联合预处理强化聚羟基丁酸酯厌氧消化：对增溶效果、甲烷潜力及长期高温连续消化的影响

本研究通过机械与热碱联合预处理显著提升聚羟基丁酸酯（PHB）的厌氧消化（AD）效率，优化条件可实现≥98%的PHB增溶，高温连续流反应器（CSTR）实验证实其在24–30天水力停留时间（HRT）下可实现91–94%的COD去除率和276–290 mL-CH4/g-CODfed的甲烷产率，为生物可降解塑料的高效能源化回收提供了关键技术支撑。

　　

Highlight

联合预处理PHB

基于3² × 5混合水平全因子设计（FFD）的机械与热碱联合预处理试验，研究了PHB粒径、NaOH投加量和预处理反应时间对PHB增溶的影响（表S1）。在基线条件和设计边界内的最大条件下，联合预处理分别实现了24.1%和98.1%的PHB增溶率，表明PHB增溶对机械破碎和热碱处理的联合强度高度敏感。

结论

本研究证明，机械与热碱联合预处理可显著提高PHB增溶率（≥98%），并通过粒径、NaOH投加量和反应时间的响应面分析优化了条件。在340天的连续实验中，高温厌氧消化（AD）预处理后的PHB废水在连续流搅拌反应器（CSTR）中于24–30天水力停留时间（HRT）下被证实可行，实现了具有竞争力的COD去除率和甲烷产量。然而，在20天HRT下，由于巴豆酸盐积累导致严重的产甲烷抑制，发生了工艺失败。