1、体外瘤胃仿生系统的构建和关键参数调控技术基础研究

将厌氧动态膜（AnDMBR）首次应用于体外瘤胃仿生系统的构建，并对瘤胃仿生系统关键调控参数（接种物来源、基质混合比、最适反应时长等）进行了优化研究，并结合最新微生物分子生物学剖析了仿生系统中瘤胃微生物和关键纤维素酶对纤维素类生物质降解代谢途径，实现了体外瘤胃仿生系统的长期高效稳定运行(Bioresource Technology, 2020, 317, 123994; Science of The Total Environment, 2020,715:136529; Chemosphere, 2020, 250: 126104.)，为难降解纤维素类生物质的资源化利用提供了一种高效低碳的降解处理途径，发明了“一种纤维素类生物质低碳高效循环能源化利用系统”等6种关键技术方法。

2、瘤胃仿生系统的高效稳定运行及其微生物学机理研究

结合分子生物学测序，揭示了牛羊两种反刍动物瘤胃微生物的群落分布特征和实现纤维素高效降解的主要功能性微生物，发现其对纤维素类生物质的持续分解作用主要基于瘤胃细菌和真菌分泌物的酶活性，并判明混合基质更有利于瘤胃微生物作用的发挥（Science of the Total Environment, 2020, 745: 140731）；模拟反刍动物瘤胃的理化环境条件，在仿瘤胃厌氧发酵产酸体系中导入动态膜分离单元，实现了半连续式操作，动态膜截留有效防止了瘤胃功能微生物流失，强化了纤维素类生物质降解（Bioresource Technology, 2020, 307, 123195）；以牛粪作为瘤胃微生物的替代来源，通过长期驯化构建了仿瘤胃厌氧发酵体系，实现了功能微生物的持续维持和高负荷条件下的纤维素类生物质高效降解和高甲烷产率，为技术实用化奠定了基础（Water Research, 2020, 168, 115099; Bioresource Technology, 2020, 315: 123830）

3、采用新型厌氧动态膜系统，实现了有机废弃物厌氧发酵产甲烷系统的高效稳定运行

动态膜可以提高厌氧发酵系统中有机固废的转化效率，解耦SRT和HRT；结合不同孔径膜出料浊度和跨膜压差等参数优化比较，发现300目孔径的金属膜可实现更好的出料和系统稳定性，在有机负荷为50.8–52.1 g-COD/L/和HRT仅为2.5d时，仍能实现餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统的高效稳定运行（Science of The Total Environment, 2021, 777, 146210），研究结果有机固体废弃物厌氧发酵产甲烷系统在超高负荷下稳定运行奠定了理论基础；发明了“一种高效厌氧发酵动态膜生物反应器”和“一种板框浸没式动态膜生物反应器”2种新型厌氧动态膜反应器。