石油塑料产品是人们日常生活和工农业生产的常用材料,但是其造成的“白色污染”越来越严重,且消耗大量的不可再生资源。聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates, PHAs)是一种具有较好发展前景的可完全生物降解塑料,具有与石油塑料产品相似的物化性质和加工性能,是理想的石油塑料的替代品之一。但是目前PHAs的生产方式主要是纯菌发酵,高额的生产成本极大的影响了PHAs的应用。另外,随着我国污水处理率的不断提高,市政污水处理厂的剩余污泥产量不断增大,污泥的处置费用大,若处理不当极易造成二次污染。而剩余污泥不但含有丰富的微生物资源,并且其厌氧消化过程中产生的挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids, VFAs)是一种生产PHAs的廉价优质碳源。因此,本研究以剩余污泥水解酸化过程中产生的VFAs为碳源、以驯化剩余活性污泥获得的微生物菌群为菌种进行PHAs的合成研究,目的是降低PHAs的生产成本同时实现剩余污泥的减量化与资源化。本文以城市污水处理厂剩余污泥水解酸化产物为原料,研究了罗氏真养菌H16在水解酸化液中的生长规律和PHAs积累特性,同时解析了H16对水解酸化液中各种有机酸组分的利用规律,并且采用五种提取方法进行了提取实验。结果表明：H16利用乙酸、丁酸等偶数碳的有机酸合成PHB,而丙酸、戊酸等奇数碳的有机酸是合成PHBV或者PHV的原料。当以剩余污泥52℃厌氧水解酸化48小时的水解酸化液为培养基(C/N/P=100/10/1,TOC=2881mg/L,乙酸占总有机酸含量48.9%)时,H16的最大PHAs积累率为12.51%,PHB为PHAs的主要形式；当水解酸化液的主要有机酸组份为戊酸(C/N/R≈100/10/1,TOC=2358mg/L,异戊酸占总有机酸含量29.8%)时,H16中PHAs合成率达到32.14%,PHV为PHAs的主要形式。采用的PHAs提取方法包括次氯酸钠-氯仿法、SDS-次氯酸钠法、SDS-EDTA法、酸法、碱法等,最终通过比较各种方法的提取效率、提取PHAs产品的纯度和提取成本等条件,确定了SDS-次氯酸钠法为较适合于H16所产的PHAs提取的方法。为了提高菌体在水解酸化液中的PHAs积累率,本文基于好氧瞬时供料的原理驯化活性污泥共获得9个可以生产PHAs的菌群。通过丰盛-饥饿模式驯化活性污泥获得了六个可以合成PHAs的菌群,具有较高PHAs合成能力的为S-150(1)菌群,该菌群在实验室富集培养基中的PHAs合成率达到59.2%,在实验室小试规模的水解酸化液中PHAs合成率为25.4%,具有较高的应用价值。采用限氮、限磷等营养限制法驯化活性污泥获得了两个菌群,分别为限氮菌群和限磷菌群,其PHAs合成率均只有7%左右,应用价值不是很高。采用剩余污泥碱热解液驯化活性污泥获得菌群称为碱解液菌群,其PHAs合成率为18%左右。通过以上驯化过程可知：活性污泥经过一定的驯化均可获得PHAs生产菌,将剩余污泥转化成PHAs生产菌是一种新型、经济、绿色无污染的剩余污泥处置方法。S-150菌群生产过程中不需要灭菌,菌群在水解酸化液中的PHAs生产能力较强,因此采用该菌群进行PHAs发酵的中试研究。PHAs发酵中试研究包括5L发酵罐小试和100L规模的PHAs发酵中试,100L发酵罐中试分别进行了间歇发酵和连续发酵。通过7个批次的5L发酵罐小试运行、5个批次的100L发酵罐间歇运行和1次100L发酵罐连续运行,获得了一套中试运行参数,积累了一定的中试运行经验,并且S-150菌群在间歇运行过程中获得了最高的PHAs积累率为59.4%,在连续运行过程中获得了最高的菌体干重12.2g/L。本研究为剩余污泥的减量化、资源化和降低PHAs的生产成本、解析生物合成PHAs的机理提供了技术支持。