目前多数废水生物处理工艺的实质都是将污水中的污染物质变成不可溶的固体(污泥)或气体(CO<,2>、CH<,4>等)以达到净化废水的目的.随着人口和经济的发展,污水和污泥量将会急剧增加,对于污泥传统的处理方法是填埋,该法占据大量空间且对土壤和地表水有潜在危害.另一棘手的污染是"白色污染",近年来塑料废物污染已成为一个令人关注的问题.1964年一种新的可生物降解塑料(PHB)首次在污水处理厂的活性污泥样品中发现,这一发现可为上述两个问题的解决带来了希望.众多学者对聚羟基烷酸(PHA)产率的优化做了研究,多数研究都是在现有工艺做的改进,例如:寻找新的廉价碳源和选取新的菌种,然而这些成果并没有给PHA的商业化生产提供直接的指导,1997年Chua等人提出一种新的合成PHA的方法,即在污水处理过程中,通过控制污水中的COD:N比可以合成副产物PHA,本文正是基于此成果而展开的.本研究包括以下三部分,第一部分:建立一个处理污水的生物反应器以合成PHA;第二部分:调整原水中的COD:N以优化PHA的产率;第三部分:以乙酸、丙酸、乙酸/丙酸为碳源在不同ORP下进行发酵,以研究PHA的合成途径.此外,研究中还测定了聚合物的熔点.本试验研究实验室模型的SBR反应器中的活性污泥合成PHA,将原水中的COD:N比从60增加到360,微生物的合成PHA的能力增加但微生物的增长量缺下降.细胞合成PHA的最大值为0.27g聚合物/细胞质、PHA产率的最大值为0.09g聚合物/g碳源,此时污水处理系统的效果并未受到明显影响.另外,为进一步优化PHA的产率,建立了一套氮投加系统,在每四个非投氮循环进行一个投氮循环的运行方式下,PHA产率的最大值为0.09g聚合物/g碳源,此时污水处理系统的剩余污泥量减少了23％.当乙酸或丙酸作为唯一碳源时,当ORP为-30mV时,细胞中PHA含量达到最小值为细胞干重的12％,当ORP为+30mV时,细胞中PHA含量达到最小值为细胞干重的35％.以乙酸/丙酸为碳源时,维持ORP为+30mV,共聚物PHBV的含量、产率以及其中3羟基戊酸(3HV)的摩尔百分含量最大值分别如下:25.8％、0.38％(g/g)和78.0％.以乙酸为唯一碳源时,将发酵罐底物中ORP从-30mV增加到+100mV时,PHBV中3HV的摩尔含量从0％增加到21％,即底物中DO的变化能改变共聚物的组成.以乙酸、丙酸作为单一或混合碳源时,得到了一个假设的PHA的合成代谢模型,该模型假设在好氧和厌氧条件下,PHA的合成过程中包括TCA循环和糖酵解途径,其中重要观点就是氧气是合成PHBV中3HV单体的重要因素.