剩余活性污泥作为城市污水处理过程中所产生的固体废物,其产生量巨大,难以处置,造成严重的二次污染。随着国家对废水排放标准的不断提高,更多的水处理设施正在建设,必将导致城市污水处理厂的剩余污泥急剧增加,污水厂对污泥的处理处置面临越来越严峻的挑战,已经严重影响其规模的扩大与发展。　　 实现污泥的资源化、减量化、无害化已成为了一种必然的趋势。聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoatcs,PHA)是剩余活性污泥中某些微生物在碳源过剩或某种营养物质缺乏的条件下(如缺氮、磷、镁等)合成并积累的胞内颗粒聚酯,是微生物细胞的碳源和能源储存物质。由于其与石油基塑料在结构和功能上极其相似,而且又能够在自然条件下完全降解,是目前不可降解塑料的理想替代品。同时它所具有的良好性能使得它在医药领域、组织工程、压电制品等方面的潜能也日益体现出来。因而近几年国外内利用剩余活性污泥的合成PHA的研究方兴未艾。　　 本研究的目的是为了缓解城市污水处理厂日趋严重的污泥处理难题,实现污泥的减量化和资源化利用,同时降低PHA的生产成本,生产出能够广泛使用的一次性可生物降解材料。其主要内容和结果如下:　　 (1)本实验采用SBR系统(缺氧2h,好氧4h,沉淀1.5h,换新鲜废水0.5h)对剩余活性污泥进行驯化,经过每天三个循环,总共十天的时间,剩余活性污泥驯化成熟,此时其性状稳定,沉降性能良好,外观颜色由黑色逐渐变为浅褐色,PHA合成菌成为优势菌群。　　 (2)对驯化成熟后的剩余活性污泥在30℃下进行好氧发酵条件优化。结果显示:营养条件对剩余活性污泥累积PHA存在一定影响,其中碳源的影响最大。在营养平衡的条件下PHA的最大累积量仅为388 mg/L,占MLSS质量分数的15.5％,而在只添加碳源(即缺氮缺磷)的条件下,PHA的最大积累量可提高到499 mg/L,占MLSS质量分数的19.8%。同时碳源浓度对剩余活性污泥积累PHA的影响也较大,当以4.0g/L乙酸钠作为唯一碳源和PHA前体物质时,PHA的累积量最高可达1125mg/L,占M1,SS的质量分数为42.6%。　　 (3)以乙酸钠作为唯一碳源和PHA前体物质,对驯化好的剩余活性污泥进行好氧发酵,用NaClO-CHCl3法从200mL发酵液中提取出PHA0.19g,其提取率为77.9%。　　 (4)积累PHA后的剩余活性污泥经过离心、烘干、粉碎后模压成型加工成一次性使用的可生物降解材料。使用正交试验进行优化,以及结合模压花盆实际操作过程,结果表明:其最佳的物料配比和模压工艺条件为干污泥:57%;稻草纤维:20%;PVA:19%;硬脂酸钡:2%;CaO:2%。最佳工艺条件为100℃,加热1.5h,此时加工出来的产品抗压强度为12.33MPa,拉伸强度为12.23MPa,能够作为一般材料使用。　　 (5)对加工后成品的微生物指标检测显示:细菌总数为8.1×102 cfu/g、粪大肠菌群小于20cfu/g;常见重金属(Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、As、Cd)总量及游离态浓度都在其农用安全范围内;可生物降解性试验表明:剩余活性污泥生产的一次性可降解材料符合国际上对于可生物降解材料所制定的标准。　　 利用剩余活性污泥生产一次性可降解材料,可以省去一般纯培养发酵所需要的灭菌设备及工艺,同时也省去了最耗成本的有机溶剂萃取过程,因而大大降低了PHA生产的固定资产投资,节省了原料成本,以及生产运作和管理等方面的成本,使PHA价格比纯培养过程有大幅度下降。生产出来的一次性可降解材料可以有效减少一次性使用塑料制品对环境、土壤造成的污染和危害;在一定程度上缓解污水厂日趋严重的污泥处置难题,为剩余污泥再利用提供新途径,变废为宝,而且还能为污水处理厂带来一定的经济效益,降低剩余污泥处理成本,减少剩余污泥造成的二次环境污染,具有良好的社会价值和环境效应。