制备微生物储存化合物的方法技术

本发明专利技术涉及使用能够积累微生物储存化合物的微生物制备该微生物储存化合物、特别是聚羟基链烷酸酯的方法，其中在同一反应器中通过进行选择步骤的所谓盛宴期筛选出该微生物并在所选择的微生物中进行该微生物储存化合物的积累，并在单独的、更小的反应器中进行选择步骤的所谓饥饿期选择出该微生物并积累微生物储存化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制备微生物储存化合物的方法，特别是使用积累微生物储存化合物的微生物制备聚羟基链烷酸酯(PHA)的方法。
技术介绍
已知在用于有氧废水处理的污泥中发现的一些微生物能够产生作为储备化合物的微生物储存化合物，诸如例如聚(羟基链烷酸酯)(PHA)。近来，废水处理方法引起了人们的兴趣，其中PHA积累细菌中最大化聚羟基链烷酸酯的积累，以便从这些细菌中回收该聚羟基链烷酸酯，例如用于生物塑料的应用。用于选择能够产生PHA或其它微生物储存化合物的微生物的方法在本领域是已知的，并且通常包括将所谓盛宴期与所谓的饥饿期进行交替的几个循环，其中在所谓的盛宴期中，用包括易于生物降解的有机化合物(所谓的易于生物降解的化学需氧物或RBCOD)的底物对包括PHA积累细菌的污泥进行喂料；在所谓的饥饿期中，底物被细菌保留。在盛宴期，PHA积累细菌将诸如挥发性脂肪酸类的RBCOD转化为PHA。在饥饿期，积累在细菌中的PHA被用于喂料，从而选择出能够积累PHA或其它细菌储存化合物的那些细菌。例如，WO00/52189公开了制备聚羟基链烷酸酯的方法，其中在第一步中，通过使微生物交替地经受底物加入期(盛宴期)和底物保留期(饥饿期)而选择出能够积累PHA的微生物。在积累步骤中，通过在第一步中选择的一些微生物中投加底物(优选地为包括脂肪酸的流)以积累PHA。在WO00/52189的方法中，交替的盛宴期和饥饿期的选择步骤在第一反应器中进行，积累步骤在单独的第二反应器中进行。WO2011/073744还公开了通过交替地使生物质经受盛宴条件和饥饿条件来选择能够产生PHA的微生物(生物质)的方法。在WO2011/073744的方法中，可以在同一反应器中或在单独的不同反应器中依次采用盛宴条件和饥饿条件。从选择过程中排出的污泥(生物质)可以在单独的步骤中进行进一步积累PHA或经历PHA的提取。WO2012/023114公开了与WO2011073744类似的方法，其用于通过使生物质在序列批次反应器(SBR)系统中经历盛宴-饥饿条件的重复循环，并在盛宴条件下使用特定的易于生物降解的化学需氧物(RBCOD)喂料速率，以增加在废水处理中所用的生物质的PHA积累的潜力。公开于17.07.2014的WO2014/108864中再次描述了包括延长的二次饥饿过程的类似方法。在所有这些方法中，任何积累步骤都在单独的反应器中进行。WO2013/022874公开了一种以在曝气池中提供饥饿-盛宴方案的方式采用在同样的曝气池中的回流污泥而制备PHA的方法。可以在回流流反应器中处理回流污泥，其中在回流流反应器中采用相对低的食物/生物质比。没有公开或暗示积累过程。Serafim等人，Appl.Microbiol.Biotechnol.81(2008)615-628和Bengtsson等人，BioresourceTechnology99(2008)509-516公开了在序列批次反应器或连续反应器中使用混合培养物制备PHA的方法，其中可以在单个(选择)反应器中进行盛宴和饥饿循环。然而，积累循环总是在单独的反应器中进行。
技术实现思路
目前已经发现，选择能够进行PHA制备或其它微生物储存化合物制备的微生物和在所选择的微生物中进一步积累该微生物储存化合物的方法可以通过在相同的反应器中进行选择步骤的所谓盛宴期和在所选择的微生物中积累微生物储存化合物，并在单独的反应器中进行选择步骤所谓的饥饿期来改善。因此，本专利技术提供了制备微生物储存化合物的方法，包括以下步骤：a)将包括了包括RBCOD的有机化合物的废水流提供到含有包括能够积累微生物储存化合物的微生物的活性污泥的第一反应器，以在废水中形成了活性污泥的混合物，并使第一反应器中的污泥在第一时间段(“盛宴期”)期间经受制备(即积累)微生物储存化合物的反应条件(该条件包括溶解氧的存在)，以在处理后的废水中得到包括微生物储存化合物的活性污泥；b)将包括微生物储存化合物的部分活性污泥从第一反应器转移到第二反应器，并将包括微生物储存化合物的部分活性污泥保留在第一反应器中；c)将包括了包括RBCOD的有机化合物的废水流提供到包含了包括微生物储存化合物的部分活性污泥的第一反应器中，以在废水中形成包括微生物储存化合物的活性污泥的混合物，并使污泥在第二时间段(“积累期”)期间经受积累微生物储存化合物的条件(该积累条件包括溶解氧的存在)，以得到进一步富含微生物储存化合物的活性污泥和处理后的废水；d)从第一反应器中排出作为产物流的进一步富含微生物储存化合物的活性污泥；e)在第三时间段(“饥饿期”)期间，使包含第二反应器中的微生物储存化合物的活性污泥在液体反应介质中经受饥饿反应条件，该条件包括存在溶解氧浓度和降低底物供给，以得到富含能够积累微生物储存化合物的微生物的活性污泥；和f)将步骤e)中获得的富含能够积累微生物储存化合物的微生物的活性污泥转移至第一反应器，以形成包括能够在步骤a)中积累微生物储存化合物的微生物的活性污泥。根据本专利技术方法的优选实施方案的重要优点是，选择步骤的盛宴期和积累步骤可以在连续反应器中进行，其中具有底物的废水被连续地进料到反应器中，并且处理后的废水可以从反应器中连续地排出，而没有连续工艺中的典型缺点，如生物质(污泥)分散的保留时间。通过在积累步骤c)后从第一反应器排出污泥并在饥饿期e)后从第二反应器排出污泥，狭义地限定了分别在步骤a)、c)和e)中的生物质保留时间。因此，该方法结合了序列批次反应器的优点和连续反应器的优点，即不需要在相对短的时间段内输送大体积的液体，从而不需要大型的泵和缓冲容积容量。另一个优点是不需要单独的积累反应器。附图说明图1至7示意性地示出了根据本专利技术方法的实施方案，在连续步骤中的第一和第二反应器以及固体和流体流。图1至7一起示出了该工艺的完整循环。具体实施方式根据本专利技术的方法是用于制备微生物储存化合物的方法。在该方法中，将包括了包括易于生物降解的化学需氧物(RBCOD)的有机化合物的废水流提供到含有包括能够积累所需微生物储存化合物的微生物的活性污泥的第一反应器中。在本专利技术的上下文中，应用以下定义：-“微生物储存化合物”是由诸如细菌、霉菌和藻类的微生物产生的用于储存其剩余能量的化合物。所述化合物包括酯类、聚酯类、甘油三酯类、其它脂肪类和油类、和多糖类(如糖原)。由羟基羧酸类的分子间酯化得到的聚酯类是一类重要的微生物储存化合物，最突出的是聚羟基链烷酯类，特别是聚-β-羟基regime酯类，如下式的聚-β-羟基丁酸酯(PHB)和聚-β-羟基戊酸酯(PHV)以及它们的共聚物，其中n可以在数十至数百或甚至数千的范围内。[-O-CH(CH3)-CH2-CO-]n，PHB[-O-CH(C2H5)-CH2-CO-]n，PHV聚羟基链烷酯类(或聚氧化链烷酸酯类)通常(并在本文中)是指聚羟基链烷酸酯(PHA)。-“化学需氧物”(COD)是指可以氧化成较小的分子，并最终转化为二氧化碳和水的有机材料，该术语表示在一升废水中氧化有机材料所需的氧气量。-“可生物降解的COD”是指废水中可以被吸收用于生物质生长的有机材料。-“底物”是指用于通过微生物吸收而使它们生长的底物，即等同于可生物降解的COD。-“易于生物降解的化学需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚羟基链烷酸酯(PHA)的方法，包括以下步骤：a)将包括易于生物降解的COD(RBCOD)的废水流提供到含有包括能够积累PHA的微生物的活性污泥的第一反应器，并在0.25至5h的第一时间段期间，使所述第一反应器中的所述污泥经受PHA积累的反应条件，所述条件包括在混合物中存在溶解氧和存在至少10mg/l易于生物降解的COD，以得到包括基于所述污泥的干重至少30重量％的水平的PHA的活性淤泥；b)将包括PHA的部分所述活性污泥从所述第一反应器转移到第二反应器，并将包括PHA的部分所述活性污泥保留在所述第一反应器中；c)将包括RBCOD的废水流提供到含有包括PHA的部分所述活性污泥的所述第一反应器中，并在2至24h的第二时间段期间，使所述污泥经受PHA积累条件，所述PHA积累条件包括存在溶解氧和存在至少10mg/l易于生物降解的COD，以得到进一步富含PHA至基于所述污泥干重的至少60重量％的水平的活性污泥和处理后的废水；d)从所述第一反应器中排出作为产物流的进一步富含PHA的所述活性污泥；e)在2至24小时之间的第三时间段期间，使包括所述第二反应器中的PHA的所述活性污泥在液体反应介质中经受饥饿反应条件，所述饥饿反应条件包括存在溶解氧，以得到了富含能够积累PHA的微生物的活性污泥；和f)将步骤e)中得到的富含能够积累PHA的微生物的所述活性污泥转移至所述第一反应器，以形成包括能够在步骤a)中积累PHA的微生物的所述活性污泥。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.26 EP 14169905.81.一种制备聚羟基链烷酸酯(PHA)的方法，包括以下步骤：a)将包括易于生物降解的COD(RBCOD)的废水流提供到含有包括能够积累PHA的微生物的活性污泥的第一反应器，并在0.25至5h的第一时间段期间，使所述第一反应器中的所述污泥经受PHA积累的反应条件，所述条件包括在混合物中存在溶解氧和存在至少10mg/l易于生物降解的COD，以得到包括基于所述污泥的干重至少30重量％的水平的PHA的活性淤泥；b)将包括PHA的部分所述活性污泥从所述第一反应器转移到第二反应器，并将包括PHA的部分所述活性污泥保留在所述第一反应器中；c)将包括RBCOD的废水流提供到含有包括PHA的部分所述活性污泥的所述第一反应器中，并在2至24h的第二时间段期间，使所述污泥经受PHA积累条件，所述PHA积累条件包括存在溶解氧和存在至少10mg/l易于生物降解的COD，以得到进一步富含PHA至基于所述污泥干重的至少60重量％的水平的活性污泥和处理后的废水；d)从所述第一反应器中排出作为产物流的进一步富含PHA的所述活性污泥；e)在2至24小时之间的第三时间段期间，使包括所述第二反应器中的PHA的所述活性污泥在液体反应介质中经受饥饿反应条件，所述饥饿反应条件包括存在溶解氧，以得到了富含能够积累PHA的微生物的活性污泥；和f)将步骤e)中得到的富含能够积累PHA的微生物的所述活性污泥转移至所述第一反应器，以形成包括能够在步骤a)中积累PHA的微生物的所述活性污泥。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述微生物是细菌。3.根据权利要求1或2的方法，其中所述废水流中易于生物降解的COD的浓度在0.5至...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·迪杰克曼，姜洋，杰尔默·塔米斯，莱奥妮·马兰格，罗伯特·克里瑞贝泽姆，马里努斯·科内利斯·玛丽亚·范·洛斯德莱特，
申请(专利权)人：巴格知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL