TW201006930A - Methods and systems for production of biofuels and bioenergy products from sewage sludge, including recalcitrant sludge - Google Patents
Methods and systems for production of biofuels and bioenergy products from sewage sludge, including recalcitrant sludge Download PDFInfo
- Publication number
- TW201006930A TW201006930A TW98113967A TW98113967A TW201006930A TW 201006930 A TW201006930 A TW 201006930A TW 98113967 A TW98113967 A TW 98113967A TW 98113967 A TW98113967 A TW 98113967A TW 201006930 A TW201006930 A TW 201006930A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- sludge
- reactor
- bioreactor
- anaerobic
- integrated system
- Prior art date
Links
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 188
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 46
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 64
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 104
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 48
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 30
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 27
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N n-butylhexane Natural products CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 26
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 26
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 claims description 25
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 24
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 21
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 20
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 18
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 claims description 17
- 244000052769 pathogen Species 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 16
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 claims description 15
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 14
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims description 13
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 12
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 12
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 10
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000009280 upflow anaerobic sludge blanket technology Methods 0.000 claims description 9
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 8
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 8
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 241000195649 Chlorella <Chlorellales> Species 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 6
- -1 alkylates Substances 0.000 claims description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 5
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims description 4
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 claims description 4
- 241000192707 Synechococcus Species 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N decan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCO MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 4
- 244000144977 poultry Species 0.000 claims description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 4
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 claims description 3
- 241000607768 Shigella Species 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002917 insecticide Substances 0.000 claims description 3
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 claims description 3
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 3
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000223935 Cryptosporidium Species 0.000 claims description 2
- 241000224431 Entamoeba Species 0.000 claims description 2
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 claims description 2
- 241000224466 Giardia Species 0.000 claims description 2
- 241001263478 Norovirus Species 0.000 claims description 2
- 241001494479 Pecora Species 0.000 claims description 2
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 claims description 2
- 241000702670 Rotavirus Species 0.000 claims description 2
- 241000233671 Schizochytrium Species 0.000 claims description 2
- 241000282887 Suidae Species 0.000 claims description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000607734 Yersinia <bacteria> Species 0.000 claims description 2
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 claims description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 claims description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 claims description 2
- 238000009264 composting Methods 0.000 claims description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 2
- 231100000507 endocrine disrupting Toxicity 0.000 claims description 2
- 230000000369 enteropathogenic effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 2
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001648 tannin Substances 0.000 claims description 2
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 claims description 2
- 244000052613 viral pathogen Species 0.000 claims description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 2
- 241000193464 Clostridium sp. Species 0.000 claims 1
- 241000235088 Saccharomyces sp. Species 0.000 claims 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 claims 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 claims 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 claims 1
- DIOQZVSQGTUSAI-NJFSPNSNSA-N decane Chemical group CCCCCCCCC[14CH3] DIOQZVSQGTUSAI-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 claims 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 claims 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 claims 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims 1
- 230000000258 photobiological effect Effects 0.000 claims 1
- 150000003021 phthalic acid derivatives Chemical class 0.000 claims 1
- 229920005547 polycyclic aromatic hydrocarbon Polymers 0.000 claims 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 claims 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 claims 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 claims 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 abstract description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 53
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 22
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 22
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 230000001851 biosynthetic effect Effects 0.000 description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 11
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 11
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 10
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 10
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 9
- HNXQXTQTPAJEJL-UHFFFAOYSA-N 2-aminopteridin-4-ol Chemical compound C1=CN=C2NC(N)=NC(=O)C2=N1 HNXQXTQTPAJEJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 8
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 8
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 8
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 7
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 7
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 6
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 6
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 6
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 5
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002053 acidogenic effect Effects 0.000 description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 4
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 4
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 4
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 101710148262 3-hexulose-6-phosphate synthase Proteins 0.000 description 3
- 101710110765 5,6,7,8-tetrahydromethanopterin hydro-lyase Proteins 0.000 description 3
- 241000605222 Acidithiobacillus ferrooxidans Species 0.000 description 3
- 102000007698 Alcohol dehydrogenase Human genes 0.000 description 3
- 108010021809 Alcohol dehydrogenase Proteins 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N Dimethyl sulfide Chemical compound CSC QMMFVYPAHWMCMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000588722 Escherichia Species 0.000 description 3
- 241000235070 Saccharomyces Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000007269 microbial metabolism Effects 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 3
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 3
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 3
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 1-heptanol Chemical compound CCCCCCCO BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 2
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 2
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000235648 Pichia Species 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 241000605118 Thiobacillus Species 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 229940045714 alkyl sulfonate alkylating agent Drugs 0.000 description 2
- 150000008052 alkyl sulfonates Chemical class 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000005515 coenzyme Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 231100000049 endocrine disruptor Toxicity 0.000 description 2
- 239000000598 endocrine disruptor Substances 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010084705 heterodisulfide reductase Proteins 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 244000000074 intestinal pathogen Species 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940039696 lactobacillus Drugs 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- VMGAPWLDMVPYIA-HIDZBRGKSA-N n'-amino-n-iminomethanimidamide Chemical compound N\N=C\N=N VMGAPWLDMVPYIA-HIDZBRGKSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- BOLDJAUMGUJJKM-LSDHHAIUSA-N renifolin D Natural products CC(=C)[C@@H]1Cc2c(O)c(O)ccc2[C@H]1CC(=O)c3ccc(O)cc3O BOLDJAUMGUJJKM-LSDHHAIUSA-N 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 210000003802 sputum Anatomy 0.000 description 2
- 208000024794 sputum Diseases 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 2
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002676 xenobiotic agent Substances 0.000 description 2
- 230000002034 xenobiotic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- HQDYNFWTFJFEPR-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,3a-tetrahydropyrene Chemical compound C1=C2CCCC(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 HQDYNFWTFJFEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LINPIYWFGCPVIE-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trichlorophenol Chemical compound OC1=C(Cl)C=C(Cl)C=C1Cl LINPIYWFGCPVIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QNQUVXCNWQTHHY-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfanylfuran Chemical compound CSC1=CC=CO1 QNQUVXCNWQTHHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000817700 Acetabula calyx Species 0.000 description 1
- 241000588848 Acidiphilium angustum Species 0.000 description 1
- 241000588849 Acidiphilium cryptum Species 0.000 description 1
- 241000356410 Acidiphilium symbioticum Species 0.000 description 1
- 241000605272 Acidithiobacillus thiooxidans Species 0.000 description 1
- 241000501828 Acidocella Species 0.000 description 1
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 description 1
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 1
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 1
- 241000238582 Artemia Species 0.000 description 1
- 235000007823 Artemisia sp Nutrition 0.000 description 1
- 244000298939 Artemisia sp Species 0.000 description 1
- 241000195645 Auxenochlorella protothecoides Species 0.000 description 1
- 102100026189 Beta-galactosidase Human genes 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000316922 Caldicoprobacter faecalis Species 0.000 description 1
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 description 1
- 241000222122 Candida albicans Species 0.000 description 1
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000009108 Chlorella vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000007089 Chlorella vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 description 1
- 241000224483 Coccidia Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000016736 Cyclin Human genes 0.000 description 1
- 108050006400 Cyclin Proteins 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000732800 Cymbidium Species 0.000 description 1
- 102100030497 Cytochrome c Human genes 0.000 description 1
- 108010075031 Cytochromes c Proteins 0.000 description 1
- MHZGKXUYDGKKIU-UHFFFAOYSA-N Decylamine Chemical compound CCCCCCCCCCN MHZGKXUYDGKKIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000244160 Echinococcus Species 0.000 description 1
- 241000147019 Enterobacter sp. Species 0.000 description 1
- 241000283086 Equidae Species 0.000 description 1
- PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N Formamidine Chemical compound NC=N PNKUSGQVOMIXLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108010073178 Glucan 1,4-alpha-Glucosidase Proteins 0.000 description 1
- 102100022624 Glucoamylase Human genes 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 108010020056 Hydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 101710106940 Iron oxidase Proteins 0.000 description 1
- 241000588754 Klebsiella sp. Species 0.000 description 1
- 241000235649 Kluyveromyces Species 0.000 description 1
- 108010059881 Lactase Proteins 0.000 description 1
- 241000178948 Lactococcus sp. Species 0.000 description 1
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 1
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000203353 Methanococcus Species 0.000 description 1
- 241000205017 Methanolobus Species 0.000 description 1
- 241000205280 Methanomicrobium Species 0.000 description 1
- 241000204679 Methanoplanus Species 0.000 description 1
- 241000204677 Methanosphaera Species 0.000 description 1
- 241001302035 Methanothermobacter Species 0.000 description 1
- 241000228126 Methanothermobacter thermophilus Species 0.000 description 1
- 241000294108 Methanothrix sp. Species 0.000 description 1
- 241000589344 Methylomonas Species 0.000 description 1
- 241000589352 Methylosinus sp. Species 0.000 description 1
- 102000016397 Methyltransferase Human genes 0.000 description 1
- 108060004795 Methyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 231100000757 Microbial toxin Toxicity 0.000 description 1
- 241000292580 Microchirus ocellatus Species 0.000 description 1
- 102000008109 Mixed Function Oxygenases Human genes 0.000 description 1
- 108010074633 Mixed Function Oxygenases Proteins 0.000 description 1
- 241001061840 Monacrosporium sphaeroides Species 0.000 description 1
- 241000180701 Nitzschia <flatworm> Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 102000045595 Phosphoprotein Phosphatases Human genes 0.000 description 1
- 108700019535 Phosphoprotein Phosphatases Proteins 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233614 Phytophthora Species 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001521757 Propionibacterium sp. Species 0.000 description 1
- 241000206572 Rhodophyta Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 241000607720 Serratia Species 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 229930182558 Sterol Natural products 0.000 description 1
- 241001134779 Sulfobacillus thermosulfidooxidans Species 0.000 description 1
- 241000205098 Sulfolobus acidocaldarius Species 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 241000192584 Synechocystis Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 241000588901 Zymomonas Species 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 108010081577 aldehyde dehydrogenase (NAD(P)+) Proteins 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 108010051210 beta-Fructofuranosidase Proteins 0.000 description 1
- 108010005774 beta-Galactosidase Proteins 0.000 description 1
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000008512 biological response Effects 0.000 description 1
- 230000006696 biosynthetic metabolic pathway Effects 0.000 description 1
- XKLVLDXNZDIDKQ-UHFFFAOYSA-N butylhydrazine Chemical compound CCCCNN XKLVLDXNZDIDKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940095731 candida albicans Drugs 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000036978 cell physiology Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N chloroprene Chemical class ClC(=C)C=C YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000002477 conductometry Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N crotonic acid Chemical compound C\C=C\C(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- VTXVGVNLYGSIAR-UHFFFAOYSA-N decane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCS VTXVGVNLYGSIAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHVNFZFCNZKVNT-UHFFFAOYSA-N decanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCC(O)=O GHVNFZFCNZKVNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 241001233061 earthworms Species 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000003895 groundwater pollution Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 108010002430 hemicellulase Proteins 0.000 description 1
- 230000009569 heterotrophic growth Effects 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 239000001573 invertase Substances 0.000 description 1
- 235000011073 invertase Nutrition 0.000 description 1
- 229940116108 lactase Drugs 0.000 description 1
- 230000006372 lipid accumulation Effects 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 229910000357 manganese(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012569 microbial contaminant Substances 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000011785 micronutrient Substances 0.000 description 1
- 235000013369 micronutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 235000021048 nutrient requirements Nutrition 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 239000004006 olive oil Substances 0.000 description 1
- 235000008390 olive oil Nutrition 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 210000002706 plastid Anatomy 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000003381 solubilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003432 sterols Chemical class 0.000 description 1
- 235000003702 sterols Nutrition 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000031068 symbiosis, encompassing mutualism through parasitism Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 231100001234 toxic pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N trans-crotonic acid Natural products CC=CC(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLRPYZSEQKXZAA-OCAPTIKFSA-N tropane Chemical compound C1CC[C@H]2CC[C@@H]1N2C XLRPYZSEQKXZAA-OCAPTIKFSA-N 0.000 description 1
- 229930004006 tropane Natural products 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- JLQFVGYYVXALAG-CFEVTAHFSA-N yasmin 28 Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1.C([C@]12[C@H]3C[C@H]3[C@H]3[C@H]4[C@@H]([C@]5(CCC(=O)C=C5[C@@H]5C[C@@H]54)C)CC[C@@]31C)CC(=O)O2 JLQFVGYYVXALAG-CFEVTAHFSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
- C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
- C12P5/023—Methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/2813—Anaerobic digestion processes using anaerobic contact processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/2846—Anaerobic digestion processes using upflow anaerobic sludge blanket [UASB] reactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/286—Anaerobic digestion processes including two or more steps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
- C02F3/345—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used for biological oxidation or reduction of sulfur compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
- C02F3/347—Use of yeasts or fungi
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P3/00—Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
- C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/16—Butanols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
- C02F11/121—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by mechanical de-watering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/18—Treatment of sludge; Devices therefor by thermal conditioning
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
- C02F2101/327—Polyaromatic Hydrocarbons [PAH's]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
- C02F2101/363—PCB's; PCP's
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
201006930 六、發明說明： · 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於尤其包含生物柴油、乙醇、 ^ J辱、甲烷、 虱軋及甲醇之生物燃料及生物能量產物的製 < °本發明係 關於由都市、工業及農場污水污泥及尤其（例如）可含有古 濃度之重金屬且當於環境中處置時可能有害的難分解污= 製造該等燃料。 巧… 本申請案主張2008年4月25申請之美國臨時申請案第 61/125,490號之優先權，該案以全文引用的方式併入本文 中〇 【先前技術】 對可再生生物燃料及生物能量產物作為化石燃料之替代 物的需求不斷增加。生物燃料目前由（例如）包含甘蔗甜 菜、玉米、稻穀、（尤其）馬鈴薯以及木屑之各種纖維素材 料及糖基植物製造。儘管方法直接，但在既定源材料成本 之情況下由此等材料製造生物燃料及生物能量產物總體而 言低效且昂貴’且傾向於抬高食物價格。另外，目前用於 製造生物燃料之原料來源將不足以滿足逐步增長之需求。 美國人口每年產生約8 60萬乾公嘲（dry metric ton)污泥， 亦即，約130億碎（乾基）污泥。在對環境無實質性影響之情 況下處置此大1污泥為一項持續挑戰。舉例而言，在馬里 蘭（Maryland)州’每年產生超過70〇,〇〇〇濕噸（wet ton)污水 污泥。約50。/〇之此污水污泥施用於農業用地，丨8%堆成堆 肥或粒化且製成商業土壤補充劑，且21 %用於諸如恢復露 140069.doc 201006930 天礦之土地改良❹剩餘11%於填埋場中處置或焚化。 另外，在美國，每年產生約2 30億噸（乾物）動物廢料（糞 肥）。可分解動物廢料之不安全及不當處置引起實質性環 境π染，包含地表水及地下水污染、臭味、粉塵及甲烷與 氨排放。 '
都市、工業及農場污水廢料（例如污泥）之加工及/或處置 成本高，且對環境以及公共衛生具有巨大影響。舉例而 言，就散布或施用於土壤之生物固體而言，該等肥料可能 具有高含量之病原性有機體，且的確已有與土壤污染相關 之感染及死亡的報$。另夕卜’用作肥料之生物固體常常具 有不適於向土壤施肥之高含量重金屬以及高含量有機物質 (20-40%)。最佳堆肥材料具有約57%之有機物質且不含 有Λ量重金屬。 另外，大多數工業設施將其廢水排放至地方性都市處理 設施。歸因於關於廢水預處理之聯邦法規且歸因於地方性 廢水處理設施所收取之費用，許多工業設施對其廢水進行 預處理。ΕΡΑ在40 CFR第403篇「現有及新污染源之通用 預處理法規（General Pretreatment Regulati〇ns 如如比叫 andNew Sources of Polluti〇n)」中設定預處理標準。此等 法規適用於超過40種特定行業。預處理標準亦適用於超過 120種特殊污染物之排放。大多數處理設施基於所排放之 污染物的量及類型而向工業用戶收取一定費用。影響特定 工業設施將經歷之預處理之量的考慮因素包含：待移除之 污染物、設備之空間可用性及季節性水流與污染物濃度。 140069.doc 201006930 在既定物質性質之情況下’污水污泥之處理及處置（包 含固體及濃縮污染物之控制）在技術上較複雜。污水污泥 主要由彼等造成未經處理廢水之惡臭特徵的物質組成。污 泥組成之特徵大致可為以下六組組份：a)無毒有機碳化合 物、含有飢氏氮（Kjeldahl-N)及/或碟之組份；b)有毒污染 物，諸如多氣聯苯（PCB)、多環芳族烴（PAH)、丨，4_二氧雜 環己二烯、殺蟲劑、内分泌干擾素、直鏈烷基磺酸酯、壬 基盼等；c)重金屬，諸如Zn、Pb、Cu、Cr、Ni、Cd及
Hg(其中每一者可在大於1000 ppm至小於i卯瓜範圍内變 化）·’ d)病原體及其他微生物污染物；f)無機化合物，諸如 矽酸鹽、鋁酸鹽、含有鈣及鎂之化合物；及g)水其在百 分之幾至大於百分之九十五範圍内變化。 因為難分解污泥可由初級廢水處理及原污泥之厭氧及/ 或需氧消化產生，所以該難分解污泥可尤其含有高濃度之 重金屬及其他有毒物質且難以[步處理或應用於適用目 的。然而，如本文所證明，污泥(包含難分解污泥)中含有 I、填及有機碳之化合物為自污泥適當加卫時可用於合成 生物燃料及生物能量產物之有價值資源。 需要回收污水污泥（包含難分解污泥）之有價值組份的方 法及系統以幫助滿^能量需求，同時減少該廢料對環境及 人群健康的影響。 【發明内容】 本發明提供使用都市、 始原料來製造生物燃料及 工業及/或農場污水污泥作為 生物能量產物之方法及系統， 起 該 140069.doc 201006930 污水污泥包含處理原污泥後所產生之難分解污泥。根據本 發明，包含難分解污泥之都市、工業及農場污水污泥可充 當用以支持醱酵性、產甲烷及/或光合性微生物代謝以製 造生物燃料及生物能量產物之碳源。 万泥係由廢水處理產生。歸因於該處理中所涉及之物 理-化學過程，該污泥傾向於濃縮重金屬及生物可降解性 差的有機化合物，以及廢水中所存在之潛在病原性有機 體。然而，污泥亦含有因存在重金屬、病原性有機體及/ • 或化學污染物而使用受阻之有價值有機物質。根據本發 明，使輸入型污泥物質經受產酸、硫氧化細菌之生物浸濾 以溶解及提取重金屬且減少或消除病原』，接》由有機物 質生物合成生物燃料及生物能量產物。生物燃料或生物能 量產物可尤其包含乙醇、甲帛、丁醇、生物柴油甲烷及 氫氣》 在I、樣中，本發明k供一種產生一或多種生物燃料或 •纟物能量產物之方法。該方法包括以產酸及硫氧化細菌之 金屬浸濾作用來處理污泥以提取重金屬（例如生物浸濾）且 進而由所得低pH值減少或消除病原體。因低pH值而溶解 之重金屬係（例如）藉由自水（液）相沈澱而移除。固體生物 質量（或「經處理之污泥」）因生物浸濾處理而變得更均一 且標準化，且亦變成適合於由醱酵性及/或產〒烷微生物 自有機物質合成一或多種生物燃料的碳源。 >可泥可來源於廢水處理，例如都市或工業廢水或動物廢 料（例如糞肥）。污泥可為原污泥之厭氧及/或需氧消化後留 140069.doc 201006930 下之殘餘污泥。因此，污泥可含有高含量之重金屬，諸如
Zn ' Pb、Cu、Cr、Ni、Cd及Hg，且可含有大量病原性有 機體，包含各種腸道病原體。該污泥之物理及/或化學特 徵一般不視為適合於微生物加工。 將藉由生物& /慮加工之污泥饋入或循環至一或多個用於 生物合成包含（例如）甲烷、乙醇、丁醇及甲醇之生物能量 產物的生物反應器，回收及/或純化該等生物能量產物。 舉例而言，乙醇、丁醇或曱醇可藉由有機物質經一或多種 微生物（諸如某些細菌、酵母及絲狀真菌）之厭氧醱酵而產 生，且隨後回收生物燃料產物。其他或另外，曱烷可由一 或多種產甲烷微生物（諸如微生物共生物種）產生且回收 及/或純化。使未經加工之有機物質經受進一步處理，例 如’藉由經系統回饋來處理。 如厭氧過程t將產生之C〇2可用作支持光合微生物（例如 藍綠藻）生長及代謝以合成諸如生物柴油（或合成中間物， 諸如脂質）及氫氣之其他生物燃料的碳源。 在第二態樣中，本發明提供（例如）根據本文所述之方法 產生生物燃料及生物能量產物之系統。該系統可包括一生 物浸濾系統及一單獨生物合成系統。舉例而言，經處理之 污泥可在生物浸濾系統中製造’且所得生物質量(經處理 之污泥）隨後饋人該生物合m該等系統允許輸送於 -個位置處處理、待輸送至另一位置用於合成生物燃料或 生物能量產物之污泥。或者，系統可為將生物浸濾過程與 生物能量產物之生物合成結合之整合系統。該系統可連接 140069.doc 201006930 至或安置於或定位於污泥之製造或來源附近，以避免需要 輸送廢料物質以供處理或處置。 系統包括一或多個適合於藉由產酸、硫氧化細菌之作用 浸濾污泥物質中之重金屬以產生經處理或經加工之污泥的 生物反應器。舉例而言，生物浸濾系統可包括至少一個連 續授拌槽反應器及/或至少一個管狀反應器，諸如再循環 管狀反應器或管狀塞式流動反應器。在一些實施例中，生 物浸濾系統包括一連續攪拌槽反應器，繼之以一管狀塞式 流動反應器’藉此提供支持硫氧化細菌之工業規模代謝所 必需之通氣及混合。系統可進一步包括一用於分離污泥之 液相與固相以使得溶解之金屬可自該液相沈澱且視情況回 收之離心機，其中該固相用作生物燃料製造之碳源。 系統進一步包括適合於由生物質量生物合成生物燃料之 生物反應器。該（該等）用於生物合成之生物反應器含有天 然選擇或經遺傳工程化之微生物，該等微生物用於由經處 理之污泥合成諸如乙醇、甲醇、丁醇及甲烷之產物。生物 合成反應器可為具有於固體表面上形成生物膜之醱酵性及/ 或產甲烷微生物的厭氧多相生物反應器。 在某些實施例中，生物合成系統進一步包括至少一個由 光合微生物支持其他生物燃料產物製造之光生物反應器， 該等光合微生物包含藻類中之—者或藻類共生物種。光合 微生物之代謝係由厭氧生物合成期間所產生之c〇2支持。 系統可進-步包括用於收集及/或回收由生物合成過程 產生之生物能量產物的機構。系統可進一步包括一用以回 140069.doc 201006930 收非燃料化合物以供回饋至生物浸濾系統之容器或饋料 器。因此，系統可包括一介於生物合成系統與生物浸濾系 統之間的使所有未完全使用之物質連續再循環以避免污染 物產生之回饋連接件。 因此，根據本發明，包含過量污水污泥之焚化或潤濕以 及不^用作肥料之有害處置得以避免，同時製造尤其包含 乙醇、丁醇及生物柴油之有價值生物燃料。 【實施方式】 本發明提供使用都市、工業及/或農場污水污泥作為起 始原料來製造生物燃料及生物能量產物之方法及系統，該 污水污泥包含原污泥之厭氧及/或需氧消化後所產生之難 分解污泥。根據本發明，包含難分解污泥之都市、工業及 農場污水/亏泥可充當用以支持合成微生物代謝以製造生物 燃料及生物能量產物之碳源。 污泥物質 本發明提供使用都市、工業及/或農場污水污泥或廢料 作為起始原料來製造生物燃料及生物能量產物之方法及系 統。該污泥可為經處理之都市或工業原污泥或初級固體， 或經處理之農場污泥。亦即，在―些實施例中，污泥已經 歷或多個處理過程，諸如厭氧及/或需氧消化、堆成堆 肥及/或至少一個化學或物理加工，諸如乾燥、脫水、稠 化、壓製、過據、離心、紫外線消毒或化學消毒（例如氣 消毒）、石灰穩定化及/或熱加工。 舉例而言，新鮮污水或廢水可在沈降槽中處理，其中約 140069.doc 201006930 50%之懸浮固體物質將沈降出。此固體集合稱為「原污 泥」或初級固體且在厭氧過程變得具活性之前據信為「新 鮮的」。可將原污泥傳送至一或多個消化室，其中該原污 泥由厭氧細菌分解，使得污泥液化且體積減小。消化延續 一定時段後，所得產物為r消化」污泥，其可為難以進一 步生物加工之難分解產物且常常藉由乾燥及接著填埋來處 置。根據本發明，此消化污泥或「難分解污泥」可用於製 造生物燃料及生物能量產物。 因此，在一些實施例中，污泥為具有高含量之重金屬的 難分解污泥’該等重金屬為諸如Zn、pb、Cu、〇、Ni、 Cd及Hg中之一或多者。至少一種、兩種或三種該（該等）重 金屬（或總體而吕重金屬）可以大於1〇 ppm、或5〇 ppm、或 100 ppm、或 200 ppm、或 400 ppm、或 500 ppm存在於難分 解污泥中。至少一種該重金屬（或總體而言重金屬）可以約 400 ppm至約1000 ppm存在。舉例而言，難分解污泥可受 鉛（Pb)及/或鎘（Cd)以該等含量污染。 在此等或其他實施例中，污泥具有高含量之至少一種細 菌病原體、病毒病原體及/或寄生蟲病原體，其包含多種 腸道病原體，尤其例如腸内病原大腸桿菌（五.、沙門 氏菌（Salmonella)、志賀桿菌（Shigella)、耶氏桿菌 (Yersinia)、霍亂弧菌CAo/erae)、隱胞子蟲 (Cryptosporidium)、梨形鞭毛蟲（Giardia)、内阿米巴 (Entamoeba)、諾羅病毒（Norovirus)及輪狀病毒 (Rotavirus) ° 140069.doc 201006930 該難分解〜卜般不視為有用的，且-般為最終以某種 方式施用於環境且對土壤、空氣請公共衛生具有有宝 作用之產物。根據本發明，使難分解污泥轉化為—或多種 生物燃料或生物能量產物，藉此供應所需能量，同時避免 由（例如）該難分解污泥之焚化或其不當用於土壤施肥而引 起之對環境及公共衛生的負面影響。 在某些實施例中，污泥係由工業活動產生。亦即污泥 為諸如化學品、藥品或紙張製造設施或食品加工設施之工 業設施之廢水處理廠的最終產物。 舉例而言，污泥可來源於藥品製造設施。大多數藥品或 其代謝物排至市區廢水中且最終行進至都市廢水處理。經 都市系統移除此等物質不僅取決於廢水處理（習知活性污 泥、生物過濾器、硝化_脫硝系統）之概況，而且取決於化 合物之物理-化學特性。在都市處理期間不易生物降解之 醫藥產物以溶解污染物之形式經由都市排放物進入放流水 中或經由消化污泥進入I 巾。一 ♦藥品（例如内分泌干 擾素及抗生素）在水生環境中之作用有充分文獻記載但 關於此等化合物在土壌中之行為所知不多。由植物攝入、 浸濾至地下水中且對陸生有機體具有負面影響為可能的。 根據本發明，該等化合物可在浸濾或生物合成過程中藉由 微生物代謝而降解且轉化為生物燃料。另外，在一些實施 例中，好氧微生物與厭氧微生物之組合代謝（經由在如本 文所述之浸濾系統與生物合成系統之間循環）以及生物浸 渡系統之低pH值促進難分解化合物降解。 140069.doc -12- 201006930 在其他實施例中’污泥來源於紙張製造設施。製漿造紙 工業造成大排量之高度污染排出物。主要特徵為高毒性及 低生物可降解性之此等污染物包含多種丹寧（tannin)、木 質素、樹脂、格及氯盼系化合物。對污泥之可處理性具有 較大影響之此等排出物的組成可視原料及製造方法而顯著 變化。然而，本發明提供對於由此等有毒排出物合成生物 燃料組份而言通用之方法及系統。 在其他實施例中，污泥係由食品加工設施產生。食品加 工廢水歸因於其高COD負載速率且歸因於加工期間所用之 一些有毒化合物的含量而必須在排放至都市系統中之前先 去污。 在此等或其他實施例中，污泥為含有一或多種包含難分 解外來生物之化學污染物（P〇Uutant/c〇ntaminant)之工業污 泥。該等污染物可包含多氣聯苯（PCB)、多環芳族烴 (PAH)、1，4·二氧雜環己二烯、殺蟲劑、内分泌干擾素烷 基磺酸酯、烷基酚、油、油脂、重金屬、氨或其他脂族或 芳族烴中之一或多者。產生具有高濃度之該等污染物之廢 水的工業常常需要特定處理系統，此係由於來自該等來源 之污泥不應直接施用於環境且可能不適合於都市廢水處 理。根據本發明，該污泥可轉化為一或多種生物燃料及/ 或生物能量產物，同時避免污染物對環境之影響，以及避 免許多特定處理系統之大量成本。 在一些實施例中，污泥為包括動物糞肥之農場污泥。畜 牧業之最新發展已對乳牛場、養豬場及家禽場產生之大量 140069.doc -13 - 201006930 動物廢料（糞肥）的安全處置提出新要求。 大部分動物糞肥為糞便。常見之動物糞肥形式包含 FYM(廢肥）或農場糞漿（液體糞肥）。廢肥亦可包括已用作 動物之墊料且已吸收糞便及尿之植物物質（常常為麥稈）。 液體形式之農業糞肥稱為糞漿，且由使用混凝土或板條替 代麥稈墊料之更密集的畜牧飼養系統所產生。 當使用糞肥作為土壌肥料時’糞肥中重金屬之含量係受 到極大關注。糞肥中與其他肥料中之重金屬負荷相比較顯 示糞肥造成肥料中約三分之二的CU及Ζη負荷及約20%之Cd 及Pb負何用於向土壤施肥之諸、牛及家禽翼黎_之重金屬 的潛在負作用已得到證明。舉例而言，豬糞漿含有高濃度 之重金屬且當直接用作固體肥料時明顯有害。 因此’根據本發明，污泥可包括尤其源自馬、牛、猪、 綿羊及/或家禽中之一或多者的動物糞肥。來自不同動物 之糞肥可具有不同品質’包含不同含量之重金屬，該等重 金屬防礙糞肥之大量生物加工且限制其作為肥料之用途。 基礎介質 一般而言，都市、工業及/或農場污水污泥（如上文所述） 將（例如）在水相中含有用於支持微生物生長及代謝之有機 及無機營養物。然而，當此等無機營養物不存在或以不足 之量存在時’含有污泥之物質可補充有含有用以支持消化 污泥或處理污泥之微生物的微生物生長及代謝之基礎礦物 鹽介質的水相。 因此，在生物反應器（更充分描述於下文）中，水相包括 140069.doc -14* 201006930 用以支持微生物生長及代謝之無機營養物。舉例而言水 相可包括礦物鹽介質。氮及磷為添加至水相中之主要營養 物。諸如 Ca、Zn、Mn、Cu、Fe、Mg、Mn、Mb及S之微量 營養物亦可以至少痕量存在。例示性礦物鹽介質為 KHC〇3(例如 2 g/L)、NaHC03(例如 1.8 g/L)、ΚΗ2Ρ〇4(例如 0.7 g/L)、Na2HP04.12H20(1.4 g/L)、MgS〇WH20(例如 〇 2 g/L)及（NEUhSO4(例如0.8 g/L)。介質可進一步含有如可為 支持微生物生長及生命力所需之痕量元素，諸如
Ca(H2P04)(例如 40 mg/L)、ZnS04.7H20(5 mg/L)、 Na2Mo(V2H20(2.5 mg/L)、FeS04.7H20(l mg/L)、
MnS04’H20(l mg/L)及 CuSO4(0.6 mg/L)» 當然，營養物介 質可基於為金屬浸渡及生物合成所存在之微生物的代謝需 求來調整。 一般而言，為支持產酸、硫氧化細菌之浸濾作用，硫基 質（例如硫酸鹽）之存在為必須的。該基質可存在於污泥物 質中，或可添加至所述基礎介質中。舉例而言，基質可為 濃度處於約2至40公克/公升範圍内或處於約5至1 〇公克/公 升範圍内之FeS04。 生物反應器及生物方法 本發明之方法及系統採用一污泥處理及加工系統，且該 系統在一些實施例中係適合於難分解污泥之處理及加工。 該等方法且系統採用一或多個生物浸濾反應器及一生物燃 料合成系統’該生物燃料合成系統包括一或多個厭氧醱酵 及/或產甲烷生物反應器及視情況選用之一或多個光合生 140069.doc 15· 201006930 物反應器。 本發明涉及將污泥物質（如上文所述）饋入一生物反應器 系統中。該系統一般包括一或多個用於生物浸濾之反應 器’該或該等反應器將製造（例如分批、半連續或連續）重 金屬及活病原體之濃度顯著降低且經充分加工/標準化以 供厭氧醱酵或產甲烷的經處理之污泥物質。該系統進一步 包括一或多個用於經處理之污泥中所含之有機物質的醱酵 或產甲烧之生物反應器，且在一些實施例中包括一以c〇2 排出物作為碳源來操作之光合生物反應器。生物浸濾及生 物合成生物反應器可獨立地操作或經耦合以提供一整合系 統。 生物次渡反應器由硫氧化微生物所產生之酸來溶解金 屬。此過程進一步致使病原性微生物因低pH值而破壞，以 及藉由使生物固體降解/溶解而使污泥物質標準化，從而 使所得物質適合於厭氧醱酵及/或產曱烷。生物浸滤過程 可如本文更詳細描述以高容量（例如工業規模）進行。 生物反應益及内部设s十之類型可基於（例如）所要體積及/ _ 或滞留時間以及微生物需氧量及所要流動與搜動系統來選 擇。 . 為使生物浸濾過程有效且使極大容量内（例如如本文所 述在工業規模上）之浸濾動力學最大化，重要參數為在整 個堆浸期間足以支持氧化反應之氧的供應。因此，反應器 設計應足以提供充分混合與充分氧化。舉例而言生物浸 濾系統可包括具有足夠通氣機構之至少一個連續搜掉样反 140069.doc •16- 201006930 應器或類似反應器δ又a十。其他或另外，浸濾系統可包括— 管狀再循環反應器或一氣升式反應器或一旋轉式反應器。 在重金屬以咼濃度（邊如約3至約6 g/L(或如前文所述）)存 在之一些實施例中，生物浸濾系統可包括一連續攪拌槽反 應器，繼之以一管狀反應器，諸如塞式流動反應器。由於 需要通氣且由於固體粒子/質量存在，故在一些實施例中 浸濾系統之效能以至少一個長管狀反應器而增強。 生物浸濾反應器可含有一用於注入氧氣或氧源之機構， 以支持高程度之硫氧化。 生物浸濾反應器採用產酸細菌（其可為污泥物質所固有） 之作用來溶解金屬且減少病原體計數。金屬溶解及病原體 破壞係藉由在系統中獲得處於1至4或1至3之範圍内的1)11值 來實現。 含有溶解之金屬的污泥或液相可自生物浸濾反應器流動 至一回收生物質量之接受系統或單元。舉例而言，該接受 系統或單元可包括一用於分離生物質量與含有溶解之重金 屬的液相之離心機❶接著可（例如）藉由自液相沈澱來移除 及/或回收溶解之金屬。重金屬之沈澱可藉由使液相之pH 值恢復至中性、接近中性或鹼性pH值範圍來實現。可將 pH值恢復至中性、接近中性或鹼性範圍（且重金屬經移除） 之水相添加回生物質量中以提供生物燃料製造所必需之pH 值。可回收沈澱之金屬且使其再循環以供其他用途。 一旦污泥物質由生物浸濾系統處理，例如已移除大量重 金屬且病原體計數降低或完全消除，即將pH值恢復至中性 140069.doc •17· 201006930 或接近中性範圍（例如處於5至7.5之範圍内或處於6至7或至 约6.5之範圍内）之經處理污泥（或生物質量）轉移或其流動 至一生物合成反應器以製造生物燃料。一般而言，生物合 成系統將包括一用於有機物質之撥酵或產甲院的厭氧生物 反應器。舉例而言，該厭氧生物反應器可為UASB產曱烧 (製造甲烷）消化器或膨脹顆粒污泥床（EGSB)消化器。 上流式厭氧污泥層（USAB)反應器使用厭氧方法，同時 形成懸浮於槽中之顆粒污泥層。經處理之污泥向上流經該 層且由厭氧微生物加工。向上流動結合重力沈降作用在絮 凝劑之幫助下使層懸浮。小污泥顆粒開始形成，其表面積 由細菌聚集體覆蓋。在不存在支撐基質之實施例中，流動 條件形成僅彼等能夠相互附著之微生物存活及增殖的選擇 性環境。最後’聚集體形成稱作「顆粒」之密集緊致生物 膜。 UASB反應器為用於污水處理及曱烷製造之高速率厭氧 系統。然而，習知地，污泥變得濃縮且具有高重金屬分 率。在該等條件下，UASB反應器之效能已受限。因此， 本發明提供一種與UASB反應器結合以支持由污泥（甚至包 含難分解污泥）以工業規模合成生物燃料之所述整合或獨 立生物浸濾系統。通常在UASB型反應器中阻礙污泥消化 之重金屬在生物& ;慮反應器中得以移除，使得經處理之、、亏 泥在流化UASB反應器中有效地消化。 膨脹污泥床消化器（EGSB)反應器為UASB型反應器之變 型。該EGSB反應器允許廢水穿過污泥床之向上流動速率 140069.doc •18- 201006930 更快。通量增加允許顆粒污泥床部分膨脹（流化），改良廢 水_污泥接觸以及增強小非活性懸浮粒子與污泥床分離。 流速增加係藉由利用高反應器或藉由合併排出物再循環 (或兩者）來實現。 乙醇製造可在含有附著之酵母（例如酵母屬 (51献W.))或細菌（醱酵單胞菌屬（办讲⑽〇画 W.))且於懸浮固體支撐物或液體支撐物上形成生物膜之流 化床再循環管狀生物反應器中進行。乙醇反應器可獨立工 作’或可串聯操作以自生物浸濾系統接收生物質量，且由 自厭氧過程排出之C〇2支持一或多個光合生物反應器。 生物燃料合成系統亦可包括至少一個光合生物反應器， 其可為一含有諸如本文所述之藍綠藻及其他微藻種類之光 合微生物的多相系統且可由自厭氧生物反應器排出之c〇2 支持。光反應器為已知的，諸如美國專利7 371 56〇中所述 之彼等光反應器，該專利以全文引用的方式併入本文中。 適合於光合微生物之通氣、溫度、pH值、營養需求、光 (例如白光）之強度及波長以及光/暗循環之持續時間為已知 的’例如亦如美國專利7,37L560中所述。 在—些實施例中，用於合成生物燃料及生物能量產物之 厭氧生物反應器可利用水性懸浮液中及/或支撐於表面上 之微生物。舉例而言，生物反應器可包括支撐生物膜内之 生物燃料合成微生物的固體表面。該等固體表面可包括包 含（例如）多孔玻璃、聚矽氧橡膠以及聚合或金屬表面之多 種材料。固體表面可形成一固定床反應器，亦即，經由一 140069.doc -19- 201006930 固定固體支撐基質（參見固4)。其他或另外，一或多個支撐 表面可呈聚合珠粒及其類似物之形式，其可形成一支撐床 或支撐基質。 在一些實施例中’用於生物合成之生物反應器為具有固 相（支撐表面及微生物細胞）、液相（水相及/或有機相）及氣 相（空氣及微生物代謝所產生之氣體）之多相反應器。水性 液相及氣相可在如本文所述之各種反應器内或在其之間循 環。當採用水相及有機（油）相時，微生物可於液體界面處 以及固體支撐表面上形成生物膜。 微生物 適合於浸濾重金屬以及適合於生物燃料及生物能量產物 合成之微生物為已知的。例示性微生物列於表丨及表2(下 文）中。 已知具有金屬浸濾活性之例示性微生物以及所涉及之例 不性金屬及酶提供於下文（表υ。該等微生物一般為產酸、 硫氧化細g且可為污水污泥中所固有。此等微生物之活性 可在污泥中藉由硫基質及足以支持氧化反應之氧存在而活 化。 金屬溶解所涉及之主要酶為鐵氧化酶、硫化氫：鐵離子 氧化還原酶（SFQRase)及細胞色素e氧化酶。用於浸渡重金 屬之酶的實例列於下表^。此等酶可經遺傳工程化且引 入合適之宿主微生物中以增加酶促效能。 140069.doc • 20· 201006930 表1:用於藉由生物浸濾提取重金屬之微生物及峰 污水污泥 &示性重金 屬 所涉及之酶 有機體 錯辞銅鎘采鐵鎳路 鐵氧彳匕酶 硫化氫:鐵離子氧化還原酶(SFORase) 細胞色素c氧化梅 今酸 hb疏疏桿菌(Acidithiobacillus thiooxidans) 氧Jb Sk 鐵钩端螺旋 M (LeptospiriHum ferrooxidans) 嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans) 疏疏择菌(Thiobacillus thiooxidans) 氧化亞鐵硫桿菌 龜義今酸镜(Acidiphilium cryptum) 多食今酸菌(Acictiphilium multivorum) 共 t今酸壤(Acidiphilium symbioticum) 狹葉今酸菌(Acidiphilium angustum) 膝解後紙遠(Acidocella aminolyticd) 敗捷酸跑菌(AcidoceHa faci!is) 1 無碌tUb礙化禪菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans) 極端,酸古镜(Ferropiasma acidarmanus) 勤奮金愚成菌(Metalh^phaera seduld) 今後無碎db 葉議(Sulfolobus acidocaldarius) 竣、績碟礙八h 案儀{Sulfolobus solfataricus)_ 用於生物燃料合成之微生物可（例如）包含細菌中之一者 或細菌共生物種，尤其如產甲烷菌、諸如酵母屬之酵母、 諸如梭菌屬（CVojirf山·μ»2 ?/>·)之厭氧細菌或諸如小球藻屬 (CA/ore//a ?/?.)或聚球藻屬（办《ec/iococcM·? ·ϊρ·)之微藻。具 有已知生物合成活性之例示性微生物以及生物合成路徑中 所涉及之例示性酶提供於下文（表2)。亦提供用於合成特定 生物燃料化合物之酶的實例。此等酶可經遺傳工程化以增 -21 - 140069.doc 201006930 加其效能。 當甲烷為所要生物燃料產物時，至少一個用於生物合成 之生物反應器為包括產甲烷微生物之厭氧反應器’該微生 物可包含甲院桿菌屬ί/7.)、甲烧絲狀菌 屬（A/W/ia«oAWjc π.)、甲烷八聯球菌屬 5/?.)及干烧單胞菌屬（从以办抓0所0如5以7.)中之一者或其共生 物種。其他可使用之產甲烷微生物描述於美國專利 6,5 55,3 50中，該專利以引用的方式併入本文中。舉例而 言，產曱烧菌亦包含曱烧球菌屬（Mei/zawococcw·? ί/?·)、甲 燒微菌屬(Methanomicrobium sp.)、甲烧螺菌屬 (Methanospirilliam sp.)、,说盤镦屬{Methanoplanus •sp.)、甲烧球形菌屬（Methanosphaera sp·)、甲院葉菌屬 {Methanolobus 5ρ·)、曱烧袋狀菌（Mei/ja«oCM//eM5· ί/?·)、甲 说售儀餍（Methanosaeta sp)、釋说咳熱t 壤 M (Methanopyrus 5/7.)及/或曱燒粒菌屬（Mei/mMOcorpwscM/Mm 。 表2:用於生物合成生物燃料及生物能量產物之微生物及酶 甲烷 例示性碳源 有機酸、C02 所涉及之酶 甲醢基甲烷呋喃脫氫酶 甲基四氫甲烷蝶呤：輔酶Μ甲基轉移酶(Mtr) 雜二硫化物還原酶(Hdr) F420H2 氧化酶(FprA) 甲醛活化酶(Fae) 甲醯基四氫甲烷蝶呤環化水解酶 亞曱基四氫甲烧蝶呤還原酶 例示性有機體 甲烷球菌屬 曱烷微菌屬 甲烷螺菌屬 甲烷盤菌屬 甲烷球形菌屬 140069.doc -22- 201006930 曱燒葉菌屬 曱烷袋狀菌 甲烧鬃菌屬 甲烷嗜熱菌屬 甲炫粒菌屬 甲烷八聯球菌屬 乙酵 例示性碳源 外來生物生物降解後所產生之生物質量及含破代謝物 所涉及之酶 醇脫氫酶(A、B及C) 乙醛脫氫酶 澱粉酶 葡萄糖澱粉酶 轉化酶 乳糖酶 纖維素酶 半纖維素酶 例示性有機體 酵母屬 克魯維酵母屬(AT/yverawiyces ) 醱酵單胞菌屬 丁醇 例示性碳源 外來生物生物降解後所產生之生物質量及含4代謝物 所涉及之酶 乙醯基輔酶A己醯基轉移酶 乙醯乙醯基輔錄A硫解酶 3-羥基丁醯基辅梅A脫氫酶 巴豆酸酶 丁醯基輔酶A脫氫酶 搭/醇脫氫酶 例示性有機體 梭菌屬 氫氣 例示性來源 水及光 所涉及之酶 氣化酶 _例示性有機體 梭菌屬 生物柴油 例示性破源 C02及光 所涉及之酶 脂肪酶(甘油三酯水解酶） 例示性有機體 小球藻屬 聚球藻屬 氣珠幕展{Synechocystis 轰形蒸屬(Nitzchia sip.) 裂痕壺菌屣(Schizochytrium sp.) 甲醇 例示性破源 甲烷及氧氣 140069.doc -23- 201006930 所涉及之酶 曱烧單加氧酶 曱酸脫氫酶 曱醛脫氫酶 例示性有機體 Ψ 基單胞菌屬(Methylomonas sp·) Ψ 基齊觀菌屬(Methylosinus sp，) 甲基球菌屬(Methyiococcus sp.) 一些產曱烷種類高度嗜熱且因此可在超過100°c之溫度 下生長。當產甲烷菌高度嗜熱時，用於合成曱烷之單獨 (例如獨立）生物反應器可為較佳的。在某些實施例中，產 曱烷菌為甲烷八聯球菌、甲烷鬃菌及/或曱烷絲狀菌種類 中之一者或其共生物種，其可進行乙酸酯及類似小分子碳 基質至曱烷及二氧化碳之轉化。產曱烷菌可使用可在系統 中製造之小有機化合物作為基質，該等小有機化合物為諸 如曱酸（甲酸酯）、甲醇、曱胺、二甲基硫醚及曱烷硫醇。 產曱烷細菌可針對高產甲烷活性來天然選擇，或替代地 可由已知技術加以遺傳修飾。可經遺傳工程化之產曱烷酶 包含甲醯基曱烷呋喃脫氫酶、曱基四氫曱烷蝶呤：輔酶Μ 甲基轉移酶（Mtr)、雜二硫化物還原酶（Hdr)、F42GH2氧化酶 (FprA)、曱酸活化酶（Fae)、曱酿基四氫甲烧蝶吟環化水解 酶及亞曱基四氫曱烷蝶呤還原酶。此等酶已自尤其包含甲 烧球菌、甲烧熱桿菌（Methanothermobacter)、曱烧八聯球 菌、曱烷嗜熱菌之種類分離。 生物氣體可在經處理之污泥的厭氧分解期間產生。「生 物氣體」為厭氧消化之產物。在不存在氧氣之情況下，厭 氧細菌分解有機物質且產生主要包括甲烷（約60%)及二氧 化碳之氣體。此氣體可與約99%甲烷之天然氣相比。可收 集生物氣體且將其用作使用丙烷、氣體或柴油之產生器、 140069.doc -24- 201006930 鍋爐、燃燒器、乾燥器或任何設備的能源。或者，可如下 文所述自生物氣體回收甲烷。
本文所述之方法及系統可經設計以製造醇，諸如含有1 至9個碳原子之醇。可根據本發明製造之醇的特定實例包 含丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇及壬醇。對於醇 (尤其乙醇）之合成而言，至少一個生物反應器為包括諸如 一或多種醱酵單胞菌屬及/或酵母屬（例如釀酒酵母 (iSacc/mrowycej cerevzWae))之酸酵性微生物的厭氧反應 器。適合於生物質量醱酵之其他微生物包含許多酵母，諸 如克魯維酵母屬、假絲酵母屬?/?·)、畢赤酵母屬 )、酒香酵母屬CSreiiawomycej 5/?.)及漢森酵母屬 *5/7.)及管囊酵母屬（Pflc/zpo/ew ί/?·)。或者，微 生物可為細菌種類中之一者或其共生物種，該等細菌種類 為諸如白念珠球菌屬（/«eMCOWOSiOC ·5/7.)、腸内桿菌屬 (Enterobacter sp·)、免雷伯氏菌屬.（Klebsiella sp.)、伊文氏 菌屬（五riWwia 、沙雷氏菌屬（《Serrai/a 57?.)、乳酸桿菌屬 (LactobaciUus sp.)、乳珠菌屬（Lactococcus sp.)、小球菌屬 山‘ococcMi ί尸.）、梭菌屬、酷酸桿菌屬（dceiokcier sp.)、葡萄桿菌屬^.)、麵菌屬 sp)反丙酸得議餍（Propionibacterium sp)。 用於製造醱酵產物之各種有機體以及關於生長及基質要 求之條件為已知的且描述於（例如）美國專利7,455,997、美 國專利7,351，559、美國專利6,555,350及美國專利 7,354,743中，該等描述以引用的方式併入本文中。在某些 140069.doc -25- 201006930 實施例t，所要產物為丁醇，且醱酵性微生物包含細菌 (包含梭菌屬）中之一者或其共生物種。 醱酵性微生物（例如用以製造乙醇）可針對所要產物之製 造來天然選擇，或可經遺傳工程化以表現所要酶。用於遺 傳操縱細菌及酵母之技術已為熟知，且包含由質體或噬菌 體引入染色體外元件，或將該等元件整合至宿主基因組 中。可經遣傳工程化之例示性酶尤其包含醇脫氫酶（A、B 及C)、乙酸脫氫酶、殿粉酶、葡萄糖殿粉酶、轉化酶、乳 糖酶、纖維素酶及半纖維素酶。 在某些實施例中，本文所述之方法及系統將包含一使厭 氧生物燃料合成期間所產生之c〇2轉化為生物燃料產物（諸 如氫氣及脂質）的光反應器。脂質可用於（例如）藉由酯基轉 移來製造生物柴油。用於由C〇2製造氫氣及脂質之光合有 機體為已知的，且尤其包含天然選擇或經遺傳修飾之聚球 藻屬、小球藻屬、聚球藻屬、菱形藻屬及/或裂殖壺菌屬 者或其共生物種。 對於氫氣製造而言，方法及系統可採用能夠使用水作為 用於氫氣製造之間接基質的光合微生物。該等微生物一般 表現一或多種氫化酶。此等微生物可包含藍藻細菌及藻 類’諸如綠藻、藍綠藻或紅藻。例示性種類尤其包含聚球 藻屬、綠球藻屬（C/i/orococca/es sp.)及團藻屬 SP.)。 適合於支持光合微生物生長及代謝之通氣、溫度、pH 值、營養需求、光（例如來自天然光源或人工光源之白光）
14〇〇69.dOC -26- 201006930 2強度及波長以及光/暗循環之持續時間為已知的 如）描述於美國專利7 37丨％nd? Λ 士 Ο 中，該專m丨料方式併 入本文t。 操作條件
必要時1所選微生物或混合培養物給生物反應器接 ，繼之以酬化期。該難期可持續一㈣、兩週、一週 或更短時間，在此㈣生物膜（若存在）形成於支撐表面上 且所要代謝過程得以獲得誘導。嗣化可涉及（例如）酶之誘 5抑制生物次濾或合成微生物之初始小群體的增 殖、針對有益突變之選擇、無機營養物或其他條件之^ 化、微生物對可能存在之毒素或抑制劑的適應及由某些微 生物（例如原生動物）捕食。 在一些實施例中，馴化可藉由首先活化輸入型污泥物質 之生物浸濾細菌，接著馴化用於製造所要產物之生物合成 微生物來逐步進行。當使用如本文所述之整合系統時，污 泥物質由生物浸濾反應器至厭氧生物合成反應器之流動可 受控制或在生物浸濾細菌經完全或充分誘導或馴化後即起 始。當污泥物質含有對生物合成微生物有毒之組份時，該 等實施例尤其適用。 在誘導/馴化期期間，可能重要的是限制污泥物質之濃 度及/或污泥穿過系統之流動。生物浸濾微生物之生長及 選擇可基於pH值或溶解之重金屬的濃度變化來評估。生物 燃料合成微生物之生長及選擇可由所製造之產物的外觀及 濃度以及由預期代謝物（例如C〇2、甲烷、乙醇、丁醇、氮 140069.doc •27- 201006930 氣等）之產生來評估。 在馴化期間及馴化之後，生物反應器條件可視需要調整 以優化產物產率及合成速率。該等條件包含污泥輸入濃 度、流動速率、生物反應器溫度、生物反應器攪動之程 度、pH值及通氣或氧化之程度。舉例而言’生物浸濾及厭 氧反應器之溫度可維持於約15 °C至約3 5 °C (諸如約18 °C至 約3 2 C )之範圍内。基質穿過系統之流動速率可視生物反 應器之容積及生物浸濾與生物合成速率而定，且可由泵及/ 或閥系統來維持。生物反應器可進一步允許必要時授動液 體物質以維持營養物之可用性。 在浸濾過程之後或在此期間連續地，將分離（例如藉由 離心）生物質量與液相，且藉由恢復pH值使重金屬自液相 沈澱。此後可移除（例如藉由離心）沈澱之重金屬。舉例而 言，有效浸濾（金屬溶解）之後，污泥2pH值將處於約丨至3 之範圍内。藉由使pH值恢復至接近中性或更高以使金屬自 溶液沈澱而由此移除金屬及/或自液相回收該等金屬。在 恢復液相之pH值且移除重金屬沈澱物之情況下，液相可用 於在生物燃料合成（例如厭氧醱酵或產甲烷）之前恢復生物 質量之？11值。舉例而言，生物質量之？11值—般將恢復至 接近中性（例如於5_〇至7.5之範圍内，諸如約65)。液相或 生物質量之pH值可用氫氧化鈉或其他合適之鹼來恢復。 在某些實施例中’污泥之完全生物浸濾可獨立於生物燃 料合成地先進行，或替代地生物合成可在一耦合生物浸濾 /合成生物反應器中與生物浸濾同時進行。在採用獨立生 I40069.doc 28· 201006930 物浸濾及生物合成反應器之某些實施例中，生物浸濾過程 可進行約3小時至約1週，或約10小時至約3天，或在某些 實施例中為約1天、約2天、約3天、約4天或約5天。舉例 而言’生物浸濾可進行約3小時、約5小時、約1 〇小時、約 15小時或約24小時（大體上於此時間完成）。或者，一耦合/ 整合生物浸濾與生物合成系統可在約1週或1週以内、約4 天或4天以内、約2天或2天以内、約1天或1天以内、約工5 小時或15小時以内或約1 〇小時或丨〇小時以内使污泥轉化為 • 生物燃料。生物方法所需之時間長度將視若干條件而定， 該等條件包含污泥輸入濃度、流動速率、生物反應器之容 積、生物反應器溫度、生物反應器攪動之程度及通氣或氧 化之程度。 在某些實施例中，生物燃料或生物能量製造係處於使用 連續或半連續整合生物浸濾/生物合成系統之工業規模， 以使每天約100加侖（gallon)至約1〇〇 〇〇〇加侖之污泥基質降 翁 解。舉例而言，可加工約5〇〇加侖至約1〇,〇〇〇加侖之污泥 基質且使其在約24小時至約48小時之時段内轉化為生物燃 料。在某些實施例中，可加工約500加侖至約1〇 〇〇〇加侖 之污泥基質且使其在不到約24小時之時段内轉化為生物燃 - 料。 生物燃料之回收 生物燃料產物可由已知及市售之方法及器件來回收及/ 或純化。 諸如乙醇、甲醇及/或丁醇之醇可由分子篩、蒸餾及/或 140069.doc •29- 201006930 其他分離技術自液體物質回收。舉例而言，乙醇可藉由分 館濃縮至約90重量％或約95重量％。存在可用於超過蒸: 限度而進一步純化乙醇之若干方法，且此等方法包含乾燥 (例如用氧化鈣或岩鹽）、添加少量苯或環己烷、分子篩 膜或藉由減虔。 舉例而言，如厭氧代謝或光合成所製造之產物氣體可經 加工以分離甲烧及/或氫氣組份。曱烧、氣氣或生物氣體 可以管道氣形式自系統抽出。 根據本發明，甲烷及/或氫氣可作為生物燃料產物而回 收。甲烷可由市售之已知方法及系統自生物氣體回收及/ 或純化，該等系統包含已知用於基於不同滲透性分離氣體 之膜系統。參見（例如）美國專利6,6〇1 543，該專利以引用 的方式併入本文中。或者，各種吸附方法可用於分離甲烧 及氫氣。 其他收集生物燃料產物之方式包含離心、溫度分餾層 析法及電泳法。 在某些實施例中，生物燃料回收/純化組件可（例如）藉由 將各別器件或裝置連接至來自生物合成生物反應器之氣體 或液體排出物而整合至系統中。經純化之生物燃料及生物 能量產物可向單獨容器中供燃料。 整合系統 本發明進一步提供一種用於產生生物燃料（諸如氫氣及 曱烷）以及其他適用產物（諸如乙醇、丁醇、甲醇及生物柴 油）之整合串聯系統。例示性整合系統說明於圖2及圖3 140069.doc -30- 201006930 中。 整合系統包括一或多個適合於自污水污泥移除過量重金 屬之浸濾系統或生物反應器。含有於懸浮液中之浸濾細菌 與污泥之浸渡生物反應器含有一至生物浸濾反應器系統之 流入污水污泥液體（包含所述難分解污泥物質）之入口。在 某些實施例中，生物浸濾反應器進一步含有一含有溶解之 重金屬之排出液體的第一出口，以允許移除此等重金屬 (例如於一接受系統或單元中）。在一些實施例中，生物浸 籲 濾系統進一步包括一因生物浸濾處理而具有低含量之重金 屬之排出液體的第二出口。或者，用於自液相移除重金屬 之接受系統可在浸濾過程之後串聯操作。 生物浸濾系統可採用一連續攪拌槽反應器及/或一串聯 管狀反應器，諸如所述再循環管狀反應器或塞式流動反應 器。或者，生物浸濾系統可包括一氣升式反應器或一旋轉 式反應器。 • 用於自溶液移除重金屬之接受系統包括一或多個用於分 離液相與生物質量之離心機及一用於虹吸出液相以恢復pH 值且移除沈澱之重金屬的機構。接受系統可進一步包括一 用於調整液相及/或生物質量之{)11值的機構，諸如入口、 取樣口及/或pH計。 接受系統可在生物浸濾反應器與厭氧反應器之間串聯操 作，或可以獨立單元形式操作。 整合系統進一步包括一用以由經處 ，王爽理之>了泥合成生物燃 料及生物能量產物的串聯®惫在私 肀聊厭軋生物反應器及視情況選用之 140069.doc -31- 201006930 一光合生物反應器。該厭氧生物反應器含有—氺 ^ 采自生物浸 濾系統之經處理之污泥的入口及一將氣體排出物自生物人 成厭氧反應器輸送至一藻類光生物反應器之串聯連接件 該藻類光反應器可含有一含有必需鹽及無機營養物（例如 海水或具有類似化學成份之人工介質）之液體介質的入 口。厭乳生物反應器系統進一步包括一自厭氧生物合成生 物反應器輸送生物燃料及生物能量產物之出口及一自光生 物反應器輸送生物燃料及生物能量產物之出口。 在一些實施例中，厭氧生物反應器可為用於製造曱烧之 UASB反應器或膨脹顆粒污泥床（EGSB)反應器。 在一些實施例中’厭氧生物反應器及光生物反應器内部 可含有液體表面（矽油）及固體表面（多孔玻璃、聚石夕氧橡膠 等），其中生長之微生物形成生物膜。該等生長於厭氧生 物反應器及光生物反應器中之微生物為所述天然選擇或經 遣傳工程化細胞之混合培養物。 系統進一步包括一介於生物合成系統至生物浸濾反應器 之間使未完全降解或使用之所有物質再循環的回饋連接 件’以獲得好氧微生物與厭氧微生物之間的協同作用及/ 或系統内之pH值變化且獲得實質「零污染系統」。 泵系統可用於連接至生物反應器之入口及自生物反應器 之出口，以維持穿過系統所要之流動。亦可存在閥以允許 控制物質穿過系統之流動。 系統可包含取樣口，以便可監測重金屬之濃度及/或生 物燃料製造，以及（尤其）氧氣消耗、C02產生' pH值、氧 140069.doc •32- 201006930 化還原條件、微生物細胞生理學、生物膜健康狀況。 整合系統一般為一連續系統，其中物質如由泵系統控制 在生物浸濾反應器與生物合成反應器之間循環。舉例而 5 ’在該連續系統中，厭氧生物合成反應器可在進入流動 速率等於液體自接受單元或生物浸濾反應器之出口流動速 率（例如液體自生物浸濾反應器之第一出口及/或第二出口 之流動速率）的情況下操作。另外，光反應器可在氣體流 入物等於厭氧反應器之排出氣體的情況下操作。 在某些實施例中，如圓3所說明，整合系統為一耦合生 物浸滤系統及一多相生物合成系統。用於生物燃料及生物 月b量製造之多相反應器系統包括一用於生物合成之多相服 氧生物反應器及一用於生物合成之多相光生物反應器。已 描述多相生物反應器（參見圖4)。 系統之工作體積可為約100加余至約1〇〇 〇〇〇加侖。舉例 而吕’工業系統可每輪（分批）或每天（連續時）使約5〇〇加侖 至約10,000加侖源材料轉化為適用產物。產物轉化為燃料 之操作時間或滞留時間可為約2週或2週以内，但在一些實 施例中為1週或1週以内，諸如3天、2天或1天或1天以内 (例如15小時）。 在某些實施例中，系統經組態以允許輸送於一個位置處 (由如本文所述之生物浸濾反應器）產生、待輸送至另一位 置用於合成生物燃料或生物能量產物（由如本文所述之生 物合成生物反應器）的經處理污泥。或者，系統可經完全 整合以將生物浸濾與由經處理之物質生物合成生物能量產 140069.doc •33· 201006930 物結合。系統（或生物浸濾反應器）可連接至或安置於或定 位於該污泥之製造或來源附近，以避免需要輸送廢料以供 處置。舉例而言’系統或生物浸濾組件可定位於污泥廢料 之製造或來源約1哩或更短距離内。 實例 實例1:用於自污水污泥移除重金屬之生物浸濾反應器的 測試 此實例證明來自污水污泥之重金屬可使用生物浸濾反應 器來移除。污水污泥含有高含量之重金屬，包含Pb、Cd、 Cu、Hg及Zn。當污泥以生物固體形式於土壤中處置時， 重金屬在土壤中積累且可轉移至植物培養物中。 用於移除重金屬之化學方法的替代方法為使用某些細菌 種類進行微生物浸濾。根據本發明之生物浸濾依據其簡易 性、金屬提取產率高、酸及鹼消耗較低及污泥營養物（諸 如Ν及Ρ)減少最低而具有優於化學方法之若干優勢。 浸滤細菌之活性可在用添加劑Fe(n)作為硫桿菌屬 (77π·〇δα^7/Μ π.)細菌之源物質下得到增強。硫氧化細菌 在污泥樣品中天然可得且可藉由在約28t至3(rc下提供硫 及通氣而活化。 將固有硫桿菌屬之混合培養物於含有作為基質之污水污 泥、FeS〇4及硫粉的1-L反應器中培養以評估自污水污泥生 物浸/慮之重金屬。將該反應器在活性氧化下維持於3 〇 〇c。 活化致使在5-11天内生物酸化至pH 2。用5%酸化樣品連續 接種新鮮/亏泥使大部分樣品之酸化時間縮短至2至3天。如 140069.doc •34· 201006930 圖5所示，15天生物浸濾期之後，pH值達到2 33，且Zn、 Cu、Pb及Cd之溶解分別達到79%、81%、65%及6〇%。相 比之下，在對照系統（無硫酸鹽來源）中金屬溶解僅為約 至6%。與此對照系統相比，添加FeS〇4(5 1〇 §/1^加速重金 屬溶解及自污泥移除。 此等結果證明生物浸濾反應器在移除包含pb、Zn、Cu 及Cd之重金屬方面高度有效。此方法可在工業級別上有效 用於自污水污泥移除重金屬，藉此調節污泥以用於製造生 • 物燃料。 實例2 :用於由經處理之污水污泥製造甲烷之多相生物反 應器的測試 此實例顯示經處理（藉由生物浸濾）之污水污泥可經有效 消化以製造甲烷。生物浸濾處理之目的在於改良或允許污 泥厭氧消化，其中高濃度之重金屬以其他方式使污泥難以 厭氧消化。 分批測試係在1-L UASB厭氧反應器中進行以評估污泥 生物可降解性及甲烷製造。於反應器中饋入先前經處理之 污泥以由生物浸濾過程移除重金屬。使用先前經消化之污 泥之細菌共生物種作為接種體。消化經處理之污泥、未經 處理之污泥以及由乙醇組成之對照樣品。有機物質在所有 樣品中皆等於8 g COD/L。 所產生之生物氣體體積係藉由液體（水，pH 2， 10%)運動來量測。生物可降解性係藉由比較經處理樣品、 未經處理樣品及對照樣品所產生之生物氣體體積來評估。 140069.doc -35· 201006930 生物可降解百分比係藉由比較以污泥（經處理或未經處理） 所產生之生物氣體體積與以對照所產生之生物氣體體積來 估計。 結果展示於圖6中。在16小時之水力滞留時間時，在經 處理及未經處理之污泥的情況下分別約7〇%及46%之化學 需氧量（COD)轉化為生物氣體。在乙醇作為碳源之情況下 約80%之COD轉化為生物氣體。 此等結果指示經處理以移除重金屬之污泥允許產生比未 經處理之污泥更多的生物氣體，且接近於乙醇對照。此等 結果亦證明重金屬移除使甲烧產生相對於未經處理之污泥 増加約25%。 實例3·用於由經處理之污水污泥製造乙醇之多相生物反 應器系統的測試 此實例證明由經處理（重金屬經移除）之污水污泥製造乙 醇。 給含有500 ml污泥（8 g COD/L)之1-L生物反應器接種酵 母屬酵母之所選培養物。使用含有葡萄糖作為碳源之對照 系統與經處理及未經處理之污泥樣品作比較。使反應維 持於28°C下，僅藉由再循環而攪動。收集樣品且每12小時 對COD及乙醇產生進行分析歷時3天。 結果顯示乙醇產生遵循酵母屬之生長曲線直至達到穩定 期為止。因此’ 48小時後乙醇產生達到最大，此後其產生 下降。 如圖7中可觀測，培養48小時後，使用經處理及未經處 140069.doc -36- 201006930 理之污泥作為碳源，（分別）約30%及2〇%之c〇D轉化為乙 醇作為對照，使用葡萄糖作為碳源，約5〇%之COD轉化 為乙醇。 此等結果指示處理污泥以移除重金屬使由污泥產生乙醇 增加，且儘管含量顯著較低，但乙醇可甚至由未經處理之 污泥產生。 實例4 :用於由c〇2排出物製造氩氣及生物柴油之光生物 反應器的測試 此實例證明生物柴油及氫氣係由自厭氧生物反應器之排 出物提取C〇2之微藻培養物製造。 在捕獲厭氧生物反應器之污泥消化期間所產生之不同 C〇2濃度之後，使用微藻（小球藻屬）之培養物評估細胞脂 質積累及氫氣產生。於螢光燈之恒定照明（丨5 wm-2)下於 28°C下使小球藻屬細胞在生物反應器培養物中生長。 使來自厭氧生物反應器之排出氣體鼓泡通過光生物反應器 以達到0.5%及1.0%(v/v)含量之c〇2。以5天時間間隔記錄 培養物生長。 於對數生長晚期收穫小球藻屬細胞，將其收集且評估生 物質量積累、脂質含量及氫氣產生。圖8展示生物合成多 相光合反應器在由自厭氧生物反應器引出之C〇2製造生物 柴油方面的效能。效能係根據所注入之C〇2濃度由生物質 量之產率來評估。實質性生物質量在1%及〇.5%iC〇2濃度 下獲得，其中更多生物質量在1〇/。下產生。經提取以製造 生物柴油之脂質達到在不同C〇2濃度下所產生之生物質量 140069.doc •37· 201006930 的約65%。圈9展示在製造與生物質量有關之氫氣（毫微莫 耳氫氣/公克蛋白質）方面的效能。當生物質量在1% C02下 增長時氫氣釋放為約76毫微莫耳氫氣/公克蛋白質，而當 注入0.5% C02時產生32毫微莫耳氫氣/公克蛋白質。 此等結果證明可捕獲及固定來自污泥消化厭氧生物反應 器之co2排出物以支持光生物反應器系統中之微藻細胞生 長。此光生物反應器可有效用於在將厭氧反應器中所產生 之C02於環境中處置之前捕獲彼co2。 參考文獻 _
Ascon MA, Lebeault JM. (1999). High Efficiency of a coupled aerobic-anaerobic recycling biofilm reactor system in the degradation of recalcitrant chloroaromatic xenobiotic compounds. Appl. Microbiol. Biotechnol· 52(4):592-9 〇
Ascon MA, Thomas D, Lebeault JM. (1995). Activity of synchronized cells of a steady state biofilm recirculated reactor during xenobiotic biodegradation. Appl. Environ. Microbiol. 61(3):920-5。 ©
Ascon MA, Ascon DB, Lebeault JM. (1995). Degradation activity of adhered and suspended Pseudomonas cells cultured on 2,4,6-trichlorophenol, measured by indirect conductimetry. J Appl Bacteriol. 79:617-624。
Tyagi, R.D., J.F. Blais，N. Meunier 及 H. Benmoussa. (1997). Simultaneous sewage sludge digestion and metal leaching - Effect of sludge solids concentration. Water Res. 140069.doc -38 - 201006930 31:105-118 。
Ryu，H.W·，Y.J. Kim，K.S. Cho, K.S. Kang及 H. Choi. (1998). Effect of sludge concentration on removal of heavy metals from digested sludge by Thiobacillus ferrooxidans. Korean J. Biotechnol. Bioeng. 13:279-283。
Lettinga G, Hulshoff Pol LW. (1991). UASB process design for various types of wastewater. Water Sci Technol. 24: 87-107 °
Seghezzo, L., Zeeman, G., van Lier, J.B., Hamelers, H.V.M.及 Lettinga，G. (1998)· A review: the anaerobic treatment of sewage in UASB and EGSB reactors. Bioresource Technol.，65，175-190。
Akkerman I, Janssen M, Rocha J, Wijffels RH. (2002). Photobiological hydrogen production: photochemical efficiency and bioreactor design. International Journal of Hydrogen Energy 27:1195-1208 °
Xu，H.; Miao，X.及 Q. Wu. (2006). High Quality Biodiesel Production from a Microalga Chlorella protothecoides by Heterotrophic Growth in Fermenters. Journal of Biotechnology. 126: 499-507 °
Ballesteros, I·，Oliva, J. M.，Saez, F·, Ballesteros, M. (2001). Ethanol production from lignocellulosic byproducts of olive oil extraction. Appl. Biochem. Biotechnol. 91-93, 237-252 ° 140069.doc -39- 201006930
Fan Z, South C, Lyford K, Munsie J, van Walsum P, Lynd LR. (2003). Conversion of paper sludge to ethanol in a semicontinuous solids-fed reactor· 26:93-101 〇 【圖式簡單說明】 圖1為說明本發明之方法及系統的流程圖。在浸濾生物 反應器中處理工業、都市及/或農場污泥以自污水污泥移 除（例如）重金屬。將經處理之污泥用作多相生物反應器中 之碳源以製造生物燃料。經系統回饋剩餘物質以供進一步 處理及生物合成； 圖2說明本發明之例示性整合系統及方法。生物浸濾反 應器包括一獨立工作或串聯連接至生物合成反應器之好氧 生物反應器。將經處理之污泥（重金屬經提取）饋入一或多 個用於合成生物燃料及生物能量產物之生物反應器。用於 生物合成之多相生物反應器可包括厭氧生物反應器及光反 應器。生物浸濾及生物合成過程/系統係由一回饋迴路連 接，使得未經處理之廢料及代謝物經系統再循環； 圖3說明例示性整合系統中之各生物反應器。生物合成 反應器含有一達成高產物轉化率之多相流化床。光合生物 反應器係由自厭氧醱酵反應器放出之c〇2支持； 圖4說明多相生物反應器中所形成之流化生物膜的結 構。多相生物反應器各自具有用以支撐微生物生物膜之固 體或液體表面，尤其諸如多孔玻璃、聚矽氧橡膠、聚矽氧 油。該等多相生物反應器使表面積最大化以支持大量微生 物代謝。除固體支撐表面以外，多相生物反應器亦可含有 140069.doc 201006930 液體表面以及細胞相、水相及氣相； 圖5展示生物浸遽反應器自污水污泥移除重金屬之效 能。生物浸濾15天後，pH值達到2.3，且Zn、Cu、Pb及Cd 之溶解（分別）達到79%、81%、65%及60%。相比之下，對 照系統（無溶解源，例如硫基質）中之金屬溶解對各金屬而 言處於3-6%之範圍内； 圖6展示生物合成多相厭氧反應器在由經處理之污水污 泥製造甲烧方面的效能。在16小時之水力滞留時間時，在 經處理及未經處理之污泥的情況下分別約70%及46%之化 學需氧量（COD)轉化為生物氣體。在乙醇作為碳源之情況 下約80%之COD轉化為生物氣體； 圈7展示生物合成多相厭氧反應器在由經處理之污水污 泥製造乙醇方面的效能。培養48小時後，使用經處理及未 經處理之污泥作為竣源，（分別）約3 〇%及20%之COD轉化 為乙醇。作為對照’使用葡萄糖作為碳源，約5〇%之c〇D 轉化為乙醇； 圖8展示生物合成多相光合反應器在由厭氧生物反應器 之C〇2輸出來製造生物柴油方面的效能。效能係根據所注 入之C〇2濃度由生物質量之產率來評估。實質性生物質量 在1%及0.5% C〇2濃度下獲得，其中更多生物質量在1%下 產生。經提取以製造生物柴油之脂質達到在不同c〇2濃度 下所產生之生物質量的約65% ;及 圓9展示多相光合生物反應器在製造與生物質量有關之 氫氣（毫微莫耳氫氣/公克蛋白質）方面的效能。當生物質量 140069.doc •41- 201006930 在1% C〇2下增長時氫氣釋放為約76毫微莫耳氫氣/公克蛋 白質，而當注入0_5% C02時產生32毫微莫耳氫氣/公克蛋 白質。 140069.doc •42·
Claims (1)
- 201006930 七、申請專利範圍： 1 · 一種由都市、工辈及/式奠搭.-, 取晨％π水污泥製造生物燃料或生 物能量產物之方法，其包括： 、主由產酸、硫氧化微生物之作用自該泠泥浸濾金屬， 藉此產生經處理之污泥；及 #由微生物作用由該經處理之污泥合成一或多種生物 燃料或生物能量產物。 2·如請求項1之方法，其中該污泥為自原污泥之厭氧及/或 籲 需氧消化所留下之難分解污泥。 3. 如清求項1或2之方法，其中該難分解污泥已經歷堆成堆 肥 '乾燥、脫水、稠化、壓製、過渡、離心、紫外線消 毒或化學消毒、石灰穩定化及/或熱加工中之-或多者。 4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該污泥具有高含量 之重金屬。 5·如請求項4之方法’其中該重金屬為Zn、pb、Cu、Cr、 籲 Ni、Cd及Hg中之一或多者。 6. 如請求項5之方法，其中至少一種重金屬係以大於 ppm存在於該污泥中。 7. 如請求項6之方法，其中至少一種重金屬係以約4〇〇卯瓜 .至約1000 PPm存在於該污泥中。 8. 如請求項5之方法，其中該污泥為受高含量之鉛（pb)及/ 或鑛（Cd)污染之難分解污泥。 9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中該污泥具有高含量 之至少一種細菌病原體、病毒病原體及/或寄生蟲病原 140069.doc 201006930 體。 10. 如請求項9之方法，其中該（該等）病原體包含一或多種選 自以下各者之病原體：腸内病原大腸桿菌（£. c〇h·)、沙 門氏菌（Salmonella)、志贺桿菌（Shigella)、耶氏桿菌 (Yersinia)、霍亂弧菌（wferz’o CTio/erae)、隱胞子蟲 (Cryptosporidium)、梨形鞭毛蟲（Giardia)、内阿米巴 (Entamoeba)、諾羅病毒（Norovirus)及輪狀病毒 (Rotavirus)。 11. 如請求項1之方法，其中該污泥為含有以下各者中之— 或多者的工業污泥：多氣聯苯（PCB)、多環芳族烴 (PAH)、1，4-二氧雜環己二烯、殺蟲劑、内分泌干擾素、 抗生素、丹寧（tannin)、木質素、樹脂、萜、氣酚系化合 物、院基確酸酯、烧基紛、油、油脂、重金屬、氨及脂 族或芳族烴》 12. 如請求項1之方法，其中該污泥為包括動物糞肥之農場 污泥。 13. 如請求項12之方法，其中該農場污泥為廄肥或農場糞 漿。 14. 如請求項12之方法，其中該農場污泥包括來自豬馬、 牛、綿羊及/或家禽之廢料。 15. 如請求項12之方法，其中該農場污泥包括豬廢料。 16. 如請求項丨至15中任一項之方法，其中該污泥補充有一 含有礦物鹽介質之水相。 17. 如請求項16之方法，其中該礦物鹽介質包括一用於支持 140069.doc 201006930 硫氧化細菌之作用的硫基質。 18·如明求項⑴?中任一項之方法其争該方法係分批、 半連續或連續操作。 19.如请求項1至18中任一 jf夕士. Η ^項之方法，其中金屬之浸濾係在 匕括至少一個連續攪拌槽反應器之生物浸濾系統中進 行。 %如請求項！至19中任-項之方法，其中該等金屬係在溶 解後回收。 _ 2丨.如請求項19之方法，其中該生物浸㈣統進—步包括一 管狀反應器。 22. 如”青求項i至21中任一項之方法其中該生物浸滤系統 獲得1至4之污泥PH值。 23. 如凊求項22之方法，其進一步包括當該pH值為丨至4時分 離液相與生物質量，藉由恢復該pH值使重金屬自該液相 沈澱；移除沈澱之重金屬；及接著將該液相添加回該生 物質量中。 24. 如請求項1至23中任一項之方法，其中該生物燃料或生 物能量產物為曱烷、氫氣、甲醇、乙醇、丁醇及/或生物 柴油。 25. 如請求項1至24中任一項之方法，其中生物燃料之合成 係在至少一個厭氧反應器中進行。 26. 如請求項25之方法，其中該厭氧反應器為一用於製造甲 烷之多相生物反應器。 27. 如請求項25或26之方法，其中該厭氧生物反應器為一 140069.doc 201006930 USAB反應器或一EGSB反應器。 28. 如請求項25之方法’其中該厭氡生物反應器為一用於製 造乙醇、丁醇或曱酵之多相生物反應器》 29. 如請求項1至28中任一項之方法，其中生物燃料合成係 在至少一個光合生物反應器中進行。 30. 如請求項29之方法，其中該光合生物反應器為一具有於 支撐表面上形成生物膜之光合微生物的多相生物反應 器。 31·如請求項29或30之方法，其中該等光合微生物係由自該 厭氧生物反應器排出之C02支持。 32. 如請求項1至3 1中任一項之方法，其中該等用於生物浸 濾之產酸、硫氧化細菌係列於表1中。 33. 如請求項1至32中任一項之方法，其中該製造該生物燃 料或生物能量產物之微生物係列於表2中。 34. 如請求項33之方法，其中該生物燃料或生物能量產物為 曱烧’且該等產曱烷微生物為甲烷八聯球菌 (Me如⑽)、甲烷f菌4及/或甲烷絲 狀菌種類中之一者或其共生物種。 35. 如請求項33之方法，其中該生物燃料或生物能量產物為 醇，且該等微生物為一或多種醱酵性微生物。 36. 如請求項35之方法，其中該醱酵性微生物包含一或多種 撥酵單胞菌屬咖Μ )及/或酵母屬 、Saccharomyces sp.)。 37. 如凊求項35之方法’其中該生物燃料或生物能量產物為 140069.doc 201006930 f » 丁醇，且該等醱酵性微生物包含梭菌屬謂 sp·、。 3 8.如請求項31之方法’其中該光合生物反應器包含聚球藻 屬（办nec/zococcws sp.)、小球藻屬（C/i/oreZ/α sp.)、聚球 藥餍{Synechocystis sp)、菱形 B 憨（Nitzchia sp,)JSU 氣裂 瘦壺菌屬（S^A/zoc/^iriwm ν.)中之一者或其共生物種。 39.如請求項31之方法，其中該光合生物反應器包含藍蒸細 菌或藻類。 • 40.如請求項1至39中任一項之方法’其中該方法係以工業 規模進行。 41. 如請求項1至40中任一項之方法，其進一步包括回收該 生物燃料或生物能量產物。 42. 如請求項41之方法，其中該生物燃料或生物能量產物為 乙醇、曱醇及/或丁醇，且該產物係藉由分子篩或蒸餾自 液體物質回收。 ❹43.如請求項41之方法，其中含有氫氣及/或甲烧之生物氣體 係以管道氣形式自該系統抽出。 44. 如”月求項41之方法，其中氫氣及甲烷係自生物氣體純化 得到。 45. 種用於使都市、工業或農場污水污泥轉化為一或多種 生物燃料或生物能量產物之整合系統，其包括： 一適合於自污泥提取重金屬以製備經處理之污泥的生 物浸滤系統；及 絰可操作地連接以接收該經處理之污泥的厭氧生物 140069.doc 201006930 反應器；及 視情況選用之一經可操作地連接以接收來自該厭氧生 物反應器之氣體排出物的光生物反應器。 46. 如請求項45之整合系統，其中該生物浸濾反應器含有一 流入污水污泥之入口。 47. 如請求項45或46之整合系統，其中該生物浸濾系統含有 一排出重金屬之第一出口及一具有低重金屬含量之排出 液體的第二出口。 48. 如請求項45至47中任一項之整合系統，其中該生物浸濾 系統包括一連續攪拌槽反應器。 49. 如請求項48之整合系統，其中該連續攪拌槽反應器之後 為一管狀反應器。 50. 如請求項45至49中任一項之整合系統，其中該生物浸濾 系統包括一用於接收具有溶解之重金屬之污泥的接受單 元’該接受單元包括一離心機。 51. 如請求項45至50中任一項之整合系統，其中該厭氧生物 反應器為一 UASB反應器或一 EGSB反應器。 52. 如請求項45至51中任一項之整合系統，其中該厭氧生物 反應器為一含有於固體支揮物上形成生物膜之酸酵性或 產甲烷微生物的多相生物反應器。 53. 如請求項45至52中任一項之整合系統，其中該厭氧生物 反應器含有一來自該生物浸濾系統之經處理污泥的入 口 〇 54. 如請求項45至53中任一項之整合系統，其中該厭氡生物 140069.doc 201006930 反應器含有-將氣體排出物自該厭氧反應器輸送至該光 生物反應器之串聯連接件。 55. 如明求項54之整合系統，其中該光生物反應器含有一液 趙介質之入口。 56. 如印求項54之整合系統，其中該厭氧生物反應器進一步 包括一用於輸送該等生物燃料及生物能量產物之出口。 57. 如請求項54之整合系統，其進一步包括一介於該厭氧生 物反應器與該生物浸濾反應器之間的回饋連接件。 謇58.如請求項45至57中任一項之整合系統，其進一步包括一 可操作地連接入口及出口之泵及/或閥系統。 59.如請求項45至58中任一項之整合系統，其中該系統之工 作體積為約1〇〇加侖（gallon)至約100,0〇〇加命。140069.doc
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12549008P | 2008-04-25 | 2008-04-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201006930A true TW201006930A (en) | 2010-02-16 |
Family
ID=41217426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW98113967A TW201006930A (en) | 2008-04-25 | 2009-04-27 | Methods and systems for production of biofuels and bioenergy products from sewage sludge, including recalcitrant sludge |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090325253A1 (zh) |
| AR (1) | AR071224A1 (zh) |
| CL (1) | CL2009000998A1 (zh) |
| TW (1) | TW201006930A (zh) |
| WO (1) | WO2009132249A2 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104478184A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-01 | 新疆天物科技发展有限公司 | 一种城市污泥清洁利用的方法 |
| CN109879561A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-14 | 广东工业大学 | 一种畜禽粪便中重金属、抗生素与抗性基因的去除方法 |
Families Citing this family (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7927491B2 (en) * | 2007-12-21 | 2011-04-19 | Highmark Renewables Research Limited Partnership | Integrated bio-digestion facility |
| US8518690B2 (en) * | 2008-09-09 | 2013-08-27 | Battelle Memorial Institute | Production of bio-based materials using photobioreactors with binary cultures |
| AR074261A1 (es) * | 2008-11-04 | 2011-01-05 | Highmark Renewables Res Ltd Partnership | Fermentacion aumentada de etanol usando biodigestato |
| US9327804B2 (en) * | 2009-02-06 | 2016-05-03 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Bacteria-based gas generator |
| EP2408294A4 (en) * | 2009-03-20 | 2012-06-20 | Algal Scient Corp | SYSTEM AND METHOD FOR THE TREATMENT OF WASTEWATER BY BREEDING PHOTOTAKTIC HETEROTROPHIC MICROORGANISMS |
| US20100297740A1 (en) * | 2009-05-21 | 2010-11-25 | Xiaomei Li | Use of Anaerobic Digestion to Destroy Biohazards and to Enhance Biogas Production |
| US8669083B2 (en) * | 2009-06-15 | 2014-03-11 | Eisenmann Corporation | Biogas apparatus and biogas production process for integration with an ethanol production system and process |
| CH701841B1 (fr) * | 2010-03-19 | 2011-03-31 | Francois Gatherat S A | Solution de lubrification biodégradable pour les métaux. |
| US20120156669A1 (en) | 2010-05-20 | 2012-06-21 | Pond Biofuels Inc. | Biomass Production |
| US8940520B2 (en) | 2010-05-20 | 2015-01-27 | Pond Biofuels Inc. | Process for growing biomass by modulating inputs to reaction zone based on changes to exhaust supply |
| US8889400B2 (en) | 2010-05-20 | 2014-11-18 | Pond Biofuels Inc. | Diluting exhaust gas being supplied to bioreactor |
| US11512278B2 (en) | 2010-05-20 | 2022-11-29 | Pond Technologies Inc. | Biomass production |
| US8969067B2 (en) | 2010-05-20 | 2015-03-03 | Pond Biofuels Inc. | Process for growing biomass by modulating supply of gas to reaction zone |
| ITMI20110333A1 (it) * | 2011-03-03 | 2012-09-04 | Eni Spa | Procedimento integrato per la produzione di bio-olio da fanghi derivanti da un impianto di depurazione delle acque reflue. |
| US20120276633A1 (en) | 2011-04-27 | 2012-11-01 | Pond Biofuels Inc. | Supplying treated exhaust gases for effecting growth of phototrophic biomass |
| CN102268303B (zh) * | 2011-07-06 | 2014-03-12 | 西安建筑科技大学 | 利用城市污水厂污泥制取生物柴油的方法 |
| WO2013006912A1 (en) * | 2011-07-12 | 2013-01-17 | Kenneth Michael Bellamy | Waste and organic matter conversion process |
| WO2013161832A1 (ja) * | 2012-04-24 | 2013-10-31 | 富士フイルム株式会社 | 微細藻類の培養方法、該培養方法により液面上に形成されたバイオフィルム、該バイオフィルムから得られるバイオマス及びオイル、該バイオフィルムの回収方法、バイオマス燃料の製造方法、液面上にバイオフィルムを形成可能な微細藻類、該微細藻類により液面上に形成されたバイオフィルム、並びに該バイオフィルムから得られるバイオマス及びオイル |
| US9534261B2 (en) | 2012-10-24 | 2017-01-03 | Pond Biofuels Inc. | Recovering off-gas from photobioreactor |
| CN102925294A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-02-13 | 西安建筑科技大学 | 原位酯化污水处理厂浮渣制取生物柴油的方法 |
| CN103304092A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-09-18 | 华中科技大学 | 一种负载金属氧化物活性炭去除养猪废水中抗生素的方法 |
| CN103285662B (zh) * | 2013-06-26 | 2015-01-07 | 上海纯源科技有限公司 | 麦迪霉素菌渣高效脱水的方法 |
| US10053383B2 (en) | 2014-07-24 | 2018-08-21 | Hong Kong Baptist University | BioFerric-flocculant enhanced primary treatment process (BEPT) for sewage treatment |
| CN106186595A (zh) * | 2015-04-30 | 2016-12-07 | 北京中科国通环保工程技术有限公司 | 一种采用一体化生物沥浸处理设备处理污泥的工艺 |
| CN104986853B (zh) * | 2015-06-29 | 2017-03-22 | 上海医药工业研究院 | 一种处理螺旋霉素发酵废水的方法 |
| CN106479911B (zh) * | 2016-07-19 | 2018-09-11 | 桂林理工大学 | 厌氧降解处理采油废水的梭菌属菌株yb-6的培养方法 |
| CN107083345A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-08-22 | 蒋瑞忠 | 用于处理含铅污水的微生物制剂的制备工艺 |
| CN107056000B (zh) * | 2017-06-13 | 2020-06-30 | 江苏凯米膜科技股份有限公司 | 一种生物-化学组合调理设备及其方法 |
| CN107099298B (zh) * | 2017-06-14 | 2020-06-05 | 湖南省农业生物技术研究所 | 一种能原位转化治理镉污染耕地的微生物菌剂的施用方法 |
| CN107020295B (zh) * | 2017-06-14 | 2020-07-10 | 中南大学 | 一种基于微生物转化的镉污染耕地原位快速修复方法 |
| EA202090462A1 (ru) | 2017-08-08 | 2020-05-25 | Калтивет, Инк. | Система и способ непрерывной экстракции сырья растворителем в смесительном баке |
| BR112020002590B1 (pt) | 2017-08-08 | 2023-12-12 | Kultevat, Inc | Sistema de processamento para obter um líquido contendo carboidratos e sólidos de biomassa desprovidos de carboidratos de uma planta portadora de borracha e método para extrair líquido contendo carboidratos de uma planta portadora de borracha |
| CN107352769A (zh) * | 2017-09-12 | 2017-11-17 | 张易凡 | 一种基于乙醇型发酵预处理的市政污泥厌氧消化装置与工艺 |
| JP6956621B2 (ja) * | 2017-12-18 | 2021-11-02 | 株式会社クラレ | 嫌気処理用担体、嫌気処理装置および嫌気処理方法 |
| CN109534868A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-29 | 文华学院 | 基于发酵法处理多种重金属的装置及方法 |
| CN110563252A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-12-13 | 安徽省地质矿产勘查局321地质队 | 一种酸性矿业废水和畜禽废水的混合处理系统 |
| CN111440754B (zh) * | 2020-03-19 | 2022-05-27 | 南京农业大学 | 一种利用基因工程改造的甲烷氧化菌消除土壤中有机污染物残留的方法 |
| CN112795486B (zh) * | 2020-12-30 | 2023-09-19 | 兴源环境科技股份有限公司 | 一种畜禽粪污微藻养殖同步产乙醇的方法 |
| CN113149385B (zh) * | 2021-02-01 | 2022-12-09 | 上海公路桥梁（集团）有限公司 | 景观生态污水处理系统剩余污泥和壬基酚的厌氧生物处理方法 |
| CN113073203B (zh) * | 2021-03-29 | 2022-01-28 | 中南大学 | 一种重金属污泥生物搅拌浸出系统及其方法 |
| US12466752B2 (en) * | 2021-10-29 | 2025-11-11 | Synata Bio, Inc. | Method of dewatering |
| US20230255135A1 (en) * | 2022-02-15 | 2023-08-17 | Compressed Energy Systems, Llc | System and method for producing a fuel product |
| CN114920436B (zh) * | 2022-06-28 | 2024-04-30 | 南京贝克特环保科技有限公司 | 一种化学强化厌氧消化污泥生物沥浸处理的方法 |
| CN116161832B (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-18 | 山东凤鸣桓宇环保有限公司 | 一种含高浓度有机工业废水制氢系统 |
| CN116515610A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-08-01 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种厌氧五氯酚降解菌的快速培养系统及方法 |
| CN116536169A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-08-04 | 禹沐源生物科技(重庆)有限公司 | 一种新型碳源培菌剂、制备方法及其制备系统 |
| CN116750866A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-09-15 | 北京首创生态环保集团股份有限公司 | 市政污水处理方法、评价方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4010098A (en) * | 1975-05-29 | 1977-03-01 | Barber-Colman Company | Resource recovery from disposal of solid waste and sewage sludge |
| US6066256A (en) * | 1997-04-11 | 2000-05-23 | Henry; J. Glynn | Biological solubilization process for converting contaminated sludge into enriched biosolids |
| US7556737B2 (en) * | 2005-12-16 | 2009-07-07 | The Regents Of The University Of California | Anaerobic phased solids digester for biogas production from organic solid wastes |
-
2009
- 2009-04-24 WO PCT/US2009/041629 patent/WO2009132249A2/en not_active Ceased
- 2009-04-24 US US12/429,858 patent/US20090325253A1/en not_active Abandoned
- 2009-04-27 AR ARP090101494 patent/AR071224A1/es unknown
- 2009-04-27 TW TW98113967A patent/TW201006930A/zh unknown
- 2009-04-27 CL CL2009000998A patent/CL2009000998A1/es unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104478184A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-04-01 | 新疆天物科技发展有限公司 | 一种城市污泥清洁利用的方法 |
| CN109879561A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-06-14 | 广东工业大学 | 一种畜禽粪便中重金属、抗生素与抗性基因的去除方法 |
| CN109879561B (zh) * | 2019-03-19 | 2022-03-22 | 广东工业大学 | 一种畜禽粪便中重金属、抗生素与抗性基因的去除方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AR071224A1 (es) | 2010-06-02 |
| WO2009132249A2 (en) | 2009-10-29 |
| CL2009000998A1 (es) | 2010-03-12 |
| WO2009132249A3 (en) | 2009-12-30 |
| US20090325253A1 (en) | 2009-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW201006930A (en) | Methods and systems for production of biofuels and bioenergy products from sewage sludge, including recalcitrant sludge | |
| Mirmohamadsadeghi et al. | Biogas production from food wastes: A review on recent developments and future perspectives | |
| Arora et al. | Valorization of wastewater resources into biofuel and value-added products using microalgal system | |
| Arif et al. | Applications of materials as additives in anaerobic digestion technology | |
| Verma et al. | Biogas production from plant biomass used for phytoremediation of industrial wastes | |
| Razaviarani et al. | Algal biomass dual roles in phycoremediation of wastewater and production of bioenergy and value-added products | |
| Nguyen et al. | Biogas production by anaerobic digestion: status and perspectives | |
| Hariz et al. | Palm oil mill effluent treatment and CO2 sequestration by using microalgae—sustainable strategies for environmental protection | |
| Konur | Algal biomass production in wastewaters for biodiesel production: A review of the research | |
| Molaey et al. | Long-term influence of trace element deficiency on anaerobic mono-digestion of chicken manure | |
| FR2924441A1 (fr) | Procede de bio-traitement de matieres organiques a des fins de production de bio-gaz et de compost | |
| Ali et al. | Microalgae-mediated bioremediation: current trends and opportunities-a review | |
| Luo et al. | Effect of nano-TiO2 on humic acid utilization from piggery biogas slurry by microalgae | |
| Sivamani et al. | A comprehensive review on microbial technology for biogas production | |
| Neshat et al. | Photosynthesis assisted anaerobic digestion of cattle manure leachate in a hybrid bioreactor: an integrated system for enhanced wastewater treatment and methane production | |
| Sepúlveda-Muñoz et al. | Comparative evaluation of continuous piggery wastewater treatment in open and closed purple phototrophic bacteria-based photobioreactors | |
| Mohamadnia et al. | Valorization of potato starch wastewater using anaerobic acidification coupled with Chlorella sorokiniana cultivation | |
| Singh et al. | Development of mixed inoculum for methane enriched biogas production | |
| US12221643B2 (en) | Conversion of lignocellulosic biomass into biogas | |
| Marques et al. | Co-digestion of Rhodosporidium toruloides biorefinery wastes for biogas production | |
| Ofon et al. | Emerging trends in POME treatment and applications: chemical and biotechnological aspects | |
| Sinharoy et al. | Biohydrogen and the Circular Economy: Insertion of Biohydrogen Production in Biorefineries Aiming at Zero-Waste Processes | |
| Prasetyo et al. | Determination of the Optimum Hydraulic Retention Time in Two-Stage Anaerobic Fluidized Bed Bioreactor for Landfill Leachate Treatment. | |
| Parambath et al. | The multifaceted microalgal approach to wastewater treatment to generate energy and essential chemicals | |
| US20220089467A1 (en) | Biogas production with select macro algae and nanoparticles added to anaerobic digester feedstock |