有机负荷率调控污水污泥微生物群落结构提升聚羟基脂肪酸酯(PHA)产量的机制研究

来自意大利巴勒莫大学的研究人员通过调控有机负荷率(OLR)，探究了污水污泥(SS)微生物群落结构与聚羟基脂肪酸酯(PHA)生产的关联。研究发现，1.3 g COD L?1 d?1的高OLR使PHA产量提升至生物量的20%，并显著富集了变形菌门(Proteobacteria)中具有PHA合成能力的Rhodocyclaceae菌科。该研究为污水厂转型为生物精炼厂提供了关键理论支撑。

　　

将传统"线性"污水处理厂(WWTP)改造为"循环型"生物精炼厂，为废物资源化提供了绿色经济的新思路。污水污泥(SS)中的微生物群落能够发酵有机污染物，产生可作为聚羟基脂肪酸酯(PHA)合成原料的挥发性脂肪酸(VFAs)——这种可替代石油基塑料的关键生物塑料前体。为优化PHA生产，巴勒莫大学团队在其校园污水厂的中试规模选择序批式反应器(S-SBR)中，采用两种有机负荷率(OLR)条件(0.8和1.3 g COD L^?1 d^?1)进行"饱食-饥饿"(F/F)培养实验。结果显示，较高OLR不仅使PHA产量从生物量15%提升至20%，更驱动微生物群落向PHA高产菌株选择性进化。宏基因组分析揭示，在1.3 g COD L^?1 d^?1条件下，以Rhodocyclaceae科为代表的变形菌门(Proteobacteria)PHA生产菌显著富集。这项研究首次证实OLR通过重塑SS微生物群落结构来调控PHA产量的生物学机制，为规模化生物精炼系统开发奠定了重要基础。