專利名稱：使用在線監(jiān)測(cè)進(jìn)料速率控制和過(guò)程終止在生物質(zhì)中積累聚羥基烷酸酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與生物學(xué)有機(jī)廢物處理結(jié)合的在生物質(zhì)中聚羥基烷酸酯(PHA)的積累。本發(fā)明涉及以下技木將富含可容易生物降解的化學(xué)需氧量(RBCOD)的廢水與富含積累PHA的細(xì)菌(PAB)的生物質(zhì)混合，并監(jiān)測(cè)該過(guò)程。發(fā)明背景
聚輕基燒酸酯(Polyhydroxyalkanoate, PHA)為可配混成為工程塑料或進(jìn)ー步轉(zhuǎn)化為其它平臺(tái)化學(xué)品的生物聚合物，且具有完全可生物降解的附加益處。PHA積累可用作用于廢水處理過(guò)程的生物精煉廠總體構(gòu)思的一部分，所述過(guò)程包括
I.在廢水流入液中有機(jī)材料的生酸發(fā)酵，以產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸(VFA)；
II.從廢水去除有機(jī)物質(zhì)和從廢水或其它合適的來(lái)源產(chǎn)生生物質(zhì)，且可能顯著積累
PHA ；
III.在由富含RBCOD的進(jìn)料產(chǎn)生的生物質(zhì)中產(chǎn)生和積累PHA，所述進(jìn)料獲自廢水或其它就地或廠外(on- or off-site)流入液來(lái)源；和
IV.回收和純化PHA。本發(fā)明可用于解決與在富含PAB的生物質(zhì)中PHA積累和廢水處理的過(guò)程質(zhì)量目標(biāo)相關(guān)的多個(gè)問(wèn)題，如以下進(jìn)ー步說(shuō)明的。發(fā)明概述
本發(fā)明提供在富含PAB的生物質(zhì)中由RCBOD產(chǎn)生和積累PHA的方法。在一方面，本發(fā)明提供了用于在生物質(zhì)中產(chǎn)生聚羥基烷酸酯(PHA)的方法，所述方法包括在一段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)將基質(zhì)(substrate)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)，將含有有機(jī)碳的基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)；和控制將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)的頻率和將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)的量，使得產(chǎn)生的PHA的平均分子量為至少400，000 g/mol。在另一方面，本發(fā)明提供了促進(jìn)生物質(zhì)中PHA積累的方法，所述方法包括通過(guò)將含有可容易生物降解的化學(xué)需氧量(RBCOD)的基質(zhì)與生物質(zhì)混合以形成生物質(zhì)-基質(zhì)混合物，將含有有機(jī)碳的基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)；控制生物質(zhì)-基質(zhì)混合物中RBCOD的濃度，使得在PHA積累期間，生物質(zhì)-基質(zhì)混合物中RBCOD的濃度通常保持在1，000 mg-C0D/L至10mg-C0D/L之間，并且其中將RBCOD進(jìn)料至生物質(zhì)和控制生物質(zhì)-基質(zhì)混合物中RBCOD的濃度的方法產(chǎn)生平均分子量超過(guò)400，000 g/mol的PHA。在第三方面，本發(fā)明提供了在生物質(zhì)中產(chǎn)生高分子量PHA的方法，所述方法包括在一段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)，將含有有機(jī)碳的基質(zhì)進(jìn)料至積累PHA的生物質(zhì)；和控制基質(zhì)供應(yīng)的頻率和量，使得相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近供應(yīng)基質(zhì)的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。附圖簡(jiǎn)述
圖I。對(duì)于對(duì)富含VFA的進(jìn)料刺激的生物質(zhì)響應(yīng)，關(guān)于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?方程式I)的6個(gè)研究的歸一化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖2。在用于在富含PAB的生物質(zhì)中積累PHA的實(shí)驗(yàn)中，用脈沖以實(shí)現(xiàn)100 mg-COD/L的VFA的恒定刺激，用于控制自動(dòng)化基質(zhì)添加(方程式3)的代表性溶解氧(DO)濃度信號(hào)。圖3。重復(fù)積累實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所述實(shí)驗(yàn)使用濃縮的發(fā)酵乳品廢水作為用于PHA的補(bǔ)料-分批(fed-batch)積累的基質(zhì)。圖4。重復(fù)積累實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，所述實(shí)驗(yàn)使用濃縮的發(fā)酵乳品廢水作為用于PHA的補(bǔ)料-分批積累的基質(zhì)?！D5。使用發(fā)酵乳品エ業(yè)廢水作為用于PHA的基質(zhì)，在富含PAB的活性污泥中PHA積累的典型溶解氧趨勢(shì)。圖6。參考圖5，顯示在補(bǔ)料-分批輸入點(diǎn)的實(shí)際St值以及關(guān)于對(duì)于相應(yīng)的基質(zhì)輸入實(shí)現(xiàn)的最大速率的相關(guān)最小脈沖呼吸速率。圖7。眾多實(shí)驗(yàn)的積累結(jié)果的匯總，其考慮關(guān)于現(xiàn)存的最大脈沖呼吸速率報(bào)告的經(jīng)估計(jì)的所得平均脈沖最小呼吸速率以及積累PHA的重均分子量。圖8。使用發(fā)酵的乳品エ業(yè)廢水作為基質(zhì)，在富含PAB的生物質(zhì)中PHA的中試規(guī)模(100 L)積累的代表性結(jié)果。圖9。可變體積需氧PHA積累過(guò)程的代表性實(shí)例。

圖10?？勺凅w積需氧PHA積累過(guò)程的代表性實(shí)例。圖11。恒定體積需氧PHA積累過(guò)程的代表性實(shí)例。發(fā)明詳述
本發(fā)明包括用于生物質(zhì)中PHA積累過(guò)程的新型但實(shí)用的工程方案。通過(guò)采用本發(fā)明，可滿足的目標(biāo)包括
當(dāng)進(jìn)料基質(zhì)(例如具有高、中等和低濃度RBCOD的廢水)吋，刺激、維持和控制PHA積累響應(yīng)；
控制生物質(zhì)中的PHA聚合過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)高PHA分子量；
生物質(zhì)中所具有PHA的飽和或近飽和，其中飽和限定生物質(zhì)中PAB的最大儲(chǔ)存容量；
和
在積累過(guò)程結(jié)束，保留在廢水中的殘余RBCOD和其它溶解的有機(jī)物質(zhì)的最低水平。廢水通常表征為就化學(xué)需氧量(COD)而言的有機(jī)含量。廢水的總化學(xué)需氧量(TCOD)可進(jìn)ー步通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法分類為可溶性(SCOD)和可生物降解的(BCOD)級(jí)分。RBCOD在廢水中形成部分可溶性C0D，并且通常可認(rèn)為是包含在無(wú)需水解的插入步驟下可被吸收用于生物質(zhì)生長(zhǎng)的BCOD的那些有機(jī)化合物。TC0D、SC0D、BC0D、RBC0D等在廢水中的相應(yīng)的濃度可報(bào)告為mg-COD每升或mg-COD/L，其中直接參考考慮的有機(jī)含量的組分來(lái)報(bào)告COD的質(zhì)量。微生物活性和其它形式的物理-化學(xué)過(guò)程可用于提高廢水TCOD的可溶性、可生物降解的和甚至RBCOD級(jí)分。當(dāng)廢水被適宜地表征并且RBCOD的化學(xué)身份已知吋，則可明確地表示廢水的RBCOD含量，例如，表示為測(cè)量的總VFA(mg-COD/L)。RBCOD還可通過(guò)呼吸測(cè)量(respirometry)的標(biāo)準(zhǔn)化方法在操作上確定,所述呼吸測(cè)量考慮當(dāng)在受控的條件下將等分試樣的廢水脈沖進(jìn)料至生物質(zhì)時(shí)，被生物質(zhì)快速利用的廢水COD級(jí)分(Henze等人，2000)?；诤粑鼫y(cè)量方法的RBCOD的這種操作測(cè)量結(jié)果可依如下而變生物質(zhì)如何適應(yīng)在其它情況下通?？烧J(rèn)為是容易被吸收至生物質(zhì)生長(zhǎng)代謝(例如RBC0D)的有機(jī)化合物。本發(fā)明的目的RBCOD為這樣的RBC0D，當(dāng)其與適宜適應(yīng)的生物質(zhì)組合時(shí)可被該生物質(zhì)吸收并在細(xì)胞內(nèi)作為PHA儲(chǔ)存。廢水中的RBCOD級(jí)分通常占優(yōu)勢(shì)的為VFA。VFA是用于生產(chǎn)PHA的充分建立的基質(zhì)，但亦已知其它形式的RBCOD是混合培養(yǎng)物可轉(zhuǎn)化為PHA的基質(zhì)。本發(fā)明包括通常由VFA和RBCOD產(chǎn)生PHA。本發(fā)明還提供了用于生物學(xué)去除RBCOD的補(bǔ)料-分批廢水處理方法，所述方法使用富含積累PHA的細(xì)菌的生物質(zhì)和將RBCOD受控轉(zhuǎn)化為PHA來(lái)進(jìn)行?？刂葡蛏镔|(zhì)中添加
廢水，以便在積累過(guò)程結(jié)束時(shí)，混合液中RBCOD的積累達(dá)到可忽略程度。混合液通常理解為在生物學(xué)廢水處理的實(shí)踐中熟知的混合液，其作為在活性污泥法中包含在曝氣池中的未浄化或沉降的廢水和活性污泥的混合物?；旌弦簯腋」腆w(MLSS)為通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定的總懸浮固體(TSS)在混合液中的濃度，通常用毫克每升(mg/L)表示?；旌弦簱]發(fā)性懸浮固體(MLVSS)為通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定的揮發(fā)性懸浮固體(VSS)的濃度，也用mg/L表示。就本發(fā)明的目的而言，術(shù)語(yǔ)混合液用于表示積累過(guò)程的液體含量，包括但不限于活性生物質(zhì)的懸浮固體和RBCOD的溶解固體。由于在本發(fā)明的實(shí)踐中生物質(zhì)可為來(lái)自生物學(xué)廢水處理過(guò)程的廢活性污泥，所以將積累過(guò)程的混合液視作并表示為混合液，即使在為了 PHA積累的目的而加入任何RBCOD之前。通過(guò)使用在線過(guò)程監(jiān)測(cè)來(lái)控制含有RBCOD的廢水的添加速率。過(guò)程監(jiān)測(cè)可包括直接測(cè)量水質(zhì)、生物質(zhì)活性或生物質(zhì)特性的策略。過(guò)程監(jiān)測(cè)還可包括所謂的軟-傳感器信號(hào)，其與可用于間接說(shuō)明水質(zhì)、生物質(zhì)活性、生物質(zhì)生長(zhǎng)、PHA積累和生物質(zhì)特性的具體過(guò)程信息組合。用于過(guò)程控制的過(guò)程監(jiān)測(cè)參數(shù)的實(shí)例如下所示
用于間接說(shuō)明基質(zhì)濃度(COD)和/或生物質(zhì)濃度(TSS)的紫外/可見(jiàn)光(UV/Vis)光譜學(xué)。 自動(dòng)化的總(或溶解)有機(jī)碳或化學(xué)需氧量分析(用于測(cè)量溶解的基質(zhì)濃度)和/或生物質(zhì)濃度(VSS)。 呼吸測(cè)量，其基于例如溶解氧、ニ氧化碳和/或氧化還原電位測(cè)量，用于控制過(guò)程曝氣以及監(jiān)測(cè)和響應(yīng)在序貫補(bǔ)料-分批廢水輸入期間現(xiàn)存的生物質(zhì)呼吸速率的變化。 氫離子濃度(pH)，其作為生物質(zhì)響應(yīng)的軟-傳感器和對(duì)補(bǔ)料-分批RBCOD輸入的代謝活性。 基于近紅外反散射方法的濁度測(cè)量，用于測(cè)量生物質(zhì)反射率，其提供PHA積累動(dòng)力學(xué)的間接指示。 拉曼紅外光譜學(xué)，用于直接評(píng)價(jià)生物質(zhì)PHA含量。關(guān)于多種化學(xué)、物理和機(jī)械性質(zhì)，不僅量而且聚合物品質(zhì)對(duì)于實(shí)際的過(guò)程實(shí)現(xiàn)是關(guān)鍵的。分子量及其分布是影響聚合物機(jī)械性質(zhì)的主要品質(zhì)因素。通常，期望較高的分子量和較窄的分子量分布。犧牲分子量可能是對(duì)于獲自生物質(zhì)的聚合物在經(jīng)濟(jì)或更環(huán)境友好方面的固有折衷。還已知在熔體中的聚合物加工由于分子量降低而進(jìn)ー步犧牲材料性質(zhì)。因此，在積累后，較高的起始分子量在生物聚合物的后續(xù)處理中提供更大的靈活性，這是由于比起相反的情況，其更容易設(shè)計(jì)受控的分子量降低。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案為產(chǎn)生平均分子量(Mw)為至少 400，OOO g/mol，優(yōu)選大于 600，000 g/mol，更優(yōu)選大于 1，000，000 g/mol的PHA的方法。在純培養(yǎng)物的發(fā)酵中以及在使用VFA的敞ロ混合-培養(yǎng)過(guò)程中的PHA積累是代謝過(guò)程的復(fù)雜鏈的結(jié)果。不束縛于任何具體的理論，認(rèn)為通過(guò)控制生物質(zhì)中這些代謝過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)的速率，可產(chǎn)生高平均分子量PHA。例如，可認(rèn)為PHA積累的動(dòng)力學(xué)通過(guò)以下來(lái)控制
1。Rt，將細(xì)胞外VFA運(yùn)輸至細(xì)胞內(nèi)的速率，
2。R。，將VFA轉(zhuǎn)化為PHA單體前體的速率，和
3。Rp，這些前體聚合成為PHA的速率。關(guān)于Rt即VFA進(jìn)入細(xì)胞的通量受到細(xì)菌主動(dòng)控制的程度存在爭(zhēng)論。盡管有這種爭(zhēng)論，穿過(guò)細(xì)胞壁的運(yùn)輸速率受到VFA的細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)濃度之間的濃度梯度的影響。VFA的細(xì)胞內(nèi)濃度將取決于膜運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞和細(xì)胞內(nèi)VFA的“清除”速率的平衡。進(jìn)入細(xì)胞胞質(zhì)的VFA可用于三種可能的代謝功能。以下這些功能的速率可受到細(xì)胞內(nèi)VFA濃度的影響
I。R。，將VFA轉(zhuǎn)化為PHA単體前體的以上提及的速率。2。Rg，用于非PHA生物質(zhì)生長(zhǎng)的VFA的合成代謝轉(zhuǎn)化的速率。非PHA生物質(zhì)可為活性微生物以及其它儲(chǔ)存產(chǎn)物例如胞外多糖形式。3。Re, VFA分解代謝轉(zhuǎn)化為H2O和CO2的速率，以驅(qū)動(dòng)用于進(jìn)行中的維持、生長(zhǎng)和PHA積累呼吸的代謝活性。注意到當(dāng)將其它非PHA前體有機(jī)物質(zhì)(例如VFA)與RBCOD —起進(jìn)料至生物質(zhì)時(shí)，該非PHA前體來(lái)源可滿足Re需求，多達(dá)100%的生物質(zhì)能量需求。然而，對(duì)于僅RBCOD進(jìn)料的情況，當(dāng)Rt和R。足夠快時(shí)，可假定Rr(即從廢水去除VFA的速率)取決于Rg、Rp和R6
Rr=/(Rg, Rp, Re)
由于生長(zhǎng)和聚合的能量需求與生物質(zhì)生長(zhǎng)和/或PHA生產(chǎn)的速率關(guān)聯(lián)，所以VFA分解代謝速率可認(rèn)為受限于生長(zhǎng)和聚合速率的函數(shù)
Re=/(Rg, Rp)
因此，Rr取決于Rg和Rp或 Rr=/(Rg, Rp)
該結(jié)果說(shuō)明當(dāng)Rt和R。相對(duì)快速吋，VFA去除的限速步驟為Rp和/或Rg。如果Rg可忽略，例如，由于匱乏(famine)的時(shí)間段，和/或必要生長(zhǎng)要素(如氮或甚至氧)的限制，則VFA去除的限速步驟或“瓶頸”為PHA聚合的速率即Rp。當(dāng)條件使得Rt和R。相對(duì)來(lái)說(shuō)比Rp顯著更快吋，使得Rp獨(dú)立于Rt和/或R。，則導(dǎo)致Rp限制條件。除非在理論上另外說(shuō)明，當(dāng)生物質(zhì)能保持供給用于制備PHA(產(chǎn)物)的聚合過(guò)程的細(xì)胞內(nèi)的PHA-単體(基質(zhì))庫(kù)時(shí)，使得聚合速率(Rp)不受PHA-單體濃度的影響，則導(dǎo)致本文使用的Rp限制條件或“PHA聚合限制動(dòng)力學(xué)”。此外，當(dāng)Rp為限速歩驟時(shí)，從混合液中去除VFA的動(dòng)力學(xué)為零級(jí)，即獨(dú)立于在混合液中VFA的濃度?？紤]前述PHA聚合動(dòng)力學(xué)理論，預(yù)計(jì)在生物質(zhì)中產(chǎn)生的PHA的分子量較大，這是、由于在積累過(guò)程期間鏈終止反應(yīng)的可能性降低。根據(jù)該模型，通過(guò)在積累過(guò)程期間保持PHA-単體前體的水平使得鏈終止可能性最小化，從而不限制PHA聚合的速率。這種水平的PHA-単體前體可通過(guò)零級(jí)VFA去除動(dòng)力學(xué)，或類似地通過(guò)最大呼吸速率(在積累過(guò)程期間在生物質(zhì)中實(shí)現(xiàn)和在生物質(zhì)中保持)來(lái)表示。VFA去除的動(dòng)力學(xué)、氧消耗、ニ氧化碳產(chǎn)生和pH變化為在積累過(guò)程中可被監(jiān)測(cè)的參數(shù)實(shí)例，作為確定在生物質(zhì)中實(shí)現(xiàn)的最大呼吸速率以及其在毎次RBCOD供應(yīng)之后所減少的百分比程度的方式。盡管這些理論解釋和其它所述解釋的可能，本發(fā)明提供足量RBCOD的定時(shí)和將足量RBCOD供應(yīng)至混合液，以刺激用于PHA積累的最大生物質(zhì)響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)與廢水處理平行的高分子量PHA聚合物。在一方面，本發(fā)明包括使用用于處理廢物有機(jī)物質(zhì)的生物質(zhì)的敞ロ混合培養(yǎng)物產(chǎn)生PHA。盡管如此，本發(fā)明采用的原理和技術(shù)可用于涉及細(xì)菌純的或限制的混合培養(yǎng)物和/或更精制的RBCOD或用于生物質(zhì)和/或PHA生產(chǎn)的其它原料的過(guò)程。當(dāng)使用含RBCOD的廢水進(jìn)料吋，由廢水處理設(shè)備收獲的生物質(zhì)可用于積累PHA。富 含積累PHA的細(xì)菌的生物質(zhì)可積累通常超過(guò)其總干重(活性生物質(zhì)加上PHA)的50%的PHA。應(yīng)供應(yīng)RBCOD進(jìn)料以實(shí)現(xiàn)初始濃度足夠高，以刺激生物質(zhì)中的PHA儲(chǔ)存響應(yīng)，但是濃度不能太高以引起任何形式的代謝抑制，代謝抑制對(duì)于有關(guān)聚合物產(chǎn)率和生產(chǎn)率的過(guò)程可能是不利的。盡管使用生物質(zhì)呼吸測(cè)量和補(bǔ)料-分批反應(yīng)器在用于評(píng)價(jià)混合-培養(yǎng)物系統(tǒng)中PHA積累的研究中已成為標(biāo)準(zhǔn)，但是該技術(shù)的實(shí)際執(zhí)行還未充分論述或說(shuō)明。例如，仍期望在補(bǔ)料-分批配置中用于明確處理和優(yōu)化PHA分子量的呼吸測(cè)量控制的模式。本發(fā)明提供向生物質(zhì)中受控添加RBC0D，以優(yōu)化得到較高聚合物分子量分布。本發(fā)明的一方面為在生物質(zhì)中產(chǎn)生高分子量PHA的方法，所述方法包括
在一段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)，將含有有機(jī)碳的基質(zhì)進(jìn)料至積累PHA的生物質(zhì)；和
控制基質(zhì)供應(yīng)的頻率和量，使得相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近供應(yīng)基質(zhì)的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。基于觀察到的生物質(zhì)響應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)限定足夠大的脈沖體積的因素。工作范圍為將生物質(zhì)周期性暴露于以下范圍峰刺激濃度的RBCOD的質(zhì)量輸入優(yōu)選20至500 mg-COD/L之間、更優(yōu)選在40至200 mg-COD/L之間。RBCOD輸入量可恒定，但是由于在PHA積累過(guò)程期間聚合動(dòng)力學(xué)降低，優(yōu)選在開(kāi)始時(shí)較高，并且隨著時(shí)間的推移而變小。以足夠的頻率提供RBCOD向生物質(zhì)的輸入，使得相對(duì)于響應(yīng)最近的廢水RBCOD輸入而實(shí)現(xiàn)的呼吸速率，現(xiàn)存的生物質(zhì)呼吸速率下降不多于70%，并優(yōu)選不多于30%。在RBCOD輸入之間生物質(zhì)的可接受的呼吸速率降低取決于輸入事件的次數(shù)。輸入事件或中斷的次數(shù)越多，則如果希望分子量最大化，在事件之間現(xiàn)存的呼吸可降低得越少。高初始生物質(zhì)濃度和較低的流入液RBCOD濃度可導(dǎo)致需要增加次數(shù)的刺激事件。由于在該過(guò)程中PHA積累的質(zhì)量和/或微生物或其它非PHA生物質(zhì)的生長(zhǎng)，在PHA積累過(guò)程期間，生物質(zhì)濃度提高。在總生物質(zhì)和活性生物質(zhì)之間可進(jìn)行區(qū)別。在積累過(guò)程中的活性生物質(zhì)濃度可定義為總生物質(zhì)濃度(作為揮發(fā)性懸浮固體測(cè)定)減去PHA濃度。當(dāng)現(xiàn)存的呼吸降低不多于其現(xiàn)存的最大可能的30%吋，PHA平均分子量可較少受到刺激事件頻率的影響。一旦生物質(zhì)已被PHA飽和，并且在不存在一種或多種生長(zhǎng)必需的其它營(yíng)養(yǎng)物下，RBCOD可被生物質(zhì)消耗，僅用于細(xì)胞維持和內(nèi)源性呼吸。此時(shí)，PHA生產(chǎn)率降低，并且RBCOD去除速率顯著降低。通常在此時(shí)混合培養(yǎng)物積累過(guò)程終止。懸浮的生物質(zhì)和水相分離，并且產(chǎn)物為具有高水平積累的PHA的生物質(zhì)。然而，在可允許流出物的最終排出之前，來(lái)自該積累過(guò)程的流出物可含有進(jìn)ー步處理所需的高水平的殘余RBC0D。如果在所有其它生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)物存在下，生物質(zhì)被PHA飽和，則RBCOD可被生物質(zhì)消耗，以除了支持同時(shí)發(fā)生的PHA儲(chǔ)存以外，還支持非PHA相關(guān)的生長(zhǎng)和維持的過(guò)程。在該階段，可保持積累過(guò)程，直至這樣的點(diǎn)當(dāng)反應(yīng)器中的PHA質(zhì)量已達(dá)到最優(yōu)水平和/或在混合液中殘余的可溶性COD的積累達(dá)到所選的最大水平。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是在敞ロ混合培養(yǎng)物中驅(qū)動(dòng)PHA-積累過(guò)程，其中來(lái)自積累過(guò)程的水性排出物至少對(duì)于其RBCOD含量經(jīng)生物學(xué)處理。本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方案是使用實(shí)際的廢水驅(qū)動(dòng)PHA-積累過(guò)程，其中用于PHA生產(chǎn)的除RBCOD以外的營(yíng)養(yǎng)物水平促進(jìn)PHA儲(chǔ)存和生物質(zhì)非PHA生長(zhǎng)代謝活性的組合過(guò)程。
在實(shí)際的應(yīng)用中，體積受到限制，并且是用于積累過(guò)程的顯著建造成本。對(duì)于PHA積累，良好的原料可不總是被顯著濃縮，因此，問(wèn)題可為達(dá)到足夠濃度的RBCOD以便達(dá)到最優(yōu)PHA積累速率和PHA品質(zhì)。在任何情況下，更期望較低的進(jìn)料輸入量，這是因?yàn)檫M(jìn)料頻率越高，則對(duì)于以下的機(jī)會(huì)越多更緊密的過(guò)程控制、進(jìn)料組成的操作轉(zhuǎn)換以及在PHA積累批次運(yùn)行結(jié)束時(shí)避免溶液中RBCOD過(guò)量。使用較高頻率的補(bǔ)料-分批輸入的補(bǔ)料-分批操作開(kāi)始接近連續(xù)進(jìn)料策略的條件。當(dāng)進(jìn)料頻率提高時(shí)，在補(bǔ)料-分批和連續(xù)進(jìn)料策略之間的差別變得模糊。因此，體積進(jìn)料速率，而不是劑量輸入頻率，變?yōu)樵诳刂坪瓦^(guò)程操作中的等效參數(shù)。通過(guò)在完全混合的反應(yīng)器中施用于所有生物質(zhì)的所選體積的不同劑量輸入，可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)料-分批操作。通過(guò)在側(cè)流中或在與RBCOD輸入接觸的不同的反應(yīng)器區(qū)內(nèi)引入生物質(zhì)，也可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)料-分批操作，使得在生物質(zhì)中的生物經(jīng)歷不同的基質(zhì)供應(yīng)刺激和不同的基質(zhì)中斷周期。當(dāng)生物質(zhì)在充分混合的反應(yīng)器內(nèi)或在各區(qū)或側(cè)流內(nèi)與基質(zhì)接觸時(shí)，可脈沖或連續(xù)供應(yīng)進(jìn)料。由于暴露于存在基質(zhì)濃度的負(fù)梯度的環(huán)境，進(jìn)料中斷可定義為這樣的情況在生物質(zhì)中的微生物經(jīng)歷進(jìn)料供應(yīng)時(shí)間或空間的減少。因此，用于在生物質(zhì)中積累PHA的本發(fā)明方法所體現(xiàn)的構(gòu)思包括脈沖進(jìn)料以及進(jìn)料中斷。本文中使用某些術(shù)語(yǔ)來(lái)描述脈沖進(jìn)料和進(jìn)料中斷兩者。例如，“將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)”或“中斷進(jìn)料”包括脈沖進(jìn)料以及提供進(jìn)料中斷，尤其是包括將基質(zhì)脈沖進(jìn)料至生物質(zhì)或?qū)⒁徊糠稚镔|(zhì)從具有相對(duì)低濃度基質(zhì)的區(qū)循環(huán)至具有相對(duì)高濃度基質(zhì)的區(qū)，同時(shí)連續(xù)或非連續(xù)進(jìn)料基質(zhì)。在任一種情況下，所述方法或過(guò)程將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，持續(xù)PHA積累過(guò)程，直至達(dá)到實(shí)際的限度、已實(shí)現(xiàn)進(jìn)料目標(biāo)、PHA-積累的飽和跡象明顯和/或反應(yīng)器中PHA的總質(zhì)量已達(dá)到目標(biāo)水平。這些事件的指示包括
O實(shí)際的限度包括反應(yīng)器的物理限制，例如用于具有可變的反應(yīng)器液體體積的補(bǔ)料-分批操作的可用槽體積。O實(shí)際的限度包括限制生物質(zhì)與排出的流出物分離的動(dòng)力學(xué)，用于具有恒定反應(yīng)器液體體積的補(bǔ)料-分批操作。O進(jìn)料目標(biāo)包括廢水RBCOD的添加，其基于建立的或具體情況觀察到的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化收率的標(biāo)準(zhǔn)，其可因廢水而異。例如，對(duì)于發(fā)酵的乳品廢水，通常觀察到的轉(zhuǎn)化率為0.4kg-生產(chǎn)的PHA/kg-消耗的VFA-C0D。因此，如果生物質(zhì)具有已知的PHA積累容量，至初始生物質(zhì)干重的100%，則目標(biāo)廢水添加為2. 5 kg-COD/kg-初始生物質(zhì)。O PHA積累的飽和跡象或終點(diǎn)包括任何或全部的以下可測(cè)量信號(hào)
在每次補(bǔ)料-分批輸入之后剰余的積累反應(yīng)器中開(kāi)始RBCOD的積累?；|(zhì)吸收動(dòng)力學(xué)降低，低于建立的閾值，該閾值對(duì)于所用的廢水種類是特定的。 使用在線評(píng)價(jià)生物質(zhì)反射率作為指示參數(shù)，觀察到的生物質(zhì)中PHA的飽和。對(duì)于生物質(zhì)生長(zhǎng)和PHA儲(chǔ)存同時(shí)發(fā)生的情況，使用生物質(zhì)PHA含量(反射率)和生物質(zhì)濃度(混合液濁度)的組合在線評(píng)價(jià)，觀察到的PHA體積生產(chǎn)率的目標(biāo)。降低生物質(zhì)呼吸測(cè)量至低于建立的閾值，該閾值對(duì)于所用的廢水種類是特定的。觀察到的對(duì)于從補(bǔ)料-分批廢水中的有機(jī)輸入的響應(yīng)，到對(duì)例如廢水中氮輸入的響應(yīng)的生物質(zhì)呼吸測(cè)量轉(zhuǎn)變。生物質(zhì)積累PHA最大電位所需的時(shí)間可根據(jù)各批次而異。關(guān)于混合培養(yǎng)物過(guò)程的動(dòng)力學(xué)和其它特性，可發(fā)生波動(dòng)，例如，由于微生物群體動(dòng)力學(xué)、代謝條件(生理狀態(tài))的轉(zhuǎn)變和流入液進(jìn)料特性的變化。合適的PHA積累原料可包括選自除了在用于生產(chǎn)積累PHA的生物質(zhì)的廢水中存在的那些以外的RBCOD來(lái)源的原料。這種迥然不同的原料可增強(qiáng)總體過(guò)程經(jīng)濟(jì)性，或者可改變RBCOD組成用于生產(chǎn)不同種類的PHA。對(duì)于PHA-積累的補(bǔ)料-分批條件的確定
基于需氧豐富-匱乏(feast-famine)選擇,在兩個(gè)4升實(shí)驗(yàn)室規(guī)模序批反應(yīng)器(SBR)中，使用富含PAB的活性污泥生物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。SBR與生物學(xué)廢水處理過(guò)程平行操作。發(fā)酵的乳品エ業(yè)廢水用作富含PAB的生物質(zhì)生產(chǎn)的進(jìn)料。發(fā)酵的乳品廢水COD包含約90%的VFA。發(fā)酵的廢水補(bǔ)充了超過(guò)活性污泥代謝需求的大量營(yíng)養(yǎng)物和微量營(yíng)養(yǎng)物。在I天水力停留時(shí)間(HRT)和4天固體停留時(shí)間(SRT)情況下，操作SBR。I天HRT基于2 X 12小時(shí)循環(huán)/天，其中使用2 L反應(yīng)器混合液體積的起點(diǎn)限定循環(huán)。在循環(huán)開(kāi)始時(shí)，在需氧條件下快速進(jìn)料2 L廢水。廢水和混合液與超過(guò)I mg-02/L的溶解氧水平需氧反應(yīng)約11小吋。隨后，停止曝氣和混合，讓混合液中的活性污泥在靜止條件下沉降30分鐘。沉降后，將2 L上清液傾析。在每2次循環(huán)之一中，恰好在停止曝氣和混合以便沉降之前，將500 mL的混合液泵出(廢棄)，用于SRT控制。當(dāng)活性污泥從反應(yīng)器中廢棄時(shí)，僅將I. 5 L的上清液傾析。豐富-匱乏循環(huán)為在進(jìn)料后隨即不多于2小時(shí)的豐富(feast)，接著不小于9小時(shí)的匱乏，這通過(guò)重復(fù)和詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)循環(huán)-研究和常規(guī)溶解氧監(jiān)測(cè)評(píng)估。反應(yīng)器支持約2 g/L穩(wěn)態(tài)濃度的活性污泥。還在中試規(guī)模操作類似系統(tǒng)，其中使用ー個(gè)工作體積為400 L的SBR。在跨度約3個(gè)月的SBR操作的ー組重復(fù)實(shí)驗(yàn)中，廢棄的生物質(zhì)經(jīng)歷濃縮的こ酸或發(fā)酵的乳品廢水的脈沖輸入。目標(biāo)是在生物質(zhì)中現(xiàn)存的PHA含量可忽略的條件下，測(cè)量生物質(zhì)對(duì)“豐富”刺激的響應(yīng)。基于溶解氧趨勢(shì)以及還基于在生物質(zhì)對(duì)有機(jī)基質(zhì)的相應(yīng)脈沖輸入的響應(yīng)期間更詳細(xì)的水質(zhì)分析，監(jiān)測(cè)生物質(zhì)對(duì)這些基質(zhì)輸入的響應(yīng)。生物質(zhì)響應(yīng)可通過(guò)如下形式的函數(shù)來(lái)建模(圖I):
權(quán)利要求
1.用于在生物質(zhì)中產(chǎn)生聚羥基烷酸酯(PHA)的方法，所述方法包括 在一段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)，將含有有機(jī)碳的基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)；和 控制將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)的頻率和將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)的量，使得產(chǎn)生的PHA的平均分子量為至少400，000 g/mol0
2.權(quán)利要求I的方法，其中所述基質(zhì)與生物質(zhì)形成混合物，并且所述基質(zhì)包括可容易生物降解的化學(xué)需氧量(RBCOD)，并且所述方法包括通常使混合物中RBCOD的濃度保持在I,000 mg/L 及以下。
3.權(quán)利要求2的方法，所述方法包括將基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)，使得RBCOD的濃度通常保持超過(guò)10 mg/L o
4.權(quán)利要求1-3中任ー項(xiàng)的方法，其中在三個(gè)或更多個(gè)脈沖中將所述基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)，并且其中脈沖的頻率使得相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近進(jìn)料脈沖的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。
5.權(quán)利要求1-4中任ー項(xiàng)的方法，所述方法包括在脈沖中將基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)；和采用在線過(guò)程監(jiān)測(cè)用于控制基質(zhì)進(jìn)料速率或脈沖進(jìn)料頻率，所述在線過(guò)程監(jiān)測(cè)使用UV/VIS光譜學(xué)、傳導(dǎo)率或pH。
6.權(quán)利要求5的方法，其中將所述基質(zhì)與生物質(zhì)混合在一起形成基質(zhì)與生物質(zhì)混合物，并且所述方法包括控制作為以下濃度的函數(shù)的基質(zhì)進(jìn)料速率或脈沖進(jìn)料頻率基質(zhì)與生物質(zhì)混合物中總的或溶解的有機(jī)碳濃度，或基質(zhì)與生物質(zhì)混合物中COD濃度。
7.權(quán)利要求6的方法，所述方法包括利用基于混合物中溶解氧濃度、混合物中二氧化碳濃度或混合物的氧化還原電位的呼吸測(cè)量，控制基質(zhì)進(jìn)料速率或脈沖進(jìn)料頻率。
8.權(quán)利要求1-7中任ー項(xiàng)的方法，其中所述生物質(zhì)包含在混合液中，并且所述方法包括將生物質(zhì)引向第一區(qū)，隨后將生物質(zhì)引向第二區(qū)和將基質(zhì)進(jìn)料至在第二區(qū)中的生物質(zhì)，其中所述第二區(qū)包括體積小于第一區(qū)中混合液體積的混合液；并且其中第二區(qū)中的基質(zhì)濃度高于第一區(qū)中的基質(zhì)濃度。
9.權(quán)利要求1-8中任ー項(xiàng)的方法，所述方法包括在生物質(zhì)中在PHA積累之前、期間或之后，濃縮生物質(zhì)。
10.權(quán)利要求I的方法，其中將基質(zhì)供應(yīng)至生物質(zhì)的頻率使得在將基質(zhì)供應(yīng)至生物質(zhì)至少一次之后，相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近供應(yīng)基質(zhì)的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。
11.權(quán)利要求I的方法，其中將基質(zhì)供應(yīng)至生物質(zhì)的頻率使得在將基質(zhì)供應(yīng)至生物質(zhì)至少三次的每一次之后，相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近供應(yīng)基質(zhì)的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。
12.權(quán)利要求I的方法，其中將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)包括 (i)將基質(zhì)間歇泵送至包括生物質(zhì)的進(jìn)料區(qū)中， (ii)將一部分生物質(zhì)從具有相對(duì)低濃度基質(zhì)的區(qū)循環(huán)至具有相對(duì)高濃度基質(zhì)的區(qū)，同時(shí)連續(xù)或非連續(xù)進(jìn)料基質(zhì)；或 (iii)將基質(zhì)間歇泵送至包括生物質(zhì)的進(jìn)料區(qū)中和間歇使生物質(zhì)與基質(zhì)接觸的組合。
13.權(quán)利要求I的方法， 其中所述基質(zhì)與生物質(zhì)形成混合物，并且所述基質(zhì)包括RBC0D，并且所述方法包括通常使混合物中RBCOD的濃度保持在1，000 mg/L及以下，同時(shí)通常保持RBCOD的濃度超過(guò)10mg/L ;和 其中將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)包括在基質(zhì)供應(yīng)中將生物質(zhì)暴露于一系列中斷，使得在至少一次中斷之后，相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近供應(yīng)基質(zhì)的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。
14.權(quán)利要求I的方法，其中所述生物質(zhì)包含在混合液中，并且將基質(zhì)間歇進(jìn)料至生物質(zhì)；并且其中通過(guò)檢測(cè)混合液中的溶解氧濃度和響應(yīng)溶解氧濃度的提高而觸發(fā)將基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)，控制將基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)的頻率，經(jīng)過(guò)所選的時(shí)間，所述氧濃度大于所選的閾值。
15.權(quán)利要求14的方法，所述方法包括通過(guò)以下來(lái)控制將基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)的頻率使混合液中溶解氧濃度與相對(duì)低的生物質(zhì)呼吸速率關(guān)聯(lián)，并且在出現(xiàn)相對(duì)低的生物質(zhì)呼吸速率后，隨后響應(yīng)溶解氧濃度的提高而觸發(fā)將基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)，經(jīng)過(guò)所選的時(shí)間，所述氧濃度大于閾值。
16.權(quán)利要求I的方法，所述方法包括處理廢水流和產(chǎn)生混合培養(yǎng)的生物質(zhì)；收獲混合培養(yǎng)的生物質(zhì)和利用混合培養(yǎng)的生物質(zhì)來(lái)產(chǎn)生PHA ;并且其中所述方法包括利用至少ー部分廢水流或備選的廢水流作為進(jìn)料至混合培養(yǎng)的生物質(zhì)的基質(zhì)。
17.促進(jìn)生物質(zhì)中PHA積累的方法，所述方法包括 通過(guò)將含有可容易生物降解的化學(xué)需氧量(RBCOD)的基質(zhì)與生物質(zhì)混合，將含有有機(jī)碳的基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)，以形成生物質(zhì)-基質(zhì)混合物； 控制生物質(zhì)-基質(zhì)混合物中RBCOD的濃度，使得在PHA積累期間，生物質(zhì)-基質(zhì)混合物中RBCOD的濃度通常保持在1，000 mg-COD/L至10 mg-COD/L之間；和 其中所述將RBCOD進(jìn)料至生物質(zhì)和控制生物質(zhì)-基質(zhì)混合物中RBCOD的濃度的方法產(chǎn)生平均分子量超過(guò)400，000 g/mol的PHA。
18.權(quán)利要求17的方法，所述方法包括在一系列脈沖中將RBCOD進(jìn)料至生物質(zhì)和控制脈v沖進(jìn)料的頻率，使得在至少一次脈沖進(jìn)料之后，相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近進(jìn)料RBCOD脈沖的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。
19.權(quán)利要求17的方法，其中在PHA積累期間，所述方法包括多次中斷基質(zhì)至生物質(zhì)的進(jìn)料；和控制中斷的頻率，使得在至少一次中斷之后，相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近基質(zhì)進(jìn)料中斷的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。
20.權(quán)利要求17的方法，所述方法包括使用活性污泥生物處理廢水流；并且其中用于產(chǎn)生PHA的生物質(zhì)取自在活性污泥已被用于生物處理廢水流之后的活性污泥；并且其中將含有有機(jī)碳的基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)包括將至少一部分廢水流或備選的廢水流進(jìn)料至生物質(zhì)。
21.在利用廢活性污泥的生物質(zhì)和包括RBCOD的流入液廢水中產(chǎn)生PHA的方法，所述方法包括 將廢活性污泥引向其中所述廢活性污泥包括生物質(zhì)的區(qū)； 使所述生物質(zhì)曝氣； 將廢水流入液或備選的廢水流入液進(jìn)料至生物質(zhì)，并將廢水流入液與生物質(zhì)混合，多次中斷廢水流入液至生物質(zhì)的進(jìn)料；和 將足夠的廢水流入液進(jìn)料至生物質(zhì)，使得在生物質(zhì)中PHA的平均分子量為至少·400,000 g/mol。
22.權(quán)利要求21的方法，其中將所述廢活性污泥引向第一區(qū)，并且將包括含有有機(jī)碳的基質(zhì)的廢水流入液或備選的廢水流入液引向進(jìn)料區(qū)；并且所述方法包括將生物質(zhì)從第一區(qū)循環(huán)至進(jìn)料區(qū)并返回第一區(qū)，并且其中通過(guò)保持進(jìn)料區(qū)中相對(duì)高的基質(zhì)濃度和第一區(qū)中相對(duì)低的基質(zhì)濃度，實(shí)現(xiàn)向生物質(zhì)的進(jìn)料中斷。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述第一區(qū)為可變體積反應(yīng)器，并且所述進(jìn)料區(qū)通常為恒定體積反應(yīng)器；并且其中將廢水流入液或備選的廢水流入液與活性污泥混合，以形成混合液，并且其中將混合液從可變體積反應(yīng)器循環(huán)至通常恒定體積的反應(yīng)器。
24.權(quán)利要求21的方法，其中所述PHA積累過(guò)程在單一反應(yīng)器中進(jìn)行，并且其中將廢活性污泥和廢水流入液兩者引向所述單一反應(yīng)器。
25.權(quán)利要求21的方法，其中在PHA積累期間，控制中斷的頻率，使得相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近進(jìn)料供應(yīng)的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。
26.權(quán)利要求21的方法，所述方法還包括使用活性污泥生物處理廢水流入液，以除去來(lái)自廢水流入液的污染物；廢棄至少ー些用于處理廢水流入液的活性污泥；和利用廢水流入液的生物質(zhì)產(chǎn)生PHA。
27.在生物質(zhì)中產(chǎn)生高分子量PHA的方法，所述方法包括 在一段時(shí)間內(nèi)，通過(guò)將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)，將含有有機(jī)碳的基質(zhì)進(jìn)料至積累PHA的生物質(zhì)；和 控制基質(zhì)供應(yīng)的頻率和量，使得相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于·70%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近供應(yīng)基質(zhì)的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述含碳的基質(zhì)為來(lái)自工業(yè)、市政或農(nóng)業(yè)過(guò)程的廢水，或由其衍生的ー種或多種產(chǎn)物。
29.權(quán)利要求27或28的方法，其中在每一次基質(zhì)供應(yīng)中基質(zhì)的量為足以將生物質(zhì)暴露于20至500 mg-COD/L之間濃度的COD的量。
30.權(quán)利要求29的方法，其中在每一次基質(zhì)供應(yīng)中基質(zhì)的量為足以將生物質(zhì)暴露于·40至200mg-C0D/L之間濃度的COD的量。
31.權(quán)利要求27-30中任ー項(xiàng)的方法，其中產(chǎn)生的PHA的平均分子量為至少400，000·g/molo
32.權(quán)利要求31的方法，其中產(chǎn)生的PHA的平均分子量為至少600，000g/mol。
33.權(quán)利要求32的方法，其中產(chǎn)生的PHA的平均分子量為至少1，000，000g/mol。
34.權(quán)利要求27-33中任ー項(xiàng)的方法，其中相對(duì)于最大呼吸速率，生物質(zhì)的呼吸速率下降不多于30%，所述最大呼吸速率通過(guò)生物質(zhì)對(duì)最近供應(yīng)基質(zhì)的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。
35.權(quán)利要求27-34中任ー項(xiàng)的方法，其中所述生物質(zhì)的呼吸速率通過(guò)在線過(guò)程監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)參數(shù)直接或間接確定，所述參數(shù)包括混合液中的溶解氧濃度、從混合液中去除VFA的動(dòng)力學(xué)、生物質(zhì)的氧消耗、生物質(zhì)的ニ氧化碳產(chǎn)生以及混合液的pH變化。
36.權(quán)利要求1-35中任ー項(xiàng)的方法，其中PHA積累的終點(diǎn)或PHA的飽和通過(guò)濁度測(cè)量來(lái)確定，所述濁度測(cè)量基于近紅外反散射方法、拉曼紅外光譜學(xué)、可容易生物降解的化學(xué)需氧量(RBCOD)的積累、相對(duì)于所用的基質(zhì)降低的基質(zhì)吸收動(dòng)力學(xué)、相對(duì)于所用的基質(zhì)降低的生物質(zhì)呼吸測(cè)量，或它們的組合。
37.權(quán)利要求27-35中任ー項(xiàng)的方法，所述方法還包括 使用生物質(zhì)生物處理廢水流以除去污染物； 廢棄至少ー些生物質(zhì)；和 利用至少ー些廢物生物質(zhì)作為積累PHA的生物質(zhì)。
38.權(quán)利要求30的方法，所述方法還包括使用活性污泥生物處理廢水流，以從廢水流除去污染物；廢棄至少一部分活性污泥；利用在廢活性污泥中所包含的生物質(zhì)作為積累PHA的生物質(zhì)；和將廢水流或備選的廢水流進(jìn)料至積累PHA的生物質(zhì)。
全文摘要
用于在生物質(zhì)中產(chǎn)生聚羥基烷酸酯(PHA)的方法或過(guò)程。該過(guò)程包括將含有有機(jī)碳的基質(zhì)進(jìn)料至富含積累PHA的細(xì)菌的生物質(zhì)。特別地所述過(guò)程包括在所選的時(shí)間內(nèi)至少單獨(dú)三次將基質(zhì)間歇供應(yīng)至生物質(zhì)。該過(guò)程的目的是產(chǎn)生具有相對(duì)高分子量的PHA，所述分子量至少為400,000g/mol。通過(guò)控制將基質(zhì)供應(yīng)至生物質(zhì)的頻率以及通過(guò)將足夠量的基質(zhì)進(jìn)料至生物質(zhì)，所述方法或過(guò)程產(chǎn)生具有相對(duì)高分子量的PHA。
文檔編號(hào)C02F3/30GK102770549SQ201080063546
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者A.G.維克, C.A.B.卡爾松, S.O.H.本特松 申請(qǐng)人:威立雅水務(wù)技術(shù)支持公司