隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，截至2019年底，我國(guó)剩余污泥產(chǎn)量已經(jīng)接近6000萬(wàn)t（含水率80%），預(yù)計(jì)2025年將會(huì)超過(guò)9000萬(wàn)t。污泥中含有大量的有機(jī)物、重金屬、病原菌等，成分復(fù)雜、含水率高、容易腐敗。2022年，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)在《污泥無(wú)害化處理與資源化利用實(shí)施方案》中提出，2025年實(shí)現(xiàn)城市污泥無(wú)害化處置率達(dá)到90%以上，大力推進(jìn)污泥能源資源回收利用。傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)剩余污泥的無(wú)害化和穩(wěn)定化，但是隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，其已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。

在當(dāng)前低碳背景下，厭氧發(fā)酵被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)剩余污泥資源化利用的重要手段，它通過(guò)將厭氧消化控制在酸化階段，從而將有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為高值產(chǎn)物，如揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）、乳酸、乙醇等，具有廣泛的應(yīng)用前景，如生物脫氮除磷、生物能源。其中，VFAs作為發(fā)酵過(guò)程中的重要產(chǎn)物之一，是化學(xué)產(chǎn)品合成的重要前體物質(zhì)，包括聚羥基烷酸酯（PHAs）、生物燃料等。近年來(lái)其也被用于單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)、香料合成等領(lǐng)域。同時(shí)，有研究表明剩余污泥厭氧發(fā)酵的碳回收率可達(dá)21.2%，對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。然而，由于剩余污泥生物降解性較差、水解效率較低，嚴(yán)重抑制了其單獨(dú)厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸效能。厭氧共發(fā)酵是一種新興的發(fā)酵策略，通過(guò)將2種或2種以上的有機(jī)廢物同時(shí)發(fā)酵以提高產(chǎn)酸量。厭氧共發(fā)酵克服了剩余污泥單獨(dú)發(fā)酵的缺陷，可以有效提升生物降解性和水解效率，同時(shí)還具有稀釋潛在有毒有害物質(zhì)，改變有機(jī)組成等優(yōu)點(diǎn)。

目前在剩余污泥厭氧共發(fā)酵研究中，主要通過(guò)加入餐廚垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物等有機(jī)固廢促進(jìn)共發(fā)酵產(chǎn)酸效能。然而，現(xiàn)有研究對(duì)剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸的機(jī)理以及優(yōu)化調(diào)控手段等缺乏系統(tǒng)性梳理和探討。因此，本文將綜合分析剩余污泥與其他有機(jī)固廢厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸效能，討論工藝參數(shù)對(duì)厭氧共發(fā)酵過(guò)程的影響，提出剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸的下游應(yīng)用（詳見(jiàn)圖1），并從能源與經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)剩余污泥厭氧共發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行展望，以期為剩余污泥厭氧共發(fā)酵技術(shù)的低碳化應(yīng)用提供參考。

圖1 剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸研究進(jìn)展總覽

低碳背景下，剩余污泥的資源化利用是實(shí)現(xiàn)污水處理廠(chǎng)有機(jī)固廢減污降碳協(xié)同增效的重要舉措。厭氧共發(fā)酵技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用的最有效手段之一。通過(guò)剩余污泥與其他有機(jī)固廢厭氧共發(fā)酵產(chǎn)生的高值產(chǎn)物（如揮發(fā)性脂肪酸等）可廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中，在實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用的同時(shí)，降低了碳排放。然而，現(xiàn)有研究主要聚焦在剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸效能的探討，在共發(fā)酵產(chǎn)酸的機(jī)理及優(yōu)化調(diào)控手段等方面缺乏系統(tǒng)性的總結(jié)與分析。因此，基于以往研究，系統(tǒng)分析了剩余污泥與餐廚垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物等共發(fā)酵產(chǎn)酸效能，討論了C/N值、pH值、溫度以及污泥停留時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)剩余污泥厭氧共發(fā)酵過(guò)程的影響，提出了剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸的下游應(yīng)用，并從能源與經(jīng)濟(jì)角度對(duì)剩余污泥厭氧共發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行了展望，以期為剩余污泥厭氧共發(fā)酵技術(shù)的低碳化應(yīng)用提供參考。

目前，國(guó)內(nèi)外研究主要聚焦剩余污泥和餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸過(guò)程。餐廚垃圾作為一種高生物降解性、非均質(zhì)、低堿度的有機(jī)固體廢棄物，其在厭氧共發(fā)酵過(guò)程中能夠提升底物的C/N值，促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)酸過(guò)程。同時(shí)，污泥的高緩沖能力能夠維持適宜pH值，防止產(chǎn)酸過(guò)程中pH值過(guò)低導(dǎo)致功能細(xì)菌代謝活性受到抑制。表1總結(jié)了剩余污泥與常見(jiàn)的餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸效能。與剩余污泥單獨(dú)發(fā)酵相比，剩余污泥和餐廚垃圾共同發(fā)酵的產(chǎn)酸量更高，且其產(chǎn)酸量與餐廚垃圾占比呈正相關(guān)。例如，Vidal-Antich等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)餐廚垃圾的占比從0%提高到50%時(shí)，總酸產(chǎn)量由95mg COD/gVS提高至489mg COD/gVS，該結(jié)果與Ma等的研究相近，均發(fā)現(xiàn)VFAs的產(chǎn)率隨著餐廚垃圾占比的提升而增加。該研究還發(fā)現(xiàn)，隨著餐廚垃圾的引入，產(chǎn)酸菌的豐度迅速增加，表明有機(jī)質(zhì)的引入為微生物提供了富足的營(yíng)養(yǎng)條件，從而提升了功能微生物的豐度，最終促進(jìn)了底物發(fā)酵產(chǎn)酸過(guò)程。同時(shí)餐廚垃圾中的易生物降解底物可能是共發(fā)酵產(chǎn)酸量的主要貢獻(xiàn)者。

表1 剩余污泥與餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵的產(chǎn)酸效能

餐廚垃圾的引入除了顯著提升共發(fā)酵體系的產(chǎn)酸量外，還會(huì)影響VFAs的組成。Vidal-Antich等的研究表明，剩余污泥與魚(yú)肉等富含蛋白質(zhì)的餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵產(chǎn)物以乙酸、丁酸為主，而與大米等富含碳水化合物的餐廚垃圾共發(fā)酵主要生成乙酸、丙酸、正丁酸。而Ma等的報(bào)道則和上述研究結(jié)果有很大不同，他們發(fā)現(xiàn)淀粉類(lèi)物質(zhì)會(huì)促進(jìn)丁酸和乙醇的生成，脂類(lèi)和蛋白質(zhì)則有利于丙酸和戊酸的合成，該結(jié)果由底物特性差異導(dǎo)致功能微生物分布差異所致。其中，淀粉含量高的原料會(huì)使得厭氧桿菌（Anaerobacillus）、梭菌（Clostridium）、雙芽孢桿菌（Amphibacillus）等微生物富集；而隨著原料中脂質(zhì)含量的增加，哈夫尼亞屬（Hafnia）、布羅絲菌屬（Brochothrix）和明串珠菌屬（Leuconostoc）豐度顯著提升。Bevilacqua等和Peces等的研究也得到了類(lèi)似結(jié)論，這也說(shuō)明了實(shí)際發(fā)酵產(chǎn)物預(yù)測(cè)的復(fù)雜性。此外，有研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，富含碳水化合物的食物垃圾作為共發(fā)酵底物時(shí)產(chǎn)生的VFAs量最高（順序?yàn)樾←?gt;玉米>大米>豆類(lèi)>肉類(lèi)），該結(jié)果可能是由于肉類(lèi)和豆類(lèi)相較于碳水化合物更難降解所致。因此，未來(lái)需要進(jìn)一步探究餐廚垃圾組分對(duì)剩余污泥厭氧共發(fā)酵的影響及作用機(jī)制。

隨著社會(huì)對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品需求的不斷增加，大量農(nóng)業(yè)廢棄物也隨之產(chǎn)生。與餐廚垃圾相比，農(nóng)業(yè)廢棄物中含有大量難生物降解物質(zhì)（如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等），水解速率較慢，單獨(dú)發(fā)酵效率低下。而剩余污泥中豐富的功能微生物將有助于提升農(nóng)業(yè)廢棄物的水解速率，從而促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)酸效能。已有文獻(xiàn)報(bào)道了水稻、玉米秸稈、指甲花植物以及黑麥草等多種農(nóng)業(yè)廢棄物與剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸的效能（表2）。例如，Yin等利用剩余污泥與富含木質(zhì)纖維素的生物質(zhì)（銀杏葉、草）共發(fā)酵評(píng)估中鏈脂肪酸的生產(chǎn)效能，發(fā)現(xiàn)己酸的產(chǎn)量顯著提升。其中，污泥與草共發(fā)酵時(shí)己酸產(chǎn)量最高（89.5mmol C/L），比各自單獨(dú)發(fā)酵分別提高了18.0%和41.7%；而污泥與銀杏葉共發(fā)酵時(shí)可產(chǎn)生63.8mmol C/L己酸，比單獨(dú)發(fā)酵分別提高了11.1%和1.03%。產(chǎn)酸效能提升不顯著原因可能是木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可以抵抗發(fā)酵過(guò)程中的酶促攻擊，從而降低自身水解以及生物降解速率。因此，農(nóng)業(yè)廢棄物在厭氧共發(fā)酵前通常需要經(jīng)過(guò)熱、堿、機(jī)械等預(yù)處理，其環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益還需進(jìn)一步評(píng)估。

表2 剩余污泥與農(nóng)業(yè)廢棄物厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸效能

為了解決上述問(wèn)題，細(xì)胞外氧化還原介質(zhì)（一種次生代謝物）被報(bào)道可以作為電子穿梭系統(tǒng)來(lái)改善功能酶的活性，從而提升木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的水解速率。指甲花作為一種富含碳水化合物的植物生物質(zhì)，其體內(nèi)含有豐富的基于醌基團(tuán)的細(xì)胞外氧化還原介質(zhì)，因此可以對(duì)剩余污泥共發(fā)酵產(chǎn)酸產(chǎn)生積極影響。Huang等研究發(fā)現(xiàn)，將剩余污泥與指甲花進(jìn)行共發(fā)酵處理時(shí)，VFAs產(chǎn)量約為剩余污泥單獨(dú)發(fā)酵的2.6倍。同時(shí)，當(dāng)指甲花的占比從25%增加到75%時(shí)，VFAs產(chǎn)量提升了1倍，進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)，指甲花酮（指甲花的次生代謝物）在發(fā)酵過(guò)程中能夠快速釋放到液相中并被有機(jī)質(zhì)吸附，隨后通過(guò)自身電子穿梭系統(tǒng)強(qiáng)化表面生物質(zhì)的水解和氧化，以此促進(jìn)發(fā)酵進(jìn)程。此外，指甲花酮甚至還能抑制發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷菌活性，從而減少發(fā)酵過(guò)程中VFAs的消耗。該結(jié)果也說(shuō)明了農(nóng)作物和一些植物的次生代謝物如酚、生物堿、萜烯、類(lèi)固醇等可能在促進(jìn)剩余污泥共發(fā)酵產(chǎn)酸方面具有一定潛力。

剩余污泥是一種含氮量高、生物降解性低的基質(zhì)，其C/N值通常為6~9。有研究表明將C/N值調(diào)節(jié)至20/1~30/1能夠提升厭氧發(fā)酵細(xì)菌的代謝能力。通過(guò)引入其他有機(jī)固廢有助于提升C/N值，從而促進(jìn)厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸。例如，Jia等研究剩余污泥與農(nóng)業(yè)廢棄物厭氧共發(fā)酵時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)C/N值為18/1、20/1、22/1時(shí)VFAs產(chǎn)量較高，與Rughoonundun等以及Xia等報(bào)道的最佳C/N值范圍一致。同時(shí)，在最佳C/N值條件下，蛋白質(zhì)和難降解碳水化合物（纖維素、木質(zhì)素）的降解程度更高，這可能是由于產(chǎn)酸功能酶在最佳C/N值下的活性更高所致。Chen等在利用餐廚垃圾作為厭氧共發(fā)酵底物時(shí)也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)酵系統(tǒng)的C/N值為22時(shí)，微生物和功能酶的代謝活性相對(duì)較高。此外，C/N值還會(huì)影響VFAs的組分分布。有研究發(fā)現(xiàn)，隨著C/N值的升高，發(fā)酵產(chǎn)物中丁酸比例顯著上升，而丙酸積累明顯下降。因此，C/N值是影響剩余污泥厭氧共發(fā)酵的關(guān)鍵參數(shù)，未來(lái)還應(yīng)進(jìn)一步探討C/N值對(duì)剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸的作用機(jī)制，從而有效調(diào)控產(chǎn)酸量和產(chǎn)物分布。

pH值是影響剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸量和產(chǎn)物組成的重要因素之一。Feng等探究了pH值對(duì)剩余污泥與餐廚垃圾共發(fā)酵產(chǎn)酸的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH值為8和9時(shí)VFAs產(chǎn)量最高，該結(jié)果可能與功能菌在該pH范圍內(nèi)代謝活性較高有關(guān)。Xin等則發(fā)現(xiàn)在氧化還原電位的作用下，pH值為6.5~7.5是剩余污泥厭氧共發(fā)酵的最佳產(chǎn)酸范圍。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)酵pH值控制在6~9時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)物以丙酸、乙酸和正丁酸為主；而當(dāng)pH值控制在10~11時(shí)，乙酸占比最高，該結(jié)果與Moretto等的研究一致，主要原因是pH會(huì)顯著影響發(fā)酵過(guò)程中微生物的活性及群落結(jié)構(gòu)。當(dāng)pH過(guò)低時(shí)，水解和酸化細(xì)菌的活性會(huì)受到強(qiáng)烈抑制，從而降低了VFAs生物合成效能。同時(shí)，上述研究也發(fā)現(xiàn)在pH6~8內(nèi)，剩余污泥與碳水化合物共發(fā)酵系統(tǒng)中，具有產(chǎn)乙酸和丙酸能力的微生物（梭狀芽胞桿菌（Clostridia）、β-變形桿菌（β-Proteobacteria）、擬桿菌（Bacteroidetes）等）顯著富集，而這些優(yōu)勢(shì)菌屬的形成將大大促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)酸過(guò)程�？傊�，中性和偏堿性pH值有利于剩余污泥共發(fā)酵產(chǎn)酸，然而由于發(fā)酵產(chǎn)物的酸性特質(zhì)，隨著發(fā)酵的進(jìn)行pH值會(huì)逐漸降低，因此需要大量化學(xué)物質(zhì)來(lái)維持中性或偏堿性條件。這不僅會(huì)提升操作成本和工藝復(fù)雜性，同時(shí)堿性化學(xué)物質(zhì)因其鹽度含量較高還可能限制發(fā)酵殘?jiān)�作為肥料使用。因此，未�?lái)還需要進(jìn)一步探究更多的pH調(diào)控方式。

溫度可通過(guò)影響生化反應(yīng)（如酶活性、微生物生長(zhǎng)、代謝速率等）以及物理化學(xué)過(guò)程（如傳質(zhì)、化學(xué)平衡、氣體溶解度等）等，從而影響共發(fā)酵產(chǎn)酸效能。Chen等結(jié)合模型分析探究了溫度對(duì)于剩余污泥與餐廚垃圾共發(fā)酵產(chǎn)酸的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)測(cè)結(jié)果均證實(shí)當(dāng)溫度為37℃時(shí)，系統(tǒng)可達(dá)最大VFAs產(chǎn)量692.40mg COD/g VS。Moretto等也發(fā)現(xiàn)，以餐廚垃圾作為共發(fā)酵底物時(shí)，中溫條件（35℃）下共發(fā)酵產(chǎn)酸量最高。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，溫度在20℃與35℃時(shí)主要產(chǎn)物為乙酸和丙酸，而當(dāng)溫度提升至50℃和60℃時(shí)，產(chǎn)物中乳酸占比相對(duì)較高。因此，通過(guò)控制剩余污泥共發(fā)酵過(guò)程中的溫度條件，可以有效調(diào)節(jié)產(chǎn)酸量和產(chǎn)物分布。盡管高溫條件有助于提升有機(jī)質(zhì)的增溶效率，但也會(huì)抑制部分種類(lèi)功能細(xì)菌的活性，從而影響共發(fā)酵產(chǎn)酸效能。因此，未來(lái)可進(jìn)一步探討中溫及低溫條件對(duì)于剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸的作用機(jī)制。

污泥停留時(shí)間（SRT），也稱(chēng)污泥齡，是指污泥從進(jìn)入反應(yīng)器到完全排出所需的時(shí)間，其影響著功能微生物群落平衡。Chen等發(fā)現(xiàn)在SRT為6d 時(shí)，剩余污泥和餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵可達(dá)最大的VFAs產(chǎn)量。Wu等的研究證實(shí)了相同的結(jié)論，并且發(fā)現(xiàn)SRT過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致VFAs發(fā)生進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，而SRT過(guò)短，則會(huì)導(dǎo)致有機(jī)物未被轉(zhuǎn)化成VFAs就已經(jīng)被排出。此外，在剩余污泥與農(nóng)業(yè)廢棄物共發(fā)酵體系中，Guo等發(fā)現(xiàn)在SRT為8d時(shí)，厭氧共發(fā)酵的VFAs產(chǎn)量達(dá)到最大值；同時(shí)系統(tǒng)中有機(jī)負(fù)荷隨著SRT的降低而增加，而發(fā)酵液中可溶性碳水化合物的濃度隨著SRT的降低而降低。因此，在剩余污泥厭氧共發(fā)酵過(guò)程中，通過(guò)優(yōu)化SRT可以有效提升VFAs產(chǎn)量。實(shí)際運(yùn)用中剩余污泥厭氧共發(fā)酵過(guò)程可能受到多種因素協(xié)同作用，未來(lái)仍需探究多種因素之間相互作用機(jī)制，從而更好地優(yōu)化調(diào)控工藝參數(shù)。

針對(duì)我國(guó)城鎮(zhèn)污水氮磷污染去除問(wèn)題，傳統(tǒng)污水生物處理工藝通常需要額外投加碳源以強(qiáng)化生物脫氮除磷效能。然而，常規(guī)投加的碳源（如葡萄糖）成本高昂，而厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的VFAs被認(rèn)為是污水生物處理的可替代碳源。圖2a為剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸強(qiáng)化污水廠(chǎng)生物脫氮除磷的路線(xiàn)。Pang等發(fā)現(xiàn)，剩余污泥厭氧共發(fā)酵系統(tǒng)的碳源釋放量可達(dá)1785.7mg/L，其中總可溶性碳源以乙酸為主（44.4%~83.9%），生物可利用碳的回收率可達(dá)38.0%，該結(jié)果充分體現(xiàn)共發(fā)酵液的生物可利用性。同時(shí)有研究表明，VFAs含量的升高可促進(jìn)微生物反硝化脫氮能力。而對(duì)于除磷工藝而言，以VFAs為碳源的生物除磷工藝比化學(xué)除磷工藝更具成本優(yōu)勢(shì)。相比于剩余污泥單獨(dú)發(fā)酵，共發(fā)酵顯著提升了VFAs產(chǎn)量，有助于進(jìn)一步推動(dòng)以VFAs作為碳源提升生物脫氮除磷效能，從而強(qiáng)化其在污水生物處理中的應(yīng)用前景。

圖2 剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸下游應(yīng)用

近年來(lái)，聚羥基烷酸酯（PHAs）作為一種新型環(huán)保材料備受矚目。由于其與傳統(tǒng)的衍生塑料在結(jié)晶度、抗張強(qiáng)度、熔點(diǎn)等方面的相似特性，以及本身具有的良好光學(xué)活性、壓電性及生物可降解性等，因而被認(rèn)為是傳統(tǒng)塑料的優(yōu)良替代品，然而高昂的生產(chǎn)成本限制了其推廣應(yīng)用。傳統(tǒng)的PHAs生產(chǎn)工藝通常采用純菌培養(yǎng)，該工藝對(duì)于滅菌要求高，后續(xù)加工處理還會(huì)進(jìn)一步提升生產(chǎn)成本。由于PHAs生產(chǎn)中約50%的成本來(lái)源于底物，因此利用VFAs作為PHAs合成的前體物質(zhì)成為經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的可行選擇（圖2b）。例如，Moretto等利用剩余污泥與餐廚垃圾厭氧共發(fā)酵產(chǎn)生的VFAs制備PHAs，結(jié)果表明與單獨(dú)發(fā)酵的上清液相比，共發(fā)酵的上清液有助于提升PHAs合成系統(tǒng)的碳負(fù)荷，從而提升了PHAs的積累量。Lanfranchi等通過(guò)將剩余污泥與蔬菜進(jìn)行共發(fā)酵，也發(fā)現(xiàn)共發(fā)酵液實(shí)現(xiàn)了高效的PHAs生產(chǎn)（0.37g/g）。因此，剩余污泥厭氧共發(fā)酵生成的VFAs可有效提升PHAs產(chǎn)量并降低合成成本，但其所帶來(lái)的環(huán)境影響仍需進(jìn)一步評(píng)估。

微生物燃料電池（MFC）是一種利用電活性微生物氧化有機(jī)物，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的新型低碳技術(shù)。在MFC中，微生物通過(guò)氧化有機(jī)物產(chǎn)生電子，電子通過(guò)外電路傳遞從而產(chǎn)生電能，同步實(shí)現(xiàn)了污染物降解和產(chǎn)能需求。有研究表明，將剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)生的VFAs用作MFC系統(tǒng)中的有機(jī)底物，是經(jīng)濟(jì)有效的選擇（圖2c）。例如，Chen等將剩余污泥與餐廚垃圾共發(fā)酵產(chǎn)生的發(fā)酵液用于MFC中，發(fā)現(xiàn)相比使用剩余污泥單獨(dú)發(fā)酵上清液，共發(fā)酵上清液作為底物時(shí)產(chǎn)電能力顯著提升，可能是由于共發(fā)酵上清液中乙酸含量較高，其被報(bào)道是MFC中電活性微生物的首選底物。Du等也發(fā)現(xiàn)當(dāng)剩余污泥和餐廚垃圾以1∶4（質(zhì)量比）的比例混合時(shí)，利用共發(fā)酵液的MFC系統(tǒng)的庫(kù)倫效率從6.1%提升到了31.3%。盡管將共發(fā)酵產(chǎn)生的VFAs用作MFC系統(tǒng)底物可以有效降低運(yùn)行成本，但是較低的產(chǎn)電效率限制了其進(jìn)一步推廣和發(fā)展，未來(lái)仍需進(jìn)一步優(yōu)化剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸效能以及MFC裝置結(jié)構(gòu)。

共發(fā)酵技術(shù)是提升剩余污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸效能的重要途徑。目前已開(kāi)展了剩余污泥和多種有機(jī)固廢厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸研究，包括餐廚垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物等。綜合分析已有研究結(jié)果，剩余污泥厭氧共發(fā)酵一般在中性pH值附近，SRT6~8d以及中溫條件下達(dá)到最大VFAs產(chǎn)量。然而由于不同底物性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)條件的差異，最佳發(fā)酵條件還需要通過(guò)進(jìn)一步確定。未來(lái)可以從以下方面進(jìn)行深入探究：

1）不同底物對(duì)剩余污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸的影響機(jī)制。共發(fā)酵技術(shù)的目的是為了提升系統(tǒng)的可生物降解性從而促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)酸過(guò)程，然而不同共發(fā)酵底物的組成成分、原生微生物群落等均不相同，因此需要深入探究不同底物對(duì)于污泥共發(fā)酵過(guò)程的影響機(jī)制，從而優(yōu)化調(diào)控污泥厭氧共發(fā)酵產(chǎn)酸效能。

2）全面解析剩余污泥厭氧共發(fā)酵各影響因素之間的相互作用關(guān)系。污泥厭氧共發(fā)酵過(guò)程受到多種因素的共同影響，目前大多數(shù)研究仍停留在單因素分析，各影響條件之間的相互作用關(guān)系尚不明晰。

3）綜合評(píng)估厭氧共發(fā)酵工藝與下游應(yīng)用相耦合的經(jīng)濟(jì)性和可行性。盡管目前針對(duì)共發(fā)酵產(chǎn)物應(yīng)用于生物技術(shù)和產(chǎn)品生產(chǎn)已開(kāi)展了相關(guān)研究，但是對(duì)于耦合工藝的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益仍缺乏全面系統(tǒng)評(píng)估。

陳銀廣，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授，主要從事污染控制與資源化的研究。以第一或通訊作者在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文100余篇；主持了國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家杰出青年基金、國(guó)家863等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目；2014年以來(lái)一直入選中國(guó)高被引學(xué)者榜單(環(huán)境類(lèi))；擔(dān)任《環(huán)境工程》編委、Water Research期刊Associate editor。