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本文以实现市政污水处理厂剩余污泥的减量化和资源化为目标,通过小试与中试试验,对剩余污泥厌氧产酸过程生产挥发性有机酸(VFAs)和筛选驯化以上述VFAs为原料的合成生物可降解塑料——聚羟基脂肪酸酯(PHAs)菌群进行了深入研究。在剩余污泥厌氧水解酸化的研究中,全面对比了中温和高温厌氧产酸的优劣,揭示了厌氧水解酸化过程中大分子有机物降解的规律与特点,明确了高温厌氧发酵的优势,并获得了相关最优运行参数。随后,运用碳稳定同位素法对碳水化合物和蛋白质厌氧产酸种类进行了定性识别以及产生各类VFAs贡献率的研究。针对PHAs合成过程对VFAs浓度和种类的不同要求,提出了相应的调控策略以满足定向生产VFAs的需求。采用454焦磷酸测序分析厌氧水解酸化过程中微生物群落结构的变化,结果表明:中温和高温微生物群落存在显著差异,参与中温发酵产酸的微生物不具备明显的特征性,其菌属结构与原始污泥(即未进行厌氧水解污泥)的相似性较高;而高温发酵可以形成具有自身特色的优势菌群,这些特有优势菌群的存在是其产生更多VFAs的原因。采用冗余分析(RDA)考察环境因子对生物群落的影响,发现正丁酸(n-HBu)、水力停留时间(HRT)和反应温度(T)对菌群结构影响最为显著。通过调节T、HRT和FVFAs负荷三个参数,可使得反应器内富集大量产VFAs菌,以及特有的嗜温发酵菌,同时破坏污泥絮体原有结构并改善污泥脱水性能。利用低碳氮比培养基在好氧瞬时供料(ADF)模式下获得最高PHAs积累率(w PHA)的菌群M150。试验结果表明该菌群利用污泥水解液在小试和中试获得的最大w PHA分别为23.47%和59.46%。鉴于w PHA不适于评估有限碳源下的PHAs合成过程,提出了更全面的以PHAs合成速率(υPHA)和PHAs产率系数(YPHA/SCOD)共同作为PHAs合成效果评估条件的方法。污泥厌氧产酸与PHAs合成组合技术可降低污泥处理成本。