纤维素是地球上分布最广的有机聚合物,是自然界中含量最大的一种多糖。纤维素是形成植物细胞壁的重要部分之一,光合作用每年产生的纤维素如作物秸秆等的生物量能够达到到10亿多吨。纤维素具有环境友好,可再生性这两大优点,但是由于纤维素木质纤维素的特殊晶格结构导致与酶的接触作用困难,自身结构较为复杂,很难做到自然降解。为了提高纤维素的利用率,本研究将考察不同污泥类型、初始pH值和氧化还原介体(ROMs)对纤维素厌氧生物降解的影响,探究纤维素厌氧降解的最优条件。本论文首先选用生活污水处理厂絮状污泥和造纸厂颗粒污泥为接种污泥,以羧甲基纤维素钠为底物,在35℃条件下,探究不同污泥类型对纤维素厌氧降解的影响。实验结果显示,在厌氧降解纤维素的前期,两种污泥均具有较好的产酸发酵功能,最大VFAS含量能够达到1500 mg/L以上。然而二者转化挥发酸的能力却不同,絮状污泥的降解挥发能力较差,而颗粒污泥在18 d时的乙酸含量显著减少。其次产甲烷能力在厌氧降解的末期也不相同,絮状污泥和颗粒污泥的甲烷含量分别为23%和64%。正是以上这些原因造成絮状污泥的总COD降解效果较差去除率低,然而颗粒污泥总COD去除率却达到了21.3%。初始pH对纤维素厌氧生物降解影响的试验结果表明,在厌氧发酵系统初始pH4.5~8.5时,还原糖的含量随培养时间延续呈现波动形式的变化,而在初始pH9.5条件下为0.7~0.8 mg/L之间。厌氧降解前期,低pH(4.5和5.5)环境下的挥发酸含量显著低于中性和偏碱性环境条件下的挥发酸,在此条件下利用乙醇的产氢产乙酸菌活性较高。随着厌氧发酵系统的初始pH从4.5升高至9.5,累积甲烷产量表现为先增加后降低的变化趋势,在pH7.5条件下达到58.9 mL,并且显著高于其他组,COD的去除率也达到了48.4%。尽管在初始pH4.5~9.5条件下的主要微生物类群均为Methanothrix、Methanobacterium、Macellibacteroides、Petrimonas、Bacteroides、Brooklawnia、Anaerofilum,但是它们的相对丰度却不相同。当AQDS和GO作为ROMs强化纤维素厌氧降解时,挥发酸总量高于对照组,且丁酸和乙酸为主要的中间代谢产物。然而,由于VFAS的积累导致系统pH值较低从而抑制了产氢产乙酸菌及产甲烷菌活性。在AQDS为80、100、200 mg/L和GO为80、100 mg/L时,氢营养型产甲烷菌在此条件下具有一定活性,而产氢产乙酸菌和乙酸营养型产甲烷菌的活性却受到抑制。经过16 d连续培养后,在对照组、投加不同浓度AQDS和GO条件下的COD去除率仅为15.3%~25.5%。微生物群落结构分析表明,AQDS和GO实验组中(除了GO浓度为100 mg/L)两种产甲烷菌Methanobacterium的Methanothrix相对丰度小于对照组,而产酸发酵菌(Petrimonas和Brooklawnia)的相对丰度却高于对照组。