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聚羟基烷酸酯(PHAs)是微生物在不利条件下,将外碳源转化为内碳源储存于胞内,以维持自身正常生长的生物质能。PHAs具有与传统塑料相似的材料性能,具有生物可降解特点,是一种优良的传统塑料替代品。以废弃物发酵液作为碳源,利用剩余污泥合成PHAs可降低其合成成本,实现废弃物的资源化利用,对社会可持续发展具有重要意义。目前利用剩余污泥合成PHAs时,大多采用“三段式”的合成方法。在污泥培养驯化方面不仅要花费大量时间,并在菌群富集与PHAs合成阶段还要好氧瞬时供料,使反应器内溶解氧浓度持续保持在2-3mg/L以上,不利于节约能耗。本课题旨在以剩余污泥为研究对象,研究其不经过驯化直接合成PHAs的控制条件优化方法。试验选取两种不同的剩余污泥,分别为同步亚硝化/反硝化除磷工艺的剩余污泥(R1)和A~2O工艺的剩余污泥(R2),以废弃物发酵液为碳源,在相同条件下进行PHAs合成试验,检测PHAs合成量、合成速率及其胞内物质的变化情况,对比分析两种剩余污泥合成PHAs的能力,并通过分子微生物学技术,定量化两种剩余污泥中具有PHAs合成能力的菌种。为提高两种剩余污泥PHAs的产量,提出微氧和前置曝气的调控新方式,研究其最佳的控制参数,并考察高VFAs负荷下PHAs合成效果。在此基础上,选取PHAs产量更高的R1剩余污泥,分别投加两种含有不同奇偶数碳VFAs比例发酵液为碳源,在最佳控制条件下,考察以新调控方式合成PHAs的稳定性和不同奇偶数碳比例VFAs对PHAs合成总量及其不同成分比例的影响。结果表明:(1)相同条件下剩余污泥R1的PHAs合成量和合成速率均大于R2。R1中胞内糖原和聚磷等PHAs合成必的必需物质含量也大于R2。两种剩余污泥中具有PHAs合成能力的菌种主要为Thauera、Dechloromanas、Candidatus accumulibacter、Caldilinea和Zoogloea。其中Thauera、Dechloromanas和Candidatus accumulibacter占比最大,这三种菌种在R1中的含量均大于R2;(2)曝气量为10L/H的微氧条件下,两种剩余污泥的合成效果最佳。在前置曝气+微氧的组合调控方式可进一步提高PHAs合成量,控制前置曝气时间为20min,前置曝气气量为60L/H时,PHAs合成效果最佳,且此时R1的生物量并未发生减少。过高的VFAs负荷会使合成速率降低,最佳的VFAs浓度为460mg/L-520mg/L,此时COD浓度为650-750mg/L。另外,ORP可作为微氧段合成PHAs过程的调控参数,ORP降至谷点的时刻即为剩余污泥中PHAs积累最大值的时刻。(3)在前置曝气+微氧的组合调控方式下利用未经驯化的剩余污泥合成PHAs具有较高的稳定性。以偶数碳VFAs为主的发酵液合成PHAs时,其PHAs总量和合成速率均高于以奇数碳VFAs为主的发酵液。且使用不同类型的发酵液可调控PHB与PHV占的比。由此可得,R1剩余污泥具有更高的PHAs合成能力;前置曝气+微氧的调控方式可提高未经驯化剩余污泥的PHAs产量;以偶数碳VFAs为主的发酵液为碳源时,具有更高的PHAs产量和合成速率,且其中PHB的占比更高。