述微生物的种群；和 C.将含有微生物的所述固体结构在未不利影响所述固体结构内部中的所述微生物的 种群的条件下维持足够时间，W能够使所述微生物经历表型改变，W维持它们的种群基本 上稳定并且变成基本上不可逆地保留在所述固体结构的内部。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中所述液体分散体为水性分散体，并且所述微生 物在所述水性分散体中的密度为至少约100克/升。
26. 根据权利要求24所述的方法，其中所述固体化条件包括存在交联剂，并且所述前 体为溶解的预聚物。
27. 根据权利要求24所述的方法，其中未包含在步骤化）中形成的所述固体结构内的 所述液体分散体在步骤（C)期间或之前被分离。
28. -种代谢方法，其包括使权利要求1的所述生物催化剂经受包括存在底物的代谢 条件W使所述底物成生物转化成生物产物。
29. 根据权利要求28所述的代谢方法，其中所述微生物显示代谢转变。
30. 根据权利要求28所述的代谢方法，其中所述代谢方法为合成代谢方法。
31. 根据权利要求30所述的代谢方法，其中所述生物产物包含至少含氧有机化合物和 达约100个碳的姪中的至少一者。
32. 根据权利要求31所述的代谢方法，其中所述含氧有机产物包括甲醇、己醇、己酸、 正丙醇、异丙醇、丙酸、正了醇、异了醇、了酸、丙酬和甲基己基酬中的至少一种。
33. 根据权利要求32所述的代谢方法，其中所述底物包括甲烧。
34. 根据权利要求30所述的代谢方法，其中所述生物产物包括氨。
35. 根据权利要求30所述的代谢方法，其中所述生物产物包括己締。
36. 根据权利要求28所述的代谢方法，其中所述代谢方法为光合方法。
37. 根据权利要求28所述的代谢方法，其中所述代谢方法为分解代谢方法。
38. 根据权利要求37所述的代谢方法，其中所述分解代谢方法包含还原方法。
39. 根据权利要求37所述的代谢方法，其中所述底物包括W下至少一种；硝酸盐，高 氯酸盐，嗅味化合物，氯化姪，1，4-二曠烧，和氧离子，氨氧根或硫、磯、砸、鹤、钢、饿、锁、簡、 铭、铁、镶、铁、锋、铜、神、饥、轴、错、铺、错、铜、铺、隶和稀±金属的可溶盐。
40. 根据权利要求38所述的代谢方法，其为厌氧消化。
41. 根据权利要求37所述的代谢方法，其中所述分解代谢方法包括氧化代谢方法。
42. 根据权利要求41所述的代谢方法，其中所述底物包括氨和有机化合物中的至少一 者。
43. 根据权利要求28所述的代谢方法，其中存在毒素并且所述生物催化剂对所述毒素 显示增加的耐受性。
44. 根据权利要求43所述的代谢方法，其中所述毒素为含有所述底物的给料中的污染 物、所述底物、生物产物、联产物、副产物和瞻菌体中的一种或多种。
45. -种用于降低水流中超低污染物的浓度的方法，其包括： a. 使所述水流连续传到生物反应器，所述生物反应器维持在代谢条件下，所述条件包 括存在权利要求1的生物催化剂，所述生物催化剂包含用于生物转化所述超低污染物的微 生物； b. 使所述水流与所述生物催化剂接触足W降低所述超低污染物的浓度的时间；和 C.从所述生物反应器中收回所述超低污染物的浓度降低的处理水流。
46. 根据权利要求45所述的方法，其中所述超低污染物包含2-甲基异冰片、±臭味素、 S面甲烧和面代己酸中的一种或多种。
47. -种用于使在废水流中的溶解有机碳和锭阳离子分解代谢的方法，其包括： a. 使所述废水流连续传到含有权利要求1的生物催化剂的生物反应器，所述生物催化 剂包含用于使溶解的有机碳分解代谢成二氧化碳和使锭阳离子分解代谢成硝酸盐阴离子 的微生物，优选是氨氧化微生物； b. 在所述生物反应器中在存在氧的情况下使所述废水流与所述生物催化剂接触足够 时间，W产生氧化流出物，所述氧化流出物含有小于约5毫克锭阳离子并且具有小于约10 毫克/升的生化需氧量炬〇的， 其中基本上无固体从所述生物催化剂传到所述氧化流出物。
48. 根据权利要求47所述的方法，其中所述方法还包括使所述氧化流出物脱氮W产生 含有小于约10毫克/升硝酸盐阴离子的脱氮流出物。
49. 根据权利要求48所述的方法，其中所述脱氮包括： a. 使所述氧化流出物连续传到含有权利要求1的生物催化剂的生物反应器，所述生物 催化剂包含用于使硝酸盐阴离子脱氮的微生物；和 b. 在所述生物反应器中使所述氧化流出物与所述生物催化剂接触足够时间，W产生含 有小于约5毫克/升硝酸盐的脱氮流出物， 其中基本上无固体从所述生物催化剂传到所述氧化流出物。
50. 根据权利要求49所述的方法，其中所述废水中含有的固体被水解。
51. 根据权利要求49所述的方法，其中所述废水为市政废水。
52. -种用于生物还原水中的可溶磯酸盐的方法，其包括： a. 使所述水在生物反应器中在磯酸盐聚积条件下与包含磯酸盐聚积微生物的权利要 求1的生物催化剂接触足够时间，W降低磯酸盐在所述水中的浓度并且提供包含磯酸盐装 载微生物的生物催化剂，其中所述磯酸盐聚积条件包括在所述微生物内存在聚哲基链烧酸 盐并且在所述水中存在需氧或缺氧条件： b. 使包含磯酸盐装载微生物的所述生物催化剂在水性介质中经受厌氧条件，使其足W 从所述微生物中释放磯酸盐进入所述水性介质W产生富磯酸盐水性介质；和 C.从所述富磯酸盐水性介质中分离所述生物催化剂用于步骤（a)。
53. -种使用N/D微生物在含有锭和氧的进料水中将锭生物降解成氮的方法，其包括： 在代谢条件下使所述水与具有不可逆地保留在其中的所述微生物的权利要求1的生物催 化剂接触足够时间，W产生锭浓度小于约50%的处理水，其中所述进料水的硝酸盐浓度和 硝酸盐离子的浓度小于约1毫克/升。
54. 根据权利要求53所述的方法，其中所述生物催化剂含有由活性油泥获得的微生 物。
55. -种生物转化多种底物的方法，所述方法使用基本上包含微生物单菌株的生物催 化剂，在代谢条件下历时足W将所述底物生物转化成生物产物的时间，改善包含使用权利 要求1的生物催化剂、所述微生物。
56. -种用于降低存在于水中时的硝酸盐阴离子或高氯酸盐阴离子或该两者的浓度的 方法，其包括使水与其中具有用于在代谢条件下减少所述阴离子的微生物的菌株的权利要 求1的生物催化剂接触并且历时足W生物转化该种阴离子的时间。
57. -种用于处理含有金属或半金属的至少一种可溶化合物的水的方法，其包括： a. 将所述水连续引入反应区，所述反应区含有包含用于减少所述可溶化合物的微生物 的权利要求1的生物催化剂； b. 使所述水与所述生物催化剂接触足够时间，W降低所述至少一种可溶化合物在所述 水中的浓度； C.所述生物催化剂维持在足W代谢性还原所述金属或半金属的氧化状态的代谢条件 下，W形成元素金属或半金属或其沉淀化合物；和 d.从所述生物反应区收回所述至少一种可溶化合物的浓度降低的水。
58. 根据权利要求57所述的方法，其中形成元素金属或半金属或其沉淀化合物的所述 金属或半金属的至少一部分保持在所述生物催化剂中。
59. 根据权利要求57所述的方法，其中形成元素金属或半金属或其沉淀化合物的所述 金属或半金属的至少一部分可从所述生物催化剂上移除。
60. -种减小1，4-二曠烧在水流中的浓度的方法，其包括； a. 使所述水流连续传到生物反应器，所述生物反应器维持在代谢条件下，所述条件包 括需氧条件和存在权利要求1的生物催化剂，所述生物催化剂包含用于代谢性降解1，4-二 曠烧的微生物； b. 使所述水流与所述生物催化剂接触足够时间，W降低所述1，4-二曠烧在所述水流 中的浓度讯 C.从所述生物反应器中收回1,4-二曠烧的浓度降低的处理水流。
61. 根据权利要求60所述的方法，其中所述微生物包含红球菌巧hodococcus)并且所 述处理水流具有小于约10微克/升的1，4-二曠烧的浓度。
62. -种用于将糖和任选地将二氧化碳生物转化成班巧酸的方法，其包括： a. 使水性介质与包含产生班巧酸的微生物的权利要求1的生物催化剂在包括温度和 存在用于所述微生物的糖和其他营养物质的代谢条件下接触足够时间，W产生班巧酸盐阴 离子并且产生含有班巧酸盐阴离子的水性介质； b. 移除至少一部分所述含有班巧酸盐阴离子的水性介质和所述生物催化剂； C.再使用步骤（a)中的所述生物催化剂，从所述生物催化剂中已经移除了至少一部分 所述含有班巧酸盐阴离子的水性介质；和 d.从所述含有班巧酸盐阴离子的水性介质中回收班巧酸盐阴离子。
63. 根据权利要求62所述的方法，其中所述水性介质与所述生物催化剂的所述接触在 具有不同代谢条件的至少2个反应区中进行。
64. 根据权利要求63所述的方法，其中来自含有所述生物催化剂的第一反应区的水性 介质被传到后续反应区用于与生物催化剂进一步接触并且在所述水性介质中的所述糖浓 度在所述后续反应区中耗尽。
65. 根据权利要求63所述的方法，其中第一水性介质在所述第一反应区中接触所述生 物催化剂，所述接触可W是在足W在所述微生物中生成磯酸締醇丙酬酸盐的条件下，所述 微生物在不有利于所述磯酸締醇丙酬酸盐向班巧酸盐阴离子转化的条件下，所述条件包括 微氧或需氧条件，并且随后使所述生物催化剂经受厌氧条件，所述厌氧条件包括存在足W 将磯酸締醇丙酬酸盐生物转化成班巧酸盐阴离子的二氧化碳。
66. 根据权利要求65所述的方法，其中所述厌氧条件为气相条件。
67. -种用于将二氧化碳生物转化成生物产物的方法，其包括： a. 将包含葡萄藻炬otryococcus)的菌种的权利要求1的所述生物催化剂维持在水性 介质中，所述水性介质处于包括温度和存在用于所述微藻的营养物质的代谢条件下； b. 使所述水性介质与用于所述生物转化的二氧化碳接触，其中所述微藻分泌生物产 物； C.在足W所述微藻将二氧化碳光合成生物产物的频率和强度下用光福照所述水性介 质讯 d.从所述水性介质中移除生物产物。
68. 根据权利要求67所述的方法，其中所述生物产物包含支链或环状姪，任选用含氧 部分取代。
69. -种用于将气相中所含底物生物转化成生物产物的方法，其包括： a. 将所述气相与权利要求1的生物催化剂连续接触，所述接触处于适用于所述代谢性 生物转化的温度下并且历时足W实现所述底物的至少一部分向生物产物生物转化的时间， 并且优选历时足W向底物的生物转化提供稳态质量传递的时间； b. 将步骤（a)的所述生物催化剂的至少一部分循环到水性介质中的至少一个浸溃步 骤，历时足W基本上完全水合所述生物催化剂的时间，并且优选其中用于至少一个所述浸 溃步骤的所述水性介质包含用于所述微生物的营养物质，并且所述浸溃历时足W在所述生 物催化剂中提供营养物质的时间； C.分离所述至少一个浸溃步骤的所述生物催化剂和水性介质；和 d.将所述分离的生物催化剂的至少一部分用于步骤（a)。
70. 根据权利要求69所述的方法，其中所述底物包含氨、一氧化碳、二氧化碳、氧化氮、 锭、硫化氨、氧化硫、二硫化碳、麟、幾基、面代姪、挥发性有机硫化合物、挥发性有机化合物 和挥发性金属化合物中至少一种。
71. 根据权利要求69所述的方法，其中接触所述气相的所述生物催化剂的至少一部分 具有基本上不含水性层的外表面。
72. 根据权利要求69所述的方法，其中步骤（a)期间的所述气相为连续相。
73. 根据权利要求69所述的方法，其中步骤（a)期间的所述生物催化剂在流化床中。
74. 根据权利要求69所述的方法，其中步骤（a)期间的所述生物催化剂在上升床中。
75. 根据权利要求69所述的方法，其中步骤（a)期间的所述生物催化剂在移动床中。
76. -种用于通过水生巨生物减少积垢的方法，其包括使接触所述水生巨生物的水接 触与包含能够分解代谢转化所述水中的溶解的、可代谢的有机碳的微生物的权利要求1的 生物催化剂接触足够时间，W提供可代谢的有机碳的浓度处于使巨生物的存活受到抑制的 水平的处理水。
77. 根据权利要求76所述的方法，其中所述巨生物包括藤壶；海洋畔；淡水畔；斑马 贝；苔薛虫；管虫；多毛动物、海銷、海绵和海葵中的至少一种。
78. -种用于使水脱盐的方法，其包含（a)从水源收回盐水，所述盐水包含悬浮软体 动物，W提供收回水流，和化）使所述收回水流经受脱盐条件W提供脱盐水流和含盐废流， 改善之处包含使所述收回水流与包含能够分解代谢转化所述水中有机碳的微生物的权利 要求1的生物催化剂接触足够时间，W将有机碳的浓度降低到软体动物的存活受抑制的水 平。
79. -种用于使盐水脱盐的设备，其包括： a. 至少一种原水进口导管，适于引导盐水进入所述设备； b. 至少一种生物反应器，其与至少一个原水进口导管流动连通并且适于接收所述盐 水，所述生物反应器包含含有能够分解代谢转化所述水中有机碳的微生物的权利要求1的 生物催化剂； C.至少一个脱盐单元；和 d.至少一个流出物导管，适于将水从所述生物反应器引导至所述脱盐单元。
80. -种用于在包括存在用于生物转化的微生物的生物转化条件下将水性介质中含有 的底物生物转化成生物产物的方法，其中按足W控制污染微生物的量向所述水性介质提供 抗微生物剂，改善之处包括通过使用包含用于所述生物转化的所述微生物的权利要求1的 生物催化剂，减弱了所述抗微生物剂对用于所述生物转化的所述微生物的影响。
81. -种生物检测装置，其包括权利要求1的生物催化剂。
82. -种防污涂层，其包含权利要求1的生物催化剂。
83. -种生物燃料电池，其包含权利要求1的生物催化剂。
84. -种过滤器，其包含权利要求1的生物催化剂。
85. -种用于处理含有有机化合物的废水的方法，其包括； a. 在嗜热条件下使所述废水与包含适用于将有机化合物生物转化成甲烧的嗜热微生 物的权利要求1的生物催化剂接触足够时间，W降低有机化合物的浓度，提供处理水和沼 气， b. 从所述废水中分离所述沼气和 C.从所述生物催化剂中分离所述处理水。
86. 根据权利要求85所述的方法，其中所述微生物包含产甲烧菌。
87. 根据权利要求86所述的方法，其中微生物在被处理的所述水中的浓度至少为约 100克/升。
88. -种用于使用能够进行生物转化的微生物将底物生物转化成生物产物的连续方 法，其中所述生物产物对所述微生物是毒性的，所述方法包括： a. 向含有水性介质的至少一个第一生物反应器连续供应底物和水性介质，其中具有权 利要求1的生物催化剂的所述至少一个第一生物反应器包含所述微生物； b. 将所述至少一个第一生物反应器维持在代谢条件下，并且W足W维持稳态条件和提 供足W生物转化所述底物的一部分的水力停留时间的速率从所述至少一种第一生物反应 器连续收回第一反应器流出物，所述第一生物反应器流出物含有未消耗底物和生物产物， 其中对所述至少一个第一生物反应器中的所述生物产物的所述生物转化活性处于第一速 率. C.向含有水性介质的至少一个后续生物反应器连续供应所述收回的第一生物反应器 流出物，所述至少一个后续生物反应器其中具有包含所述微生物的权利要求1的生物催化 剂； d. 将所述至少一个后续生物反应器维持在代谢条件下，并且W足W维持稳态条件和提 供足W生物转化所述底物的至少一部分的水力停留时间的速率从所述至少一个后续生物 反应器中连续收回后续生物反应器流出物，所述后续生物反应器流出物含有生物产物，其 中对所述至少一个后续生物反应器中的所述生物产物的所述生物转化活性处于低于所述 第一速率的第二速率； e. 从所述收回的后续生物反应器流出物中连续分离富生物产物流用于产物回收并且 提供残余水性流；和 f. 将所述残余水性流的至少一部分连续再循环到至少一个后续生物反应器。
89. 根据权利要求88所述的方法，其中所述生物产物能够在所述水性介质中形成单独 的液相，并且至少在所述至少一个后续生物反应器中，所述生物产物的所述浓度形成单独 的液相并且所述后续生物反应器流出物经受相分离W提供含生物产物相和所述残余水相。
90. -种用于将底物生物转化成了醇的方法，其包括： a. 使水性介质与权利要求1的生物催化剂接触，所述生物催化剂包含能够将所述底物 生物转化成了醇的微生物，其中所述水性介质维持在包括存在用于所述微生物的营养物质 的代谢条件下，并且含有所述底物； b. 将所述水性介质和生物催化剂之间的接触维持足够时间，W将所述底物的至少一部 分生物转化成了醇；和 C.从所述水性介质中回收了醇。
91. 根据权利要求90所述的方法，其中所述了醇在所述水性介质中形成单独液相。
92. 根据权利要求91所述的方法，其中所述了醇为异了醇或正了醇。
【专利摘要】公开的含微生物的生物催化剂具有不可逆地保留在生物催化剂的内部中的微生物的大型种群。生物催化剂具有意外稳定的微生物群并且基本不存在由微生物的代谢活动所致的碎片生成。生物催化剂由高度亲水性聚合物构成并且具有促进群落表型改变的内部的、开放的、多孔的结构。
【IPC分类】C02F3-34
【公开号】CN104619652
【申请号】CN201380043413
【发明人】F·拉扎维-史拉兹, M·A·多利, F·多利-诺库拉尼, A·拉扎维
【申请人】微视生物技术有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2013年6月14日
【公告号】CA2876484A1, EP2861539A2, US20130337518, US20150191715, WO2013188858A2, WO2013188858A3