可以将 VFA盐转变成酸。在这个步骤中产生的碱料流220可以被重循环到发酵203用于pH控制， 尽管这些碱中的一些可能被清除，这可能有助于避免阳离子和/或其他杂质的积累。在EAU 202中使用的水201可以来自于任何可用来源，例如但不限于来自于脱水或浓缩步骤212， 或来自于上游过来的任何RO清洁的水201A。含有酸的EAU产物流221可以被任选地送往 脱气器（例如汽提塔等）218A，以除去气体例如二氧化碳。对于任何未转化的盐来说，可以 使用离子交换单元222将这些VFA盐转变成酸。单元222的运行可以包括使用盐酸或硫酸 进行再生。可以使用RO 224将酸料流221或223进一步浓缩，然后送往酸提取225,在那里 可以使用适合的溶剂226除去所述酸，产生贫酸萃余液料流227。溶剂和酸可以通过管线 228提取并送往溶剂/酸分离系统（未示出）。
[0097] 酸提取步骤或单元225可以包括大量构造，包括在图2中示出的实施方案。在通过 提取溶剂226提取酸后，离开提取的可能含有一些溶解的盐和其他杂质的贫酸萃余液227 可能还含有相当量的提取溶剂226 ;因此，可以使用例如但不限于汽提/汽提塔236的技术 (特别是如果提取溶剂比水更具挥发性的话）。可以将水蒸汽230导向汽提塔236。来自于 汽提塔236的可能含有回收的溶剂226的料流229,可以被送往溶剂/酸分离系统（在图2 中未示出）。可以使用RO 231浓缩贫酸萃余液227、227A以回收清洁的水201A，其可用于 EAU系统202中。
[0098] 最终可以将萃余液料流227、227A送往废液处理进行废弃处理。
[0099] 图3示出了与图2中所示相似的过程，区别在于增添了阴离子交换步骤/过程 333。阴离子交换步骤或单元333可用于浓缩和纯化VFA盐（其来自于发酵或其间的任何 中间过程步骤或单元操作）并在进入EAU系统302之前将所述盐转变成单一阳离子盐（例 如铵盐）。阴离子交换333可以从溶液300提取带负电荷的离子（即阴离子）。这样的离 子可以包括VFA盐。这一步骤可以在图2、图3等中示出的脱水步骤之外使用或代替所述脱 水步骤。
[0100] 从阴离子交换步骤333,可以获得缓冲液313并可以将其重循环到发酵303,除了 可能被任选地清除的一些该料流313之外。另一方面，在EAU系统303中产生的可能基本上 具有单一阳离子的碱320 (例如图3中的氢氧化铵），可用于再生阴离子交换单元或床333。 如果需要，可以添加一些单一阳离子的补充物334(例如图3中的氨或氢氧化铵）。在阴离 子交换系统333中用作再生剂之前将离开EAU 302的阳离子浓缩，是可能和任选的。
[0101] 图4示出了与图2和/或图3中所示相似的过程，并示出了可以在酸化单元435中 将VFA盐用酸例如强无机酸酸化的实施方案。这样的酸可以是但不限于盐酸、硫酸、硝酸、 其混合物等。在酸化引起杂质料流439中存在的某些杂质沉淀，随后可能在提取之前将其 移除的情况下，这种实施方案可能是有用的。酸化的发酵液421可以继续前进，正如在本文 中可比地描述的（例如对于图2-3等），并包括任选地通过CO2脱气器步骤418A和/或离 子交换精制器422。由于能够在酸化单元435中向发酵液405、408、410、414、417、400等直 接添加酸，这些单元操作可以被做成是任选的。
[0102] 酸化的发酵液421、423也可以使用RO 424浓缩，然后送往提取步骤或单元425。在 提取425中，可以除去有机酸，同时可以将来自于VFA盐的阳离子和来自于无机酸的阴离子 留在萃余液427中。萃余液427可以任选地经历汽提（例如水蒸汽汽提）436,以将任何挥 发性提取溶剂移除到塔顶馏出物429中。在汽提436后可以进行清除440,以避免杂质和盐 在系统内积累，其可以被送往废液处理。萃余液料流427、427A中的无机酸盐可以在RO 431 中经历浓缩，然后可以被送往EAU402。在EAU 402中，无机酸盐可以被转变回无机酸421A， 以重循环到酸化步骤435。在适用和/或必要时，可以在过程中添加酸的任何补充物441。
[0103] 现在参考图5,其示出了与图2-4可比的过程，区别在于使用三区室EAU 502。这 种系统的使用可以产生更纯的碱520和酸521料流，所有中性杂质保留在中间区室中。然 后可以将这样的杂质542从系统中清除，然后可以将其送往废液处理，或者在某些情况下 可以被重循环到发酵步骤/单元。
[0104] 当中链脂肪酸例如但不限于己酸、庚酸、辛酸、壬酸、其组合（例如大于C6、C6-C9 的酸）等以足够高的浓度存在时，并且在本文中描述并通过图2至图5的实施方案说明的 酸化已进行后，这些酸可能从溶液相分离出来。可以通过简单的液-液分离步骤将所述酸 选择性分离，同时其他脂肪酸例如短链脂肪酸（例如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、其组合等）可 以保留在水性相中，使得可以如本文中所述继续进行提取。
[0105] 如果产物是中链脂肪酸，并且正如一些研究人员所提出的希望较短链的脂肪酸经 历延长，可以不对仍存在于水性相中的短链脂肪酸进行提取而是重循环到发酵，使得它们 可以继续延长过程。因此，液-液提取系统不需要或者被当作是任选的。在图2-5中，相似 的指称数字表示具有相似功能的相似部件/装置，并且应该如此理解。
[0106] 羧酸生产与使用高压0)2再生的离子交换的整合
[0107] 图6示出了在厌氧发酵过程中生产羧酸（挥发性脂肪酸-VFA)盐与用于回收产生 的有机酸的使用高压〇)2再生的离子交换的整合。将待发酵成VFA (或发酵液）605的生物质 632进料到发酵系统603。这样的发酵系统603可以包括不同构造的任何容器或容器系统， 例如但不限于为所有目的以其全部内容通过参考并入本文的美国专利申请号12/708, 298 中所描述的，以及其他周边装置例如但不限于研磨机、栗、用于保持发酵中的足够温度的热 交换器和液/固分离机，例如但不限于螺旋压机、带式压机、板框压机、筛网和离心机。
[0108] 微生物将生物质632转变成VFA，其可以用缓冲液或缓冲剂613A (例如碳酸钠）中 和，导致VFA盐的产生。一些生物质632可能保持未反应，并且可以作为未消化残渣或沼渣 604从系统603移除。离开发酵603的含有VFA盐的发酵液605,可以被送过筛网（未示 出）以除去大的固体，和/或送往澄清607,其可以产生清洁的（例如无固体的、澄清的等） 流出物608。澄清方法607可以是但不限于微滤或超滤膜、絮凝、凝聚、溶解空气浮选、电凝 聚和/或其组合。较清洁的流出物608(或发酵液605)可以经历膜清洁（例如纳滤）609， 其可以清洁/移除蛋白质和其他杂质，由此产生浓缩物料流611，其可以作为副产物输出或 者可以将它重循环到发酵（在图中未示出）。
[0109] 含有VFA盐的清洁透过物610 (或发酵液605等）可以经历脱水或浓缩612。浓 缩步骤612可以通过例如反渗透（RO)、蒸发、电渗析（CED)、电去离子（EDI)、其组合等来实 现。可能在脱水或浓缩612期间移除的水（可能含有其他化合物）613B可以重循环回到发 酵603或经历进一步清洁以排出。浓缩物614可以被送往软化剂离子交换床615,在那里， 如有必要或者需要，可以除去倾向于形成不溶性盐的多价阳离子例如镁、钙、铁等。
[0110] 软化剂床615可以使用氯化钠或氯化钾或盐酸来再生，产生这些多价阳离子氯化 物（例如氯化钙、氯化镁、氯化铁）的料流616。这一步骤可用于防止这些离子在沉淀时在 离子交换介质上积垢。不含多价阳离子的料流617可以任选地通过脱气器（例如汽提塔 等）618以除去气体619,包括例如溶解的二氧化碳。就此而言，用盐酸再生软化剂离子交换 床以引起PH下降可能是更好的，其可以允许更容易地除去二氧化碳。在实施方案中，脱气 618可以在软化615之前进行。
[0111] 在除去气体619后，可以将产物流600送往主离子交换床633,在那里单价阳离子 例如但不限于钠、钾和铵可以被氢离子替换，这可以产生酸化的发酵液644。可以将含有酸 的酸化的发酵液644送往脱气器（例如汽提塔等）618A，所述脱气器可用于除去气体例如二 氧化碳。在任何未转化的盐的情况下，可以使用离子交换单元622将VFA盐完全转变成酸。 单元622可以使用盐酸或硫酸进行再生。在酸提取625之前，可以使用RO 624将清洁的酸 料流623进一步浓缩。在酸提取625中，可以使用适合的溶剂626除去所述酸。溶剂和酸 可以通过管线628提取并送往溶剂/酸分离系统（未示出）。
[0112] 酸提取625可以具有许多构造，包括在图6中示出的实施方案。在通过提取溶剂 626提取酸后，离开提取625的可能含有一些溶解的盐和其他杂质的贫酸萃余液627可能还 含有相当量的提取溶剂626。因此，可以使用例如但不限于汽提636的技术（例如当提取 溶剂比水更具挥发性时）。来自于汽提塔操作636的可能含有回收的溶剂的料流629,可以 被送往溶剂/酸分离系统（未示出）。可以使用RO 631浓缩汽提过的贫酸萃余液627A，以 例如回收清洁的水。得到的清洁的水601A可以（或与高压C02643A组合）用于再生床633 的离子交换树脂。最终可以将萃余液料流送往废液处理进行废弃处理。
[0113] 在实施方案中，可以使用两个或更多离子交换床，以便当一个或更多床在运行时， 可以将另一个或多个床再生。这种类型的操作或摆动，允许连续运行。再生可以通过用加 压装置645例如但不限于气体压缩机加压CO2 (例如647、643)来进行。以显著量包含的CO2可以来自于发酵过程603,其中在对产生的酸进行中和以控制pH时，可能主要是碳酸盐的 缓冲剂613A可以释放出C02。
[0114] 此外，一些C02646可能从发酵603的生物学产生。在这种意义上，这种过量的CO 2可能需要被清除646A并送往气味控制系统（例如生物过滤器等）。在送往加压装置645之 前，可以将C02646通过涤气器648或一系列涤气器以除去某些杂质，例如但不限于挥发性 酸和硫化氢。
[0115] 除了涤气器648之外或作为其替代方案，可以使用已知用于天然气和生物气纯化 的技术（在图中未示出）使〇)2料流646或647在加压装置645上游经历进一步分离，以 除去有时存在于该料流中的气体例如甲烷或氢气。这样的技术可以允许回收甲烷或氢气， 其可以被输出、在过程中使用（循环利用）或燃烧以提供作为过程热的能量。在可能不希 望回收甲烷和/或氢气的情况下，也可以将甲烷和氢气送往例如生物过滤床，以转变成C02。 这个过程可能是简单且经济的，并提供了去除这些惰性气体的能力，这可以引起压缩能量 的节约。
[0116] 当离子交换床633被再生时，来自于从加压C02643A产生的碳酸的氢离子，可以替 代可能已被吸附到床上的其他阳离子，例如但不限于钠、钾、铵。由于可能加入过量的C02， 因此在压力释放后，一些〇)2可能从溶液中释放出来，留下含有阳离子的料流，其可能主要 作为碳酸氢盐保留在溶液中。
[0117] 然后可以将该碳酸氢盐流649通过CO2脱气器618B (例如汽提塔），其可以进一步 释放CO2并将一些或所有碳酸氢盐转变成碳酸盐。这些碳酸盐和/或碳酸氢盐可以用作缓 冲剂613并重循环到发酵603用于控制pH，除了一些量可能需要清除以避免阳离子在系统 中积累之外。可能在通过减压651降低压力后释放的和/或来自于脱气器618B的C02650， 可以重循环以便被加压/压缩（例如645)。
[0118] 图7示出了与图6的可比且类似的过程，并说明了可以使用阴离子交换步骤。阴 离子交换733可以浓缩和纯化发酵液705的VFA盐，并在进入0)2再生的主阳离子交换系 统733A之前将盐基本上或完全转变成单一阳离子（为了说明，图7示出了钠作为所选阳离 子）。阴离子交换可以从溶液提取带负电荷的离子（即阴离子）。这样的离子可以包括VFA 盐的阴离子。这一步骤可以在本公开的实施方案、包括图6和图7中的一个或多个脱水步 骤之外使用或代替所述脱水步骤。
[0119] 从阴离子交换步骤733,可以获得缓冲剂713并可以将其重循环到发酵703。在某 些情况下，一些该缓冲剂料流713可以被清除713C。从主阳离子交换系统733A的再生产 生的可能基本上具有一种单一阳离子（例如钠）的碱720、720A，可用于再生阴离子交换床 733。如果需要，可以添加一些单一阳离子的补充物752 (例如氢氧化钠）。在某些情况下， 在阴离子交换系统733中用作再生剂之前，可以将离开主阳离子交换系统733A的阳离子料 流浓缩。
[0120] 当中链脂肪酸（例如己酸、庚酸、辛酸、壬酸、其组合、大于C6的酸、在C6-C9范围 内的酸等）以足够高的浓度存在时，并且在本文中描述的酸化之后，这些酸可能从溶液相 分离出来，并且它们可以通过简单的液-液分离步骤被选择性分离，而短链脂肪酸例如但 不限于乙酸、丙酸、丁酸、戊酸或其任何组合可以保留在水性相中。
[0121] 酸化的料流/发酵液744可以按照本文中描述的实施方案，并且如图6和图7中 的实例所说明的继续进行提取725。如果产物是中链脂肪酸，并且希望较短链的脂肪酸经历 延长，可以将仍存在于水性相中的短链脂肪酸重循环到发酵703。在这种意义上，短链脂肪 酸可以继续延长过程。因此，液-液提取不需要或者被当作是任选的。在图6-7中，相似的 指称数字表示具有相似功能的相似部件/装置，并且应该如此理解。
[0122] 羧酸生产与高压CO2下的液-液提取的整合
[0123] 本公开的实施方案涉及使用可以利用高压的反渗透（RO)，并使用高压0)2下的酸 化和酸提取来浓缩发酵液的方法。
[0124] 图8示出了在厌氧发酵过程中生产羧酸（挥发性脂肪酸-VFA)盐、用高压0)2将 盐酸化和液-液提取以回收产生的有机酸的整合。将待发酵成VFA的生物质832进料到发 酵系统803。这样的发酵系统803可以是不同构造的任何容器或容器系统，例如但不限于为 所有目的以其全部内容通过参考并入本文的美国专利申请号12/708,298中所描述的。系 统803可以包括其他周边装置，例如但不限于研磨机、栗、用于保持发酵中的足够温度的热 交换器和液/固分离机，例如但不限于螺旋压机、带式压机、板框压机、筛网和离心机。
[0125] 微生物可以将生物质转变成VFA，然后使用缓冲剂（例如碳酸钠）将VFA中和，这 可以导致在发酵液805中产生VFA盐。一些生物质832可能未反应，并且可以作为未消化残 渣或沼渣804从系统803移除。离开发酵步骤或单元803的可能含有VFA盐的发酵液80