物强化污泥厌氧发酵高效稳定产己酸的关键。（3）接种碳链延长富集物至连续流UASB反应器运行污泥发酵液碳链延长合成己酸的工艺。在污泥发酵液进水阶段,发酵上清液s COD为20000 mg/L,乙醇/乙酸比为3:1,p H值为7,HRT为2d时,得到己酸最高浓度为3.94 g/L。反应器运行生物强化过程中会受产甲烷菌和水解发酵菌的影响从而导致己酸产率下降,可通过添加2-溴乙基磺酸钠（BES）抑制产甲烷作用恢复反应器的产己酸性能,降低进水p H至5.5和去除污泥发酵液中水解发酵菌也可恢复产己酸性能。
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