污泥厌氧发酵产酸机理及应用研究进展

李冬娜， 马晓军

(天津科技大学 轻工科学与工程学院， 天津 300222)

随着城市的发展和人民生活水平的提高，城市污水排放量也随之增加，而且污水成分日趋复杂。活性污泥因含有多种复杂的微生物体系，常被用来处理城市污水，在此过程中，经生化反应和沉降处理后会产生大量的剩余污泥，其中含有大量难以生物降解的人工合成的有机物、重金属、病原微生物[1]，若直接将污泥填埋或焚烧[2]，不仅是资源的极大浪费，也会对环境造成二次污染。污泥富含N、P、K等元素以及有机物和热量，可以作为一种资源加以利用，以污泥减量化和资源化为目的的研究逐步成为近年来人们关注的热点[3]。厌氧消化方法由于处理费用低、无危害，是目前应用最为广泛的污泥减量化、稳定化的处理方法，其中挥发性脂肪酸(VFAs)是污泥厌氧消化过程中产生的重要中间代谢产物，包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等。研究表明，这些产物不仅可以作为碳源去除污水中的氮和磷[4-5]，还可以用作底物生产甲烷和氢气等生物燃料，以及合成生物质可降解塑料聚羟基脂肪酸酯(PHAs)[6-7]。因此，在污泥厌氧消化过程中，将反应控制在发酵产酸阶段是实现污泥资源开发利用的最佳途径。近年来国内外学者利用废弃物，如餐厨垃圾、污水厂生产的剩余污泥和有机生活垃圾作为底物进行厌氧发酵生产VFAs，具有一定的参考价值。本文重点介绍了污水中污泥厌氧发酵产酸的代谢机理和微生物机理、影响因素及应用，以期为后续污泥厌氧发酵产酸获得高产量VFAs提供借鉴和参考。

1 污泥厌氧发酵产酸机理

1.1 污泥厌氧发酵产酸的代谢机理

污泥厌氧消化是在无氧条件下，污泥中的有机物质被微生物降解转化，从而使污泥达到减量化、稳定化的处理方法，是多种微生物参与的非常复杂的代谢过程，在该过程中，有机物既作为电子受体，同时也为微生物提供电子。如图1所示，污泥有机物厌氧消化过程存在3种基本理论说法，即两段论(Ⅰ)、三段论和四段论(Ⅱ)。两段论包括产酸阶段和产甲烷阶段[8]。产酸阶段是污泥有机物在水解细菌作用下，被水解为小分子的氨基酸、单糖和长链脂肪酸等有机成分，随后产酸菌利用水解产物进行厌氧发酵，生成乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等短链有机酸及醇类等。由于此阶段产生大量有机酸，导致pH值降低，因此称作酸性发酵阶段。产甲烷阶段是在产酸发酵后期，由于氨含量的增加，pH值会有所回升，为产甲烷菌创造了有利的生长繁殖环境(最佳pH值为7.2～7.5)，微生物将产酸阶段的产物短链有机酸和醇类进一步分解，生成CO2、CH4、NH3等。由于有机酸分解，使得系统中的pH值上升，因此称之为碱性发酵阶段。

图1 污泥有机物厌氧消化过程

随着厌氧消化技术的深入研究，研究者认为两段论不足以说明污泥厌氧消化的复杂过程。Bryant 等认为两段论中的“产甲烷菌”实际是由2种细菌共同组成的，一种细菌(产氢产乙酸细菌)首先将乙醇、丙酸、丁酸、戊酸等氧化为乙酸和H2，另一种细菌(产甲烷细菌——嗜氢产甲烷细菌)则利用H2和CO2产生CH4，因而Bryant提出了三阶段理论[9]，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。从图1可以看出，三阶段理论中增加了产氢产乙酸阶段，此阶段由发酵产酸后的产物在产氢产乙酸菌和同型产乙酸菌的作用下继续转化，生成乙酸、H2和CO2，同时同型产乙酸菌能促进乙酸形成甲烷。但此阶段的反应只有在乙酸浓度和溶液中氢分压较低时才发生，转化反应见式(1)～ 式(4)。第三阶段产甲烷菌利用乙酸脱羧分解生成甲烷或利用H2和CO2转化生成甲烷，转化反应见式(5)和式(6)。厌氧消化系统中，大多数的甲烷是由乙酸分解生成的，仅有少部分是由H2和CO2转化的。以上几个阶段是瞬时连续发生的，它们之间相互联系且相互影响，而且各个阶段的微生物种群由于阶段产物不同有明显的区别。随后又有研究报道将厌氧消化分为4个阶段：水解阶段[10]、产酸阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。但在实际的厌氧消化过程中，即使严格控制工艺条件，水解和产酸阶段也无法明显区分，所以目前广泛采用的是较为全面的三阶段理论。

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1.2 污泥发酵产酸的微生物机理

1.2.1水解发酵产酸菌 根据污泥厌氧消化三阶段理论，参与的厌氧微生物主要有发酵产酸菌、产氢产乙酸菌及同型产乙酸菌、产甲烷菌。污泥厌氧水解发酵是由多种发酵细菌协同合作完成的，最主要的两大菌属为拟杆菌属(Bacteroides)和梭状芽孢杆菌属(Clostridium)。发酵产酸菌主要包括梭菌科(Clostridiaceae)、链球菌科(Streptococcaceae)、芽孢乳杆菌科(Sporolactobacillaceae)产芽孢细菌[10-11]。厌氧菌群的结构是由发酵底物成分决定的：以碳水化合物为底物的菌群体系以厌氧的梭状芽孢杆菌属为主；以蛋白质为底物的菌群体系以梭菌属和消化链球菌属(Peptostreptococcus)为主；以脂肪为底物的菌群体系以弧菌属(Vibrio)为主。由于微生物菌群结构及底物成分不同，发酵产酸的最终产物组成也不同，研究显示，发酵产酸形式主要有乙醇型发酵、丙酸型发酵和丁酸型发酵等。乙醇型发酵的微生物优势菌群主要为拟杆菌属、发酵单胞菌属(Zymomonas)及梭状芽孢杆菌属等；丙酸型发酵的微生物优势菌群主要为丙酸杆菌属(Prpooinibacteruim)；丁酸型发酵体系中，丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridiumbutyricum)为具有优势的微生物产酸菌群；对于混合型发酵体系，微生物优势菌群主要为志贺氏菌属(Shigella)、埃希氏杆菌属(Escherichia)、沙门氏菌属(Salmonella)、变形杆菌属(Proteus)和假单胞菌属(Pseudomonas)。

1.2.2产氢产乙酸菌 不同于水解发酵产酸菌，产氢产乙酸菌只能利用挥发性脂肪酸(丙酸、丁酸、戊酸、乳酸)和醇类等作为碳源，将其氧化分解为乙酸、H2和CO2。此阶段只能在氢分压非常低的条件下才能正常进行，否则会对产氢产乙酸的代谢活动产生抑制。因而产氢产乙酸菌也被称为互营产乙酸细菌，产生的氢只有经耗氢产甲烷菌等细菌消耗后，才能促进反应顺利进行。目前主要的产氢产乙酸细菌多为互营单胞菌属(Syntrophomonas)、互营杆菌属(Syntrophobacter)、互营肉毒梭菌属(Syntrophobotulus)、暗生孢菌属(Pelospora)等，主要是兼性或绝对厌氧菌。同型产乙酸菌合成乙酸时利用的底物为CO2和 H2，合成乙酸得率较低，仅为4%左右[12]。同型产乙酸菌可分为以伍氏醋酸杆菌(Acetobacteriumwoodii)为代表的Na+依赖性同型产乙酸菌和以热醋穆尔氏菌(Moorellathermoacetica)为代表的H+依赖性同型产乙酸菌两类[13]。

1.2.3产甲烷菌 产甲烷菌主要利用产氢产乙酸菌的产物(乙酸和H2/CO2)转化生成CH4，使反应继续进行。参与的微生物主要为乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌。厌氧消化反应中，中间产物乙酸是生成CH4的最主要基质，具体的生成反应见反应式(5)，此阶段的微生物是绝对厌氧菌。研究表明，约70%的CH4是乙酸的氧化脱羧分解得到的。

2 污泥厌氧发酵产酸的影响因素

2.1 预处理技术

近年来，为了提高VFAs产量，国内外学者对污泥预处理工艺进行了大量研究。张闻多等[14]研究了3种碱对剩余污泥热碱预处理效果以及厌氧发酵产酸的影响，结果显示：氢氧化钠的预处理效果优于混碱和过氧化钙，处理后污泥中溶解性化学需氧量(SCOD)是预处理前的8.45倍，水解率达到64.26%；但使用过氧化钙进行预处理获得的总挥发性脂肪酸(TVFAs)的平均质量浓度最高，为7.93 g/L，产酸率(以 COD计)为 273.93 mg/g，且总酸中乙酸的量达到60.35%。Duan等[15]对比了氢氧化铵(AH)、硫酸(SA)和热辅助碱(TA)3种典型的预处理方法对以酱油渣(SSR)为碳源的废活性污泥生产VFAs的影响，结果表明：AH预处理后污泥水解率(以COD计)高达4 449 mg/d，比TA和SA预处理高出1.12～1.23倍，比未经预处理的污泥水解率高7.8倍，同时，VFAs的产量为401.2 mg/g。Luo等[16]采用铁活化过硫酸盐(PS/Fe)处理活性污泥进行厌氧发酵产酸，在较短的发酵时间内，乙酸的产量显著增加，表明PS/Fe可以加速水解产酸过程，并抑制了甲烷的产生。

Hallaji等[17]就游离亚硝酸(FNA)和Fenton两种预处理方法相结合与单种方法对混合污泥厌氧消化的效果作了比较研究，结果显示：与单用FNA和Fenton预处理(产甲烷率分别为25%和27%)相比，联合预处理(产甲烷率达72%)可显著提高甲烷产量，同时联合预处理对COD的去除率达59%。Park等[18]对纸浆厂的废活性污泥离心浓缩后，进行了碱性和超声波联合预处理，经预处理后，挥发性固体(VS)和COD比未处理的污泥增加3～14倍。Hassan等[19]采用热化学预处理方法，将玉米秸秆与污泥共同厌氧消化处理，使得木质纤维原料降解率高达45%，COD去除率为67.74%。Ruffino等[20]对碱和混合热碱(NaOH和Ca(OH)2)预处理改善厌氧消化的效果进行了初步研究，结果表明：NaOH在污泥崩解和COD释放中的表现优于Ca(OH)2。近几年来发展起来的湿法氧化预处理工艺被认为是处理有机物浓度高的废液、泥浆和污泥的理想方法，而且不会产生N2O、SO2、盐酸、二噁英等有害物质，其中复杂的有机物部分溶解，从而产生可生物降解的COD[21-22]。

许多学者还研究了在湿法氧化过程中使用催化剂来提高增溶效率[23]。Urrea等[24]研究发现使用催化剂可促使污泥中的难溶化合物更易溶解，并可确保温和的操作条件。其他预处理方法还有热、超声波、微波及多种方法结合使用等。一些有关污泥预处理的研究概况如表1所示。

表1 污泥预处理方法的研究概况

结合表1，从以上研究看，目前对污泥的预处理技术大多倾向于提高污泥中有机质的增溶效率或提高甲烷产量，也有研究是为了提高污泥厌氧发酵时的水解速率，从而促进发酵产酸顺利进行。

2.2 底物种类

底物种类对污泥厌氧发酵产酸也有重要影响。国内外研究较多的底物主要包括有机废水、污泥和餐厨垃圾等。Wang等[32]分别以好氧活性污泥和厌氧活性污泥为接种物，对餐厨垃圾进行厌氧发酵产酸。研究结果表明：厌氧活性污泥对水解有明显的促进作用，pH值为6、发酵4 d和20 d后，挥发性脂肪酸(VFAs)产量(以挥发性悬浮物质量计)分别为0.482 和0.918 g/g，其中以丁酸为主。Wainaina等[33]使用一种新型厌氧浸没式膜生物反应器，对餐厨垃圾进行厌氧发酵，在未控制pH值的条件下，获得了0.54 g/g的高产量VFAs。Lee等[34]等利用棕榈油磨坊污水(POME)在中温(30和40 ℃)和高温(55 ℃)下进行产酸发酵生产VFAs，中温条件下的VFAs生成量明显优于高温条件下的VFAs生成量，30和40 ℃下的VFAs生成量均为48%，55 ℃下的VFAs生成量仅为7%。Janke 等[35]将酿酒厂产生的废弃甘蔗渣制成滤饼作为底物，研究NaOH预处理量对其厌氧发酵产酸过程的影响，发现当 NaOH 预处理量(以底物质量计)为0.06 g/g时可大大提高水解效率，同时VFAs产量增加了37%，其中主要成分为正丁酸和乙酸。

杨瑾等[36]还探究了餐厨垃圾中葡萄糖和甘油的发酵产酸方式，结果显示：葡萄糖更易被分解，且产酸量为6.2 g/L，高于甘油的4.5 g/L，主要以丁酸为主。赵宋敏等[37]则发现餐厨垃圾与活化后活性污泥接种体积比4 ∶1时，厌氧发酵产生VFAs的产量最大，为15.13 g/L。总的来说，不同的底物对水解酸化速率有很大影响，从而影响产物VFAs的含量及酸种类分布。

2.3 pH值

2.3.1酸性发酵 研究发现，pH 值是污泥厌氧发酵产酸过程中最重要的影响因素之一。产酸发酵细菌对 pH值的适应性较广泛，即使在酸性条件下，仍然能够发酵产酸，生成VFAs[38]。此外，同一产酸发酵细菌由于环境pH值不同，生长繁殖的速率和代谢途径均可发生改变，进而累积不同种类的代谢产物。因此，虽然厌氧发酵产酸过程可在pH值为 3.0～11.0 范围内进行，但是不同的pH值条件会导致酸化产物的种类和含量不同。一些国内外学者认为污泥发酵产酸在酸性条件下更易进行。朱凤霞等[39]研究了酸/碱2种启动模式下污泥停留时间对污泥水解产酸特性的影响，结果显示：采用酸性启动(pH值6.0)，污泥停留时间保持6 d，水解酸化液中SCOD、 VFAs最高为6 235.8、 1 683.5 mg/L，比碱性启动模式(pH值10.0)分别提高了21.4%、 37.5%。Calero等[40]考察了pH值(5、 5.5和6)对乳清发酵产酸的影响，得出pH值为6、污泥停留时间10 d时，酸化程度达到85%，随着pH值升高，乙酸和丙酸含量增加，而丁酸和戊酸含量减少。Fang等[41]在不控制酸碱度和控制酸碱度(pH值4～8)条件下对淘米水的发酵特性进行了研究，当pH值从4升到8时，主导脂肪酸由丁酸变为丙酸，当由酸性变为碱性时，占主导地位的乙酸、丁酸等偶数脂肪酸转变为丙酸、戊酸等奇数脂肪酸，当pH值为8时，奇数和偶数脂肪酸的比例为1 ∶1。Yarimtepe等[42]研究发现pH值为5.5时，橄榄研磨厂废水发酵可获得2 7000 mg/L 的VFAs产量，酸化率为68%，乙酸比例最高。

Cysneiros等[43]研究pH值对厌氧发酵过程产酸效率的影响发现，当 pH值控制在 6.5 左右时，VFAs 的产量是对照组(不控制pH值)的 1.5 倍左右，并且以丁酸和乙酸为主。Xiong等[44]以酸性、中性和碱性条件下的浸出床反应器为研究对象，对食品垃圾发酵过程进行了研究，结果发现：在14 d的反应时间内，在pH值7条件下，以最小的混合量可以获得87%的最高固体还原率；在pH值7下，VFAs的质量浓度增加到28.6 g/L，而在pH值为6时，最高的丁酸为16 g/L，此时VFAs的质量浓度为24.3 g/L。

2.3.2碱性发酵 研究者们对污泥厌氧发酵产酸是处于酸性还是碱性条件下更有利一直存在争议，所以在研究酸性条件对厌氧产酸影响的同时，也有大量研究考察了碱性条件的影响。目前较多研究认为碱性条件可以有效提高污泥厌氧产酸的效率及产量。Lin等[45]研究了pH值对铝污泥水解和VFAs产量的影响结果发现：在污泥水解和后续的VFAs生产中，将pH值调整到8.0和10.0之间比调整到2.0和6.0之间更有效，初始pH值为10.0时，VFAs的产量可达275 mg/g，比对照组(不调节pH值)提高了46%。Li等[46]对碱性发酵过程中VFAs的积累规律进行了研究，结果表明：乙酸占VFAs总量的84%，因为大多数微生物都能产生乙酸。Esteban-Gutierrez等[47]研究了pH值对污水污泥、酿酒厂废水产VFAs的影响，得到产酸最佳pH值为9，并在高温(55 ℃)和碱性条件下，对农产品废弃物和污泥进行共发酵，使VFAs的质量浓度提高了1.7～2倍。

张娟[48]研究初始pH值对皂苷强化污泥产酸时发现，pH值为11时可加速污泥的水解速率，抑制甲烷产生，产生的VFAs为2 149 mg/L。张晶晶等[49]分别研究了酸性、中性和碱性条件下，纺织印染污泥厌氧发酵产VFAs的发酵类型，结果显示碱性条件有利于有机酸的发酵，pH 值为10是厌氧发酵产酸并累积乙酸的最佳值，该条件下乙酸和总酸的质量浓度最高，分别为8.21和14.08 g/L，同时乙酸和总酸产率也达最高，为34.97%和 75.72%。曾薇等[50]研究pH值对污泥水解酸化溶出物及微生物群落结构影响时发现，pH值为10.0时VFAs的质量浓度最高(4 156.4 mg/L)，其中乙酸是主要产物，占VFAs总量的52%。

从以上研究可看出，污泥厌氧发酵的最佳pH值并不相同，酸性、中性和碱性都可能促进厌氧产酸效率，提高其产量，所以针对不同的污泥种类、不同的产酸条件所需的最优pH值不同。

2.4 发酵温度

温度是影响微生物生命代谢活动的最主要因素，研究表明：厌氧水解酸化细菌可在低温(15～20 ℃)、中温(30～35 ℃)和高温(50～60 ℃)，甚至更高的温度(100 ℃)下生存，而且温度越高，对厌氧水解有机物的溶出及生成越有利，还可以缩短VFAs的累积时间。

Esteban-Gutierrez等[47]研究了温度(35～55 ℃)对污水污泥和酿酒厂废水发酵产酸的影响，结果表明：温度为55 ℃、pH值为9时，污水污泥发酵产乙酸的产率为30%～65%；酿酒厂废水发酵产丁酸的产率为60%。Ferreiro等[51]在考察温度对初沉污泥水解发酵的影响时发现，随着温度的升高，溶解性COD和VFAs的产量都有所增加，此外，温度对VFAs的分布也有一定的影响，对于相同的碳源质量浓度(约5 g/L)，当温度由10 ℃升至35 ℃的过程中，乙酸含量逐渐升高，丙酸含量逐渐下降，丁酸含量基本不变。Han等[52]研究了温度(25～45 ℃)对食品废弃物循化废水发酵产酸的影响，得出在最佳工艺条件下，获得的产酸量为0.4 g/g，对挥发性悬浮固体(VSS)、碳水化合物、蛋白质和脂质的最大降解率分别为47.5%、 92.0%、 17.7%和73.7%。Cai 等[53]比较了21、 35和60 ℃时剩余污泥发酵的VFAs 产量，研究发现：在污泥厌氧发酵过程中，温度越高，VFAs 产量越大，在碱性条件下，高温缩短了 VFAs 生产的时间，这是由于较高的温度加快了生物适应阶段。解竞等[54]考察了温度对超声波与碱联合促进污泥发酵产酸的影响，结果发现：在10～37 ℃时，VFAs的产量随着温度的升高而增加，10 ℃时VFAs产量为1 078 mg/L， 37 ℃时VFAs产量增加到3 705 mg/L；而当温度升高到55 ℃时，VFAs 产量反而下降至2 469 mg/L。这是因为水解酶的活性随着发酵温度的升高而逐渐增强，温度的升高有利于污泥中大分子有机物向小分子有机物的转化，同时与产乙酸、丙酸和丁酸密切相关的产酸酶的活性均在37 ℃时最高，继续升温至55 ℃时各产酸酶活性较37 ℃时大幅度下降。综上所述，较高的温度虽然可以缩短发酵产酸过程中VFAs的累积时间，提高其产量，但当温度超过37 ℃时，会浪费加热设备的运行费用，增加成本。因此，发酵产酸过程中一般不采用高温来增加产酸量。

3 污泥厌氧发酵产酸的应用

污泥厌氧发酵产酸可作为微生物的能量和碳源，用于生物脱氮除磷、生物能源和生产可生物降解的聚羟基脂肪酸酯(PHAs)。

3.1 合成PHAs

PHAs是一种可生物降解的塑料类材料，可以用来代替石油衍生塑料。开发合适的底物是优化PHAs合成量同时降低合成费用的关键。表2列出了不同底物合成PHAs的能力，从表2看出，不同来源的碳源底物用于合成PHAs可为微生物提供丰富的营养，所以使用有机混合碳源合成PHAs是最佳的选择。

表2 不同底物合成PHAs的能力概况

1)以生物量计calculated by biomass; 2) PHB：聚3-羟基丁酸酯 poly-3-hydroxybutyrate; PHV:聚3-羟基戊酸酯 poly-3-hydroxyva lerate; P3H2MV:聚3-羟基-2-甲基戊酸酯poly-3-hydroxy-2-methylpentanoate

利用VFAs合成PHAs可分为3个阶段：1) 污泥厌氧发酵产酸阶段； 2) 通过盛宴和饥荒周期对污泥进行动态驯化，富集具有合成PHAs能力的微生物； 3) 在分批条件下合成PHAs。Campanari等[55]将橄榄油工厂废水在最佳条件(温度25 ℃， pH值7)下发酵产酸，获得的VFAs为乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸和戊酸的混合酸，质量浓度为6.8 g/L，将VFAs作为合成PHAs的底物，PHAs的产量(以COD计)为532 mg/g。Hao等[56]以戊酸占优势的污泥水解液为基质，通过富集培养，提高了3-羟基戊酸酯(3HV)和3-羟基-2-甲基戊酸酯(3H2MV)单体的比例，PHAs质量分数为50%。Valentino等[57]以初沉污泥发酵产酸，产生的VFAs(10% COD)用于合成PHAs，PHAs的产量(以COD计)为230 mg/g。Zhang等[58]以食品废弃物和剩余污泥发酵液为碳源合成PHAs，在pH值为7、发酵10 d条件下，可获得26 540.75 mg/L的VFAs，通过控制发酵液VFAs中乙酸、丁酸等偶数酸与丙酸、戊酸等奇数酸的比例，合成的PHAs中聚3-羟基戊酸酯(PHV)可以控制在22%～30%。

3.2 生物能源

沼气是污泥厌氧消化阶段的最终产物，沼气是甲烷和CO2的气体混合物，由于厌氧消化过程复杂，当VFAs浓度保持在一定范围内，可促使反应向产甲烷阶段进行，但若VFAs浓度超过系统缓冲能力时，会导致系统酸化，使产甲烷菌受到抑制[64]，所以为了避免由于VFAs的积累导致此种情况发生，一般采用两级消化系统。Li等[65]研究了添加氧化锰改性剂(MBC)对污泥厌氧消化产甲烷的影响，结果表明：MBC可以提高中间产物VFAs产甲烷和降解能力，累计产甲烷量比未添加MBC的对照组提高了121.97%。另外，生物能源H2也可在污泥厌氧发酵产酸过程中获得，H2是理想的可再生能源之一，被认为是未来最具发展前景的燃料[66]。Jiraprasertwong等[67]以木薯废水为研究对象厌氧消化产甲烷和产氢，得出在最佳COD为15 kg/m3条件下，系统分别获得最高的产甲烷量(0.328 mL/g)和产氢量(0.43 mL/g)。同时发现三级厌氧消化系统在最佳COD负荷率和总能量产量方面的工艺性能明显高于单级和两级厌氧工艺。

3.3 污水的脱氮除磷

近年来，有研究将厌氧水解产物VFAs作为外加碳源去除废水中的生物营养物(脱氮除磷)。由于废水中的碳浓度较低，为了实现反硝化过程，需要外加碳源。目前通常使用甲醇、乙醇和乙酸盐等提高脱氮除磷效果，但成本较高，所以可将发酵产生的VFAs作为外加碳源代替传统有机碳源。大量研究也证明了VFAs作为反硝化碳源可有效提高反硝化效率去除氮和磷[68-69]。Tang等[70]将餐厨垃圾在高温下厌氧发酵用于脱氮除磷，在序批式反应器中，部分功能微生物选择性富集，显著提高了脱氮效率(约90%)。此外，通过好氧-厌氧过程实现磷酸盐的积累，达到了较高的除磷效率(98%以上)。Shao等[71]利用废污泥碱性发酵液作为外加碳源进行生物脱氮，结果表明：C/N为7，水力停留时间8 h时，出水硝酸盐的去除率为96.4%，同时发现反硝化过程中，对VFAs的利用率高于蛋白质和碳水化合物。Zheng等[72]对厨房污水进行碱性发酵用于脱氮除磷，生成的VFAs为66.3%，丙酸与乙酸的比例为0.86 ∶1，相比传统碳源乙酸，VFAs对总氮和总磷的去除率分别由69.6%增加到78.2%， 88.4%增加到95.2%。

4 结语与展望

近年来，关于污泥厌氧发酵产酸技术的研究受到了越来越多研究者的关注，大多研究主要集中在对发酵产酸工艺条件和产酸类型的探讨，目的是为了获得最大产酸量，提高产酸效率。由于污泥厌氧发酵产酸受到诸多因素影响，如与污泥种类、污泥性质、发酵反应器构造、预处理技术等有关，因此得到的最佳发酵产酸条件也不同，这为后续不同发酵条件下获得更多种类的VFAs提供了理论参考。然而，目前污泥厌氧发酵产酸也存在一定的问题和难点，如不同底物由于有机成分不同，导致酸化效率有所差异；此外，通过控制底物种类、pH值、温度等因素影响产酸量的同时，也会影响产酸类型和产物种类，因此分析不同底物的酸化效率差异原因和通过控制各个因素进行定向发酵产酸，实现总 VFAs中各种酸比例的调控是今后值得研究的方向。