近年来,我国餐厨垃圾产量日益增长,在能源化需求的推动下,厌氧消化技术成为餐厨垃圾减量化、无害化、资源化最主流的技术,但传统厌氧发酵技术在高有机负荷(OLR)下易出现功能微生物流失问题。脂质是餐厨垃圾的重要组成成分,与碳水化合物和蛋白相比具有更高的产甲烷潜能,但高浓度的脂质会吸附并覆盖在微生物表面,在传统厌氧反应器中会引起更严重的污泥流失问题。而厌氧膜生物反应器(An MBR)能够有效分离HRT和SRT,从而实现功能微生物的高效截留,用于处理高脂质餐厨垃圾具有一定技术优势,但过程中出现的LCFAs积累以及膜污染问题仍旧是阻碍其进一步推广的瓶颈。目前,An MBR用于处理高含油餐厨垃圾的研究仍旧有限,因此,本研究采用外置式An MBR,研究了不同含油率下An MBR处理高脂质餐厨垃圾的产甲烷性能、稳定性能,探明了含油率对An MBR膜污染特性以及微生物群落演替、代谢的影响,为An MBR处理高脂质餐厨垃圾的实际应用及含油率的调控范围提供理论支撑。主要得到如下结论:(1)随着含油率由0%升高至5%,AnMBR系统中的甲烷产率从0.290升高至0.375L-CH_4/g COD,脂质降解率达到最高至78.19%,而COD去除率一直维持在99.24%左右;当含油率进一步升高至8%后,甲烷产率、脂质降解率小幅降低,COD去除率也降至97.40%,系统对回收甲烷的能力降低。而系统稳定性随含油率升高明显降低,VFAs、LCFAs浓度不断升高,至含油率为8%时,VFAs、LCFAs积累浓度分别达到1967.00、999.68mg COD/L,氨氮降低至1100mg N/L,碱度降低至6200mg Ca CO_3/L,碳酸氢盐碱度/总碱度比值逐渐降低至0.6,TVbiomass processing technologiesFA/碱度比值迅速升高至0.31,系统稳定性下降,抵抗酸化的能力较弱。四阶段分析可知,甲烷化阶段对含油率的升高更敏感,在含油率为8%时四阶段不平衡加剧,出现了更高浓度的有机酸积累。(2)挥发性脂肪酸(VFAs)甲烷化特性实验结果显示,随着含油率从0%升高至8%,以乙酸、丙酸为底物的微生物比产甲烷活性(SMA)分别降低22.58%和26.49%,而以丁酸为底物的SMA升高47.58%,表明乙酸、丙酸降解能力变弱,所以此时积累的VFAs主要为乙酸和丙酸。长链脂肪酸(LCFAs)甲烷化特性结果显示,棕榈酸、硬脂酸和油酸的SMA在含油率为8%周期下较含油率为5%周期下出现降低,因此出现了更高浓度的LCFAs积累。嗜氢活性结果表明,随着含油率的升高,氢营养型产甲烷路径的微生物活性明显升高,在含油率为8%周期下达到0.21g CH_4-COD/g VS/d。此外,计算得到微生物产率系数随含油率的升高从13.61%降低至8.86%,流向微生物生长的COD减少,有利于甲烷的生成。(3)微生物群落分析结果表明,能够降解复杂有机GNE-140 NMR大分子的紫单胞菌科(Porphyromonadaceae)和长杆菌科(Prolixibacteraceae)在不同含油率下的互补分布使得8%周期下仍能保持较好的水解率、酸化率。而在含油率从5%升高至8%时,能够氧化乙酸盐的互养菌科(Synergistaceae)相对丰度从12.74%降至4.09%,这可能是系统中乙酸浓度增加的原因之一;与此同时,乙酸营养型产甲烷菌甲烷丝菌(Methanothrix)丰度从54.83%骤降至3.97%,兼性产甲烷菌甲烷八叠球菌(Methanosarcina)丰度从1.29%升高至42.71%,这可能是由于油脂抑制乙酸营养型路径中利用乙酰辅酶A合酶(EC:6.2.1.1)产生乙酰辅酶A的路径,促进利用乙酸激酶(EC:2.7.2.1)和磷酸转乙酰酶(EC:2.3.1.8)的路径引起的,从而维持了此时的乙酸降解活性。此外,氢营养型产甲烷菌甲烷螺旋菌(Methanospirillum)的相对丰度从0%含油率时的13.50%升高至含油率8%时的51.67%,说明含油率的升高使得系统利用氢气能力增强,因此增强了氢活性。(4)对运行过程中TMP的监测表明,当含油率从0%增加至8%时,膜污染速率增加了10倍,膜阻力升高了24.85%,且泥饼层阻力占比达到84.09%。三维荧光光谱、傅里叶红外光谱以及CLSM结果显示,膜表面主要污染物为蛋白质类和多糖类物质,且污染深入膜孔隙中,而微生物主要存在于膜表面泥饼层中。油脂对膜污染影响的机制为,油脂由于具有黏附作用和对微生selleckchem物的抑制作用等,引起TS、VS以及SMP、LB-EPS浓度的升高,从而导致污泥粒径变大,使得形成的泥饼层更加致密厚实;并且SMP、LB-EPS以及膜表面泥饼层中的高蛋白质/多糖会进一步提升膜污染风险,从而加剧膜污染。