丙酸 醋来生产乙酸醋和肥的路径。 CH3(CH2)2C00H+甜2〇一2C出COOH+甜2 A GrD =巧7.8KJ (4) CH3CH2COOH+甜2〇一CH3COOH+CO2+3此 A GrD = +41.5KJ (5)
[0012]化rk等人传授了一种用于从葡萄糖用W确保厌氧条件的反应器的初始起泡结合 使用30wt%K0田容液从该顶部空间封存（sequestration)C〇2的生产肥的分批方法[Wooshin Park,Seung H.Hyun,Sang-Eun Oh,Bruce E.Logan, In S.Kim(2005)，去除顶部空间生物制 氨.（Removal of headspace biological hydrogen production)环境科学技术（Environ Sci Technol )2005; 39:4416-4420]。然而，它们能够达到在该气体流出物中仅87.4%的此 含量。不完全的C〇2去除是由于在该液相中剩余的C〇2浓度W及来自该初始起泡的一些剩余 的化气体。Park等人陈述了 C〇2去除不实质上影响其他挥发性的酸和溶剂的浓度。更重要地， 化rk等人传授了一种分批方法并且认为运些分批方法结果不可转移到一种连续方法中。如 本领域的技术人员将理解，出于相同的目的或实现相同的结果，连续流系统根本上不同于 分批系统并且分批方法条件决不可W用于连续系统中。连续制氨关于W下很多重要的参数 不同于分批生产，即，液压保留时间（在连续流系统中8小时对比在分批系统中2-5天）、有机 负载率(仅仅在连续进料系统中）、抑(在连续流中可W保持恒定，而在分批中随时间变化）、 生物质的浓度和底物与生物质的比率(食物与微生物比率F/M)(其在连续进料系统中恒定 而在分批中由于底物的消耗随时间降低）。化rk等人明确地示出了在一种分批系统中从该 顶部空间封存C〇2改进了此产率。然而，他们还陈述了所不清楚的是相同的方法是否将在一 种连续系统中起作用并且需要更多研究W查明是否它完全起作用。确切地，Park等人清楚 地陈述了来自所披露的分批测试的条件不一定能够同样地施用至一种连续系统中，特别在 影响氨生产速率(如不同的有机负载和反应器保留时间）的条件下。
[0013] Liang等人[Teh-Ming Liang,化eng-Siung 化eng,Kung-Long Wu(2002)，在安装 有娃酬橡胶膜的氨发酵反应器上的行为研究.（Behavioural study on hydrogen fermentation reactor installed with silicone rubber membrane)国际氨會長其月干U (International Journal of Hy化Ogen Energy)2002;27:1157-1165]使用一种娃酬橡胶 膜来从在使用葡萄糖作为底物的此发酵分批反应器中的液相中分离沼气。诸位作者观察到 对应地出产率和出生产速率的15 %和10 %的增加;然而，他们没有测量VFA浓度。
[0014] Mandal等人[2006]提议了从顶部空间通过真空去除此和C〇2两者来降低乙酸醋生 产。对于C〇2去除Mandal等人既没有提议仅C〇2的任何选择性去除也没有使用封存。Mandal等 人研究集中于通过向与该反应器的顶部空间连接的气体收集器施加负压降低在制氨的批 次中的氨分压。在运项研究中二氧化碳的去除主要由于施加的真空（负的）压力。在该气体 收集器中KOH的使用对该反应器动力学没有影响。他们的试验是基于通过降低总压力去除 气态产物两者将使该反应向前移动的勒夏特列原理。
[0015] 对于所溶解的气体从液相中去除的上述技术的问题是流出气体是应该被分离W 便得利于各自分离地的气体的混合物。此外，因为在燃料电池中此利用的主要问题是被C〇2 污染，一种提供从生物制氨可靠的C〇2去除的方法，优选结合C〇2去除与改进的此产率方法是 所希望的。 本发明的概述
[0016] 本披露的一个目的是消除或减轻在先用于从有机材料生产氨的方法和系统的至 少一个缺点。
[0017] 本申请的发明人现在已经发现一种用于暗发酵的出生产的方法，该方法包括在该 反应器顶部空间内连续C〇2封存用于生产一种基本上没有C〇2的出流。本发明人出人意料地 发现通过在一种连续反应器的顶部空间内直接进行C〇2捕获，所封存的C〇2的量可W增加至 在该反应器中产生的C〇2的100%。通过使用C〇2气体的封存，其意思是捕获在该顶部空间中 的C〇2气体并且将在该顶部空间中的C〇2气体转化为一种非气态、固体形式的碳酸氨盐，有可 能影响该反应器动力学，而没有从该反应器本身物理地去除该C〇2气体。此外，通过在该反 应器的顶部空间中捕获该C〇2气体并且将其转化为碳酸氨盐，有待被处理的C〇2基反应产物 的体积显著地降低。更重要地，通过封存在该顶部空间中的C〇2气体，该C〇2气体完全从该反 应器动力学去除，具有增加该此生产速率的附加的副作用。该C〇2气体还实质上从该反应器 顶部空间完全去除，其中该出气体在该顶部空间中的另外的副作用是基本上没有C〇2。因此， 本发明的方法不仅提供了先前不可达到的显著改进的出产率，而且同时提供了直接来自该 反应器的几乎没有C〇2的此流，从而消除任何进一步的在该反应器中产生的C〇2和此气体的 分离或者该反应器的此气体下游的清洗。运显著地降低了资本成本并且使得该出气体生产 更经济。它进一步允许直接从该反应器分离去除出和C〇2而无需任何另外的分离步骤。
[0018] 在一个优选的实施例中，用于从有机材料通过暗发酵生产氨的本方法包括W下步 骤 将有机材料和微生物引入至一个完全混合型生物反应器中，该完全混合型生物反应器 用于通过暗发酵将该有机材料分解成包括出气体、0)2气体、挥发性脂肪酸类、和醇类的产 物； 连续地封存在该生物反应器的顶部空间内的C〇2气体用于捕获在该顶部空间内的该 C〇2作为碳酸氨盐;并且 在真空下从该顶部空间连续地或不连续地回收该此气体的至少一部分，由此该回收的 出气体基本上不含C〇2。
[0019] 在另一个实施例中，该封存在该顶部空间内的C〇2的步骤包括不连续地从该顶部 空间去除该碳酸氨盐的至少一部分的另外的步骤。
[0020] 在还另一个实施例中，该封存C〇2的步骤包括连续地保持一种金属氨氧化物在该 顶部空间中用于连续捕获在该顶部空间内的气态C〇2作为金属碳酸氨盐，由此从该顶部空 间去除该C〇2气体。该金属氨氧化物优选地W固体形式使用。
[0021] 优选地，该金属氨氧化物是一种碱金属氨氧化物，更优选KOH或NaOH,最优选100 % 纯的KOH或NaOH粒料。
[0022] 在另一个实施例中，该方法包括将微生物在该完全混合型生物反应器中的浓度保 持在一个预选值下的另外的步骤。
[0023] 在还另一个实施例中，该方法包括控制该完全混合型生物反应器的抑的另外的步 骤。优选地，将该完全混合型生物反应器的pH保持在3至6.8的范围内，最优选在约5.2下。
[0024] 在本发明中有用的微生物包括选自下组的种属中的一种或多种，该组由W下各项 组成:梭菌种属(如下酸梭菌、拜氏梭菌、乙酷下酸梭菌和双酶梭菌(C.Mfermen化nts))、肠 杆菌种属(如产气肠杆菌）、芽胞杆菌种属(如巨大芽胞杆菌、苏云金芽抱杆菌）、和红杆菌种 属(如类球红细菌）。
[0025] 优选地，该完全混合型生物反应器是一种选自下组的反应器，该组由W下各项组 成:单连续揽拌槽反应器、多级连续揽拌槽反应器、上流式厌氧污泥床反应器、膨胀床颗粒 污泥床反应器、下流式厌氧颗粒介质反应器、上流式厌氧颗粒介质反应器、厌氧折流槽反应 器、厌氧迁移床反应器、W及厌氧流化床生物反应器。
[0026] 在此披露的方法可W通过一种整合的生物制氨反应器澄清器的系统（IBRCS)实施 用于有机材料的丙酬-下醇-乙醇(A肥)发酵，该系统包括一个CSTR、接着是一个重力沉降 器。该A邸发酵导致W下产物，包括例如丙酬、下醇、乙醇、乙酸、下酸、氨气、和/或二氧化碳。 分开地从该CSTR回收氨气和二氧化碳。在该CSTR反应器中的该生物质的浓度通过从该重力 沉降器的底部的生物质的再循环和/或从该重力沉降器的底流的生物质消耗量(wastage) 而保持在要求的范围。一种分离方法用于分离另外的生物质与回收的丙酬、下醇、乙醇、乙 酸、下酸等。将该生物质提供给一个生物甲烧发生器(还被称为生物制甲烧装置）用于生产 甲烧气体。
[0027] 在又另一个实施例中，本说明书提供了一种用于从有机材料生产氨、甲烧、挥发性 脂肪酸类、和醇类的系统，该系统包括： 一个用于暗发酵的完全混合型生物反应器； 一个输入端，该输入端用于将微生物和通过运些微生物有待被分解成包括此气体、0)2 气体、挥发性脂肪酸类(VFA)和醇类的产物的该有机材料供应给该生物反应器； 一个在该反应器的顶部空间中的C〇2捕集器，该C〇2捕集器包括一种用于连续或不连续 封存来自该顶部空间的C〇2气体并且捕获在该顶部空间内的C〇2作为碳酸氨盐的固体氨氧化 物； 一个气体输出端，该气体输出端用于从该顶部空间去除一种包括此气体的气体流出 物；W及 一个液体输出端，该液体输出端用于从该生物反应器去除一种包括运些微生物、运些 挥发性脂肪酸类、和运些醇类的至少一部分的第一液体流出物。
[0028] 在另一个实施例中，该C〇2捕集器包括一种固体金属氨氧化物、优选碱金属氨氧化 物，更优选KOH或NaOH，最优选100 %的KOH或NaOH粒料。
[0029] 在另一个实施例中，该系统包括两个或更多个用于在该反应器的连续操作过程中 去除所捕获的C〇2(作为碳酸氨盐)的从该顶部空间单独地可拆卸的C〇2捕集器。
[0030] 在还另一个实施例中，该系统进一步包括一个与该液体输出端处于流体连通的重 力沉降器，该重力沉降器用于将该第一液体流出物分离成一种包括运些微生物的至少一部 分的沉降出的第一生物质和一种包括运些挥发性脂肪酸类、运些醇类和运些微生物的至少 一部分的第二液体流出物；W及用于将该来自该重力沉降器的第一生物质进料给该完全混 合型生物反应器用于将微生物在该完全混合型生物反应器中的浓度保持在一个预选值下 的装置。
[0031] 在另一个实施例中，该系统进一步包括一个用于将用于抑调节的化学品分配至该 完全混合型生物反应器内的分配器。
[0032] 此外，该系统优选地包括一个用于控制该生物反应器的溫度的溫度控制器。
[0033] 该完全混合型生物反应器优选地是一种选自下组的反应器，该组由W下各项组 成:单连续揽拌槽反应器、多级连续揽拌槽反应器、上流式厌氧污泥床反应器、膨胀床颗粒 污泥床反应器、下流式厌氧颗粒介质反应器、上流式厌氧颗粒介质反应器、厌氧折流槽反应 器、厌氧迁移床反应器、W及厌氧流化床生物反应器。
[0034] 对于本领域的普通技术人员来说，在结合附图阅读完具体实施例的W下描述之 后，本披露的其他方面和特征将变得清楚。 附图的简要说明
[0035] 参考附图，现在将仅作为举例的方式来说明本披露的实施例。
[0036] 图1是一种用于从有机生物质生产氨气、二氧化碳、挥发性脂肪酸类、和醇类的方 法的一个流程图；
[0037] 图2是一种用于从有机材料生产氨气、二氧化碳、挥发性脂肪酸类和醇类的系统的 一个示意图；
[0038] 图3说明了有和没有C〇2封存的氨含量；
[0039] 图4说明了有和没有C〇2封存的氨生产速率;并且
[0040] 图5说明了有和没有C〇2封存的氨生产产率。 示例性实施方式的详细说明
[0041] 总体上，