JP2012517237A - グリコーゲン蓄積生物体におけるpha生産を最大にするためのプロセス - Google Patents
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- 混合培養バイオマスにおいて高ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)生産能を有するグリコーゲン蓄積生物体(GAO)を選択することによって、廃水を処理し、且つポリヒドロキシアルカノエート(PHA)を生産する方法であって、
揮発性脂肪酸(VFA)及び混合培養バイオマスを含む廃水を供給すること;
相対的に高いレベルの細胞内貯蔵グリコーゲンを含むGAOを有するGAO優占バイオマスを生じる交互の嫌気性処理及び好気性又は無酸素処理に、該バイオマスを曝すこと;
該嫌気性処理中、該GAO優占バイオマス中のGAOが該VFA及び該細胞内貯蔵グリコーゲンを消費してPHAを生産するように、該好気性又は無酸素処理中より該嫌気性処理中のバイオマスへ、実質的により多いVFAを供給すること;
供給された総浮遊固形物(TSS)の1gあたり少なくとも0.08gのVFAの比率で、嫌気性処理中のバイオマスに該VFAを供給すること
によって、
該GAO優占バイオマスを選択し、該バイオマスにおいて該GAOが増殖して、他の微生物より優占になるようにすること;
及び該GAO優占バイオマス内に該PHAを蓄積させることを含む、上記方法。 - GAO優占バイオマスを選択する前に、嫌気性条件下での前記廃水の処理、及び酸生成発酵を通して有機化合物を前記VFAに変換することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 選択されたバイオマスを副流PHA生産ゾーンへ注ぎ、該PHA生産ゾーン内のバイオマスにVFAを給送することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記副流PHA生産ゾーン内のバイオマスを好気性条件、嫌気性条件、又は嫌気・好気又は無酸素サイクルに曝すことを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記バイオマスを前記副流PHA生産ゾーンからセパレータへ注ぎ、該バイオマスを棄却水から分離することを含む、請求項4に記載の方法。
- 分離されたバイオマスを下流処理ゾーンへ注ぎ、PHAを残留バイオマスから分離することを含む、請求項5に記載の方法。
- 好気性又は無酸素処理相中、前記GAO優占バイオマスを収集し、該GAO優占バイオマスを第1のセパレータへ注ぎ、該GAO優占バイオマスを前記廃水から分離すること、及びその後、収集されたGAO優占バイオマスを、分離されたGAO優占バイオマスにVFAが給送される副流PHA生産ユニットへ注ぐことを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記GAOが選択された後、引き続いて、VFAが前記バイオマスに給送され、該バイオマス中のGAOが該VFAを消費し、PHAを生産する、請求項1に記載の方法。
- 前記バイオマスを交互の嫌気性処理及び好気性又は無酸素処理に曝す前に、前記バイオマスに引き続いて給送される前記VFAが、副流から採取される、請求項8に記載の方法。
- 引き続いて、嫌気性条件、好気性条件、又は無酸素条件のいずれかに前記バイオマスを曝すことをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 嫌気性条件下で処理される間に前記バイオマスに供給される前記VFAが、供給された総浮遊固形物(TSS)の1gあたり約0.08〜0.50gのVFAである、請求項1に記載の方法。
- 前記バイオマス及び廃水を混合して混合液を形成し、該バイオマスを交互の嫌気性処理及び好気性又は無酸素処理に曝すことによって、該混合液中の総浮遊固形物に対して、好気性又は無酸素条件下で少なくとも18%の細胞内貯蔵グリコーゲンを含むGAOを有するGAO優占バイオマスが生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記バイオマス及び廃水を混合して混合液を形成し、該バイオマスを交互の嫌気性処理及び好気性又は無酸素処理に曝すことによって、該混合液中のTSSに対して、好気性又は無酸素条件下で少なくとも30%の細胞内貯蔵グリコーゲンを含むGAOを有するGAO優占バイオマスが生じる、請求項1に記載の方法。
- 分離されたバイオマスに引き続いて給送されるVFAが、廃水中のTSSに対して少なくとも45%PHAを生じる、請求項8に記載の方法。
- 混合培養バイオマスにおいて高ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)生産能を有するグリコーゲン蓄積生物体(GAO)を選択することによって、廃水を処理し、且つポリヒドロキシアルカノエート(PHA)を生産する方法であって、
VFAを含む廃水を、混合培養バイオマスを含む少なくとも1つの廃水処理ゾーンへ注ぐこと;
該廃水処理ゾーン(単数又は複数)において、相対的に高いレベルの細胞内貯蔵グリコーゲンを含むGAOを有するGAO優占バイオマスを生じる交互の嫌気性処理及び好気性又は無酸素処理に、該バイオマスを曝すこと;
該嫌気性処理中、該GAO優占バイオマス中のGAOがVFA及び該細胞内貯蔵グリコーゲンを消費してPHAを生産するように、好気性又は無酸素処理中より嫌気性処理中のバイオマスへ、実質的により多いVFAを供給すること;
該嫌気性処理に供給された総浮遊固形物(TSS)の1gあたり少なくとも0.08gのVFAの比率で、嫌気性処理中のバイオマスにVFAを供給すること
によって、
該廃水処理ゾーンにおいて、GAO優占バイオマスを選択し、該GAOが該バイオマスにおいて増殖して、他の微生物より優占になるようにすること;及び
該GAOがVFAを消費し、PHAを生産するように、PHA生産ゾーン内のGAO優占バイオマスにVFAを加えることを含む、上記方法。 - 前記GAO優占バイオマスを選択する前に、嫌気性条件下で前記廃水を処理し、酸生成発酵を通して前記有機化合物を前記VFAに変換することをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記バイオマスを交互の嫌気性処理及び好気性又は無酸素処理に曝す前に、前記PHA生産ゾーン内のGAO優占バイオマスに加えられるVFAが、前記廃水から採取される、請求項15に記載の方法。
- 前記PHA生産ゾーンにおいて、前記バイオマスを嫌気性条件、好気性条件、又は無酸素条件に曝すことをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記GAO優占バイオマスを選択することが主流で起こり、且つ前記PHA生産ゾーンが副流に配置される、請求項15に記載の方法。
- 主流において前記GAO優占バイオマスを選択し、前記廃水から該バイオマスを分離し、分離されたバイオマスを副流に位置するPHA生産ゾーンへ注ぐことを含む、請求項15に記載の方法。
- 高ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)生産能を有するグリコーゲン蓄積生物体(GAO)を選択することによって、混合培養バイオマス中の廃水を生物学的に処理し、且つ該バイオマス中でポリヒドロキシアルカノエート(PHA)を生産する方法であって、
廃水流入を少なくとも1つのリアクターに注ぎ、該廃水を該バイオマスで生物学的に処理すること;
該バイオマスにおいてGAOを選択し、該GAOを該バイオマス中で増殖させて、非GAOより優占になるようにすることによって、
該バイオマスを交互の嫌気性処理相及び好気性又は無酸素処理相に曝すことによって、該バイオマスを交互の嫌気性条件及び好気性又は無酸素条件に曝すこと;
該好気性又は無酸素処理相中より該嫌気性処理相中のバイオマスへ、VFAの形でより多い給送を供給すること;
該バイオマスを該交互の嫌気性処理相及び好気性又は無酸素処理相に曝して、結果として、相当レベルの細胞内貯蔵グリコーゲンを含むGAOを有するGAO優占バイオマスであって、該GAO優占バイオマス中のGAOが該VFA及び該細胞内貯蔵グリコーゲンを消費して、PHAを生産する、上記GAO優占バイオマスをもたらすこと;
嫌気性処理に供給される総浮遊固形物(TSS)の1gあたり少なくとも0.08gのVFAの比率で、該嫌気性処理中のバイオマスに該VFAを供給すること
を含むGAO選択プロセスを実行すること;
及び該GAO優占バイオマスにおいてPHAを蓄積することを含む、上記方法。 - 前記廃水から前記GAO優占バイオマス内の前記PHAを分離し、該GAO優占バイオマスからPHAを蓄積又は収集することを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記GAO優占バイオマス内に前記PHAを蓄積することが、VFAを該バイオマスへ給送し、該VFAをPHAに変換することを含む、請求項21に記載の方法。
- 請求項21に記載の方法であって、前記流入廃水が相当なVFAを含むか、又は該方法が前記流入廃水中の有機物をVFAに変換することを含み、前記嫌気性処理相中にVFAが前記バイオマスに利用可能になっており、且つ該方法が、前記好気性又は無酸素処理相中のVFA負荷と比較して相対的に高いVFA負荷を前記嫌気性処理相中に供給することを伴う、上記方法。
- GAOの選択が連続バッチリアクター内で行われ、VFAのバイオマスに対する比率が少なくとも約0.08g−VFA/g−TSSであって、該比率が、嫌気性相のおよその開始時点に測定されたバイオマスの質量で割られた、前記嫌気性処理相中のバイオマスに給送されるVFAの質量と定義される、請求項21に記載の方法。
- 前記廃水を前記バイオマスで生物学的に処理することが、該廃水から生化学的酸素要求量(BOD)を除くことを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記バイオマスを前記廃水と混合して混合液を形成し、(1)該混合液中のバイオマスの量と比較した、該廃水と共に給送されるVFAの量の比率;(2)嫌気性処理及び好気性若しくは無酸素処理中における、該バイオマスの滞留時間;(3)嫌気性処理及び好気性若しくは無酸素処理中の該廃水の温度;(4)供給される炭素源に対するリンの比率;又は(5)それらの任意の組合せを制御することによってGAOの選択を制御することを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記GAO優占バイオマスを第1のセパレータへ注ぎ、該バイオマスを前記廃水から分離すること;及び該GAO優占バイオマスを下流処理ユニットに注ぎ、残留バイオマスからPHAを分離することによって、いかなる実質的な、介在する好気性又は無酸素処理もなしに、該バイオマスが嫌気性処理に曝された後、該GAO優占バイオマスからPHAを収集することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- 好気性又は無酸素処理相中に前記GAO優占バイオマスを収集し、該GAO優占バイオマスを第1のセパレータへ注ぎ、該GAO優占バイオマスを前記廃水から分離し、その後、収集されたGAO優占バイオマスを、分離されたGAO優占バイオマスにVFAが給送される副流PHA生産ユニットへ注ぐことを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記バイオマスが前記副流PHA生産プロセスに曝された後、前記GAO優占バイオマスを第2のセパレータへ注ぎ、残留バイオマスからPHAを分離する、請求項29に記載の方法。
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