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在污水厂处理污水的过程中会产生大量的剩余污泥,如何最大化地利用污泥中的有机质是污泥处理与资源化利用技术发展所需考虑的方向。污泥在厌氧发酵过程中能够产生大量的挥发性脂肪酸(VFAs),因其可以作为合成可生物降解塑料聚羟基脂肪酸酯(PHA)的原料,降低PHA生产成本而成为研究热点。由于污泥厌氧发酵产生的VFAs中奇数碳VFAs与偶数碳VFAs的比例对PHA的性能有重大影响,因此研究污泥厌氧发酵定向产酸具有重要意义。粗甘油作为生产生物柴油的废弃碳源,其资源化利用也引起广泛讨论,本文以共发酵的手段开展废弃碳源的定向产酸调控及应用研究。研究采用批次实验的形式,通过将污泥-甘油共发酵与污泥单独发酵的对比,发现共发酵VFAs总产率最大达到694.87mgCOD/gVSS,是同期污泥空白对照实验的2.33倍。分析VFAs组分时发现,共发酵得到的发酵液中奇数碳VFAs的比例最高为65.41%,而同期污泥空白实验组的奇数碳VFAs比例仅有11.96%。为探究是否污泥与其它废弃碳源共发酵均有类似的产酸效果,本研究以污泥-淀粉共发酵与污泥-甘油共发酵对比,结果表明,相较于污泥-淀粉共发酵而言,污泥-甘油共发酵对VFAs总产率的提升更高,对奇数碳VFAs比例的调控范围也更大。针对污泥厌氧发酵水解不充分的限制性因素,研究通过投加β-环糊精强化污泥水解与产酸。研究表明,β-环糊精能显著增强污泥厌氧发酵过程中有机物质的水解与VFAs的生成,VFAs总产率最高达到541.70mgCOD/gVSS,是同期污泥空白对照组的1.04倍。通过末端限制性片段长度多态性分析技术(T-RFLP)对批次实验微生物群落结构变化规律加以分析,结果表明共发酵显著改变微生物的群落结构,因此改变发酵产酸类型,而投加β-环糊精对微生物群落结构的影响不大。本文以批次实验的形式,以响应曲面的设计思路对废弃碳源多因素定向产酸进行研究,在pH、β-环糊精投加量、共发酵比例(以发酵C/N表示)三因素不同组合下发酵产酸,结果表明奇数碳VFAs的比例、偶数碳VFAs比例与三因素的数学模拟公式分别符合Linear、Quatic模型,奇数碳VFAs比例在18.53%~63.65%之间可调控。在响应曲面的研究基础上,以半连续流工艺分别实现奇数碳VFAs比例为57%、48%、40%左右的定向产酸。使用T-RFLP技术对半连续流微生物群落结构的演替规律进行分析时发现,不同运行参数下微生物群落结构差异明显,从而产生不同奇数碳VFAs比例的产酸类型。本研究在实现定向产酸的基础上,以奇数碳VFAs比例分别为53.02%、43.99%的发酵液合成PHA,得到单体PHV的相对产率分别为71.04%、53.91%。研究表明奇数碳VFAs有利于PHV的生成,偶数碳VFAs则是PHB的主要来源。