随着工业的快速发展和人类文明的进步,稀缺的水资源正面临着另一个更大的威胁——水污染。如何有效地处理污水一直是人们关注的焦点。厌氧消化因其可以去除有机污染物,同时提供可再生能源,而被广泛地应用于污水处理。在过去的10年中,如何维持厌氧反应器的稳定、提高沼气产量受到了越来越多的关注。作为厌氧消化重要中间产物的挥发性脂肪酸（VFAs）,其含量直接影响厌氧反应器运行,目前已经被广泛作为指示系统稳定性的指标。但传统离线测量方法费时费力,无法实时反馈浓度信息,而目前应用的滴定法只能对挥发性脂肪酸的总量进行测定,无法确定每一种酸的含量。红外检测技术近些年已经被应用在环境、食品等领域的在线监测上。本研究探求中红外光谱法实现厌氧生物反应器挥发性有机酸实时分析的可能性,并试图设计一套可以实现在线监测的设备。主要研究成果如下:（1）启动并运行上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,并对其运行过程进行监测。主要监测指标有pH值,产气量,COD去除率以及VFAs的浓度。UASB反应器运行稳定后,COD去除率可达到80%,VFAs等其余指标也在正常范围内,反映出UASB处于稳定的良好运行状态。（2）收集UASB反应器出水,并进行了回收率的确定性实验,即确定在厌氧出水中的VFAs经过蒸馏冷凝后以一定的比例回收到冷凝液中。实验结果显示,在80℃加热温度、20min加热时间、30mL样品体积、室温冷却、不添加硫酸氢钠、酸化剂为34%磷酸的蒸馏冷凝条件下,乙酸、丙酸、丁酸以及VFAs分别以47.2%,72.4%,57.9%和77.4%的比例稳定地转移到冷凝液中。（3）通过中红外光谱技术与化学计量法的结合,建立了 VFAs浓度与中红外光谱的校正模型。开发了基于中红外光谱的有效的量化方法,并可用于无损测量厌氧生物反应器中VFAs的浓度。与其他预处理方法相比,利用小波去噪法作为光谱预处理方式所建立的校正模型显示出了令人满意的结果。此外,使用随机加标样品和厌氧反应器出水样品对模型进行了验证和测试。校正模型结果表明,乙酸、丙酸、丁酸以及VFAs预测模型的判定系数R2均大于0.9,表现出良好的预测能力。验证和测试结果表明,除少数个别样品外,测试误差均小于10%,进一步验证了模型的预测能力。（4）在上述工作的支撑下,设计了用于现场在线监测VFAs的设备。将厌氧反应器出水经过蒸馏冷凝后进行中红外模型的预测,得到冷凝液中VFAs的浓度,从而通过上述所获得的回收率折算得出厌氧反应器出水中VFAs的浓度。该设备具有很高的可行性,有效解决了目前VFAs在线监测过程中存在的问题,对实现厌氧消化过程的在线监控具有重要的现实意义。