利用固体废弃物生产生物质能源日益成为研究的热点。污水厂剩余污泥水解酸化、链延长可以生产中链脂肪酸,作为生物柴油的的重要前体,实现剩余污泥资源化价值提升与可持续能源生产,目前尚无研究。本研究以城市污水处理厂剩余污泥为研究对象,对污泥水解酸化液进行厌氧链延长生物混合发酵。在研究得到高固污泥水解酸化液成分组成的基础上,以驯化后的富含链延长菌污泥为接种物,对链延长的酸醇比例进行优化;以序批式小瓶配水实验探究单酸和混合酸的链延长特征和水解酸化液中氮磷浓度对链延长过程的影响;最后,将实际剩余污泥水解酸化液作为进水与乙醇进行链延长混合发酵实验,证明利用城市污水处理厂剩余污泥生产中链脂肪酸的可行性。研究结果表明,TS=8%的高固污泥水解酸化在第10天总产酸量达到5 g/L、乙、丙、丁酸比例为5:2:3;氨氮含量为3434.02 mg/L,磷酸根含量为596.21 mg/L;优化的酸醇比例为1:3。在本研究中,首次将乙酸、丙酸、丁酸比例为5:2:3的混合酸作为电子受体与乙醇进行链延长实验研究,结果表明混合酸的链延长效果最好,目标产物正己酸浓度达到56.69 mmol/L,相应的总链延长效率和正己酸产率分别达到82.55%和63.32%,均高于单酸的链延长。通过链延长结果分析,我们创新性的提出了潜在的微生物反应路径并证明其热力学可行;并结合链延长和竞争过程的微生物代谢机理设汁分析模型,给出乙酸、丙酸和丁酸在混合酸中的协同作用机理。对于链延长过程,最优的氨氮和磷酸根浓度分别为900 mg/L和1500 mg/L,但氮磷浓度对链延长影响不大,实际污泥水解酸化液的链延长无需对氮磷进行调整。实际污泥水解酸化液作为基质可以实现一定程度的链延长产己酸,证实了将链延长应用于羧酸平台的可行性,但为了确保获得较高的链延长产己酸效率,仍需要投加适量的无机碳源并在连续流的反应器内开展实际污泥水解酸化液链延长发酵的实验研究和工业化生产。本研究丰富并完善链延长工艺条件及机理,且成功证明了将污泥水解产酸发酵与链延长技术相结合的可行性,为污泥资源化利用提供了新的可能方向,为后续的混合酸比例优化探究和定向产酸发酵技术提供了重要的理论基础和应用平台。