随着我国污水处理设施不断完善，市政污泥处理处置形势日益严峻。在众多污泥处理方法中，污泥厌氧消化工艺被认为是现代污水处理厂的重要组成部分。然而由其产生的消化污泥含有较高的挥发性脂肪酸等弱稳定有机质，表现出较强的植物毒性，限制了污泥后续的土地及资源化利用，仍需进一步的稳定化处理。本项目针对厌氧消化污泥资源化利用研究尚不深入的现状，首先阐明了厌氧消化污泥的理化分子特性及微生物种群组成，进而探讨了好氧堆肥深度处理厌氧消化污泥的工艺性能，并从辅料添加类型和比例等方面优化了相关参数，在此基础上揭示了厌氧消化污泥中弱稳定有机质在好氧堆肥深度处理过程中的降解转化特征，以及在此过程中微生物群落演替规律，可为厌氧消化污泥资源化利用提供重要的理论支撑。基金标注的相关论文10篇，其中第一作SCI 5篇，通讯作者SCI 3篇，最高IF 6.942；申请发明专利两项，授权发明专利1项。 2100433B

经厌氧消化后污泥仍含有许多弱稳定化合物，限制了污泥后续的土地及资源化利用，仍需进一步稳定化处理。许多研究证实采用好氧工艺可强化厌氧消化污泥的深度稳定，减少污泥量，然而对其稳定机理尚无系统研究。污泥经厌氧消化处理后有机物和微生物组成发生了显著变化，必然存在特有的好氧稳定机制。本项目以弱稳定化合物为主要研究对象，首先采用多种光谱和质谱技术，分析好氧处理前后厌氧消化污泥中各物质的变化情况，以阐明弱稳定化合物的化学特征和含量分布；然后基于平行因子法、二维相关光谱分析和稳定同位素标记法，探讨好氧稳定过程中弱稳定化合物的迁移转化规律，并以类腐殖质为代表，研究此过程中稳定化物质的形成规律；最后采用高通量测序和定量PCR技术，探讨好氧稳定过程中微生物群落结构和种群密度变化，并结合多元回归分析，探究微生物群落演替与弱稳定化合物深度稳定的作用关系。本项目的实施对厌氧消化污泥深度稳定技术的发展具有重要理论意义。

与单一的厌氧法、水解法和好氧法相比，组合工艺具有以下主要优势：厌氧工艺能去除废水中大量的有机物和悬浮物，使与之组合的好氧工艺有机负荷减小，好氧污泥产量也相应降低，整个工艺的反应容积小得多；厌氧(水解)工艺作为前处理工艺能起到均衡作用，减少后续好氧工艺负荷的波动，使好氧工艺的需氧量大为减少且较为稳定，既节约能源又方便工业上的实际操作；厌氧(水解)工艺作为前处理工艺能明显改善废水的可生化性，使废水更顺利地经历好氧生物处理过程；在一些组合工艺中，好氧处理过程对厌氧(水解)代谢物的降解也有效地推动了有机物厌氧(水解)处理过程的进行。因此，与单一工艺相比,组合工艺对废水的处理效率更高 。2100433B

厌氧法通过水解菌、酸化菌和产甲烷菌等厌氧性细菌的共同作用，经过水解、产酸和产甲烷3个阶段将有机物最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。与水解法相比，这种从大分子有机物到小分子无机物的连续生物降解过程更利于高浓度有机废水的处理。同时，厌氧法具有剩余污泥少、能耗小、成本低、负荷高、去除有机物的绝对量大、能产生可利用的甲烷气等优点。厌氧法的反应时间较长，因为产甲烷阶段是整个厌氧生物处理过程的限速阶段。废水中难降解的有毒物质(如重金属、氯仿等)和环境因素(如温度、pH等)的影响很容易使产甲烷菌的生长受到抑制，再加上该菌又是严格厌氧的，所以厌氧法的第3个阶段往往会受到各种条件的限制而难以进行，即使可以进行也要求相对长的停留时间，使整个厌氧生物处理过程需要的反应时间比水解过程多得多。一般情况下，经厌氧法处理后的废水COD高于好氧法废水，原则上仍需后处理才能达到国家污水排放标准。

好氧法由于有氧作为氢接受体，有机物的分解比较彻底，释放的能量多，故有机物转化速率快，废水能在较短的停留时间内获得高的COD去除率。好氧法的不足之处在于：受供氧限制，它一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，且曝气能耗较高。同时，好氧法无法处理含难降解高分子有机物的废水，高分子有机物因相对分子质量较大，不能透过细胞膜，因此不能被好氧菌直接利用 。