城市污水处理厂剩余污泥和餐厨垃圾是城市固体垃圾的重要组成部分。目前,对于城市固体垃圾的处理方式主要有填埋、焚烧、堆肥和厌氧消化等。其中,厌氧消化是公认的固体有机废物减量化、无害化和资源化的最佳处理技术之一,并得到了广泛的应用。但是,由于城市污水处理厂剩余污泥碳氮比(C/N)偏低,在单独进行厌氧消化时,往往会出现厌氧消化效率低、甲烷产量低且过程不稳定等情况;餐厨垃圾主要以碳水化合物为主,在单独厌氧消化时,易出现系统酸化,抑制产甲烷过程等现象。随着对厌氧消化研究的不断深入,许多研究者指出厌氧共消化技术能够弥补单一基质消化过程中存在的缺点,如营养(尤其是C/N)不平衡、系统酸化等,保证消化过程稳定高效的进行。考虑到剩余污泥和餐厨垃圾都是较为复杂的有机物,水解酸化效率较低,故需对剩余污泥和餐厨垃圾进行预处理,但是,繁杂的预处理过程往往使得处理成本过高,限制了其工程化应用。据报道,磁铁矿可以有效地富集Fe(Ⅲ)还原菌,介导微生物之间直接种间电子传递(DIET)过程,从而促进复杂有机物的降解。本研究将剩余污泥和餐厨垃圾进行混合厌氧共消化,拟探讨不同剩余污泥和餐厨垃圾混合比例对厌氧消化的影响,以确定最优的混合进料比例。在此基础上,向共消化体系中投加磁铁矿,研究其对厌氧消化和产甲烷的促进效果,并探讨其促进机理。得出的主要研究结果如下:(1)剩余污泥与餐厨垃圾厌氧共消化实验结果表明:单独餐厨垃圾厌氧消化会导致消化过程失败,单独剩余污泥厌氧消化产气及产甲烷量较少;剩余污泥与餐厨垃圾厌氧共消化时系统较稳定,产气及产甲烷量均得到提高。经Gompertz方程拟合,餐厨垃圾与剩余污泥混合挥发性固体(VS)比例为4:12、2:14、1:15时最大产甲烷量分别为752mL、699mL、564mL,比剩余污泥单独厌氧消化分别提高了51.6%、63.1%、22.3%;VS去除率分别为39.4%、34.2%、31.0%,比剩余污泥单独厌氧消化分别提高了39.7%、21.3%、9.9%。(2)在剩余污泥和餐厨垃圾共消化体系中投加磁铁矿实验结果表明:添加粉末磁铁矿能够促进蛋白质、多糖等复杂有机物的水解,提高产气及产甲烷量。在1:7实验大组中,经Gompertz方程拟合,20目磁铁矿组、320目磁铁矿组和纳米磁铁矿组最高产甲烷量分别为784mL、863mL、924mL,比无磁铁矿组分别提高了7.2%、17.9%和26.4%。微生物分析结果表明,Fe(Ⅲ)还原菌Clostridia和嗜乙酸产甲烷菌Methanothrix在添加磁铁矿的实验组中富集。Clostridia在无磁铁矿组、20目磁铁矿组、320目磁铁矿组和纳米磁铁矿组丰度分别为10.5%、12.4%、24.2%和26.5%;Methanothrix丰度分别为27.07%、32.19%、46.2%和50.76%。推测磁铁矿介导了Clostridia和Methanothrix之间的DIET过程。