剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFA)是一种高效的污泥处置方式,利用含有VFA的污泥发酵液合成生物可降解塑料聚羟基烷酸酯(PHA)是近年来污泥资源化方向的研究热点。本文为了揭示温度对产酸的影响,比较了中温和高温条件下微生物对发酵温度的响应机制。同时为了解释污泥有机浓度和组成对酸化产物的影响,分析了不同有机负荷时产酸过程生物因子和非生物因子的变化,并人工构建了多糖和蛋白相对含量不同的发酵体系。对于戊酸占优势的发酵液,本文首先利用模拟体系探究其驯化获得的PHA菌群的特点和合成性能,其次评估了实际戊酸型污泥发酵液用于全过程PHA合成的效率和可行性。研究表明,高温明显比中温更有利于VFA的积累和产酸期的延长。这是因为高温条件更有利于污泥的溶解,且使胞外水解酶的活性提高2倍以上,也使能够加快污泥水解和酸化的细菌相对丰度增加,如同型产乙酸菌。初始有机负荷越低越有利于污泥絮体的解离,越高对应的总细菌的丰度和密度越大但位于污泥外层的细菌越少。低有机负荷对蛋白的溶解和转化更有利,高负荷对糖更有利;与此对应,高有机负荷增加了α-葡糖苷酶的活性而降低了蛋白酶的活性。生物因素和非生物因素综合作用使得低有机负荷(VSS 5~20g/L)和高有机负荷(VSS30~40g/L)对VFA产率、比例和组成等的影响不同。污泥中多糖相对比例越小、蛋白相对比例越大,越不利于颗粒态有机物水解,但有利于VFA合成;底物中蛋白相对比例的增加可适当提高胞外水解酶的分泌和活性。利用模拟戊酸型发酵液驯化的PHA菌群对奇数碳酸有偏好性,具有较高的3HV和3H2MV单体合成能力,且与乙酸型底物驯化的PHA菌群在PHA合成途径上明显不同。该菌群以混合正戊酸和异戊酸为底物时的PHA合成能力优于单一正戊酸或异戊酸,加入适量丙酸后可促进3HV和3H2MV合成。当利用实际的含有大量非VFA和氮磷的戊酸型污泥发酵液进行两阶段PHA合成时,在丰盛-饥饿模式下PHA浓度可达1.30g/L,合成率可达42.31%。饥饿期菌群优先利用储存的PHA而不是外部非VFA来满足代谢需求。当N/COD超过150mg/g、P/COD超过15mg/g时,PHA合成率受到明显抑制。全过程的总效率为1kg脱水污泥约产生5gPHA,COD转化率约为7.73%。