电化学污泥预处理渗滤液混合培养体系合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)的创新研究

《Biotechnology and Applied Biochemistry》：The Poly(3-Hydroxybutyrate) Production From the Mixed Culture With the Leachate Obtained From Wastewater Sludge Pretreated by the Electrochemical Process

本研究针对聚羟基脂肪酸酯(PHA)生产成本高的瓶颈问题，探索了利用电化学处理污泥产生的渗滤液作为廉价碳源的新途径。通过厌氧发酵将渗滤液转化为挥发性脂肪酸(VFAs)，并采用驯化的混合培养体系成功合成了PHA，最高含量达42%（g/g VSS），其中PHB占55%，PHV占45%。该研究为降低PHA生产成本和污泥资源化处理提供了可行方案。

　　

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates, PHA)作为具有良好环境友好性和应用价值的可生物降解塑料，其大规模应用一直受制于高昂的生产成本，特别是碳源成本。研究人员发现，在电化学处理结合压滤的污泥脱水过程中会产生富含有机物的渗滤液，这为PHA生产提供了潜在的廉价碳源。

本研究在35°C和pH 5.5条件下通过厌氧发酵将渗滤液转化为挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids, VFAs)，随后将其作为碳源供给从废水污泥中驯化获得的PHA生产混合培养体系。实验结果显示，该体系获得的最高PHA含量达到42%（克/克挥发性悬浮固体），其中聚羟基丁酸酯(Poly(3-Hydroxybutyrate), PHB)占比55%，聚羟基戊酸酯(Polyhydroxyvalerate, PHV)占比45%。

值得注意的是，当直接使用经电化学处理污泥产生的渗滤液生成VFAs时，PHA含量下降至17%。然而，通过对VFAs或渗滤液进行适当处理，PHA含量可提升至35%。此外，VFAs与乙酸共同发酵用于PHA生产也显示出对PHA积累的促进作用。

这项研究不仅为PHA生产提供了一种替代方法，同时也为电化学污泥脱水过程中产生的渗滤液管理提供了新的资源化利用途径。