R再接种后一天(第I天)、在饥饿期后(第7天)、在饥饿后4天(第10天)、在饥饿11天(第17天)后和在饥饿后18天(第24天)进行。
[0100]应该注意到，由于在SBR-A操作140天后重启平行的SBR-A和B的方式，贮存的部分的接种生物质即使在冷冻贮藏中也经受饥饿条件。因为一些生物质在收集的4天期间贮存，分开到两个SBR的开始的生物质培养物的部分从在SBR-A中生产生物质建立的初始稳态初次扰动条件下扰动。尽管如此，将SBR-B生物质暴露于20°C的更严格的饥饿扰动伴有充气4天。
[0101]施加于SBR-B生物质的二次扰动刺激生物质PAP相对于对照SBR-A的增强(图6)。虽然在饥饿期之后立即测量的PAP具有6小时的延长滞后期，但随后的PHA积聚以高速率开始，并在24 h达到57 % g-PHA/g-VSS。与对照反应器在6 h (32 % g-PHA/g-VSS)和在24 h (56 % g-PHA/g-VSS)的积聚比较，在饥饿期后(第10天)围绕一个SRT进行的积聚显示出PAP显著的增加。
[0102]相对于对照(SBR-A)在操作期的平均PAP，在该时机时SBR-B的PAP分别在6和24h时高41 %和47 %。二次扰动刺激在统计学限定的、对于对照实验(SBR-A)的性能范围之外的反应(图7)。对于两个反应器的PAP描述于图8中。在该期的对照反应器(SBR-A)中测量的PAP与先前在初始140天期间已观察到的一致。然而，SBR-A中PAP的稍稍增加仍然被注意到，并归因于在如上所详述的再接种之前作为生物质的收集和冷冻贮藏的一部分赋予的生物质饥饿史。
[0103]总之，发明人发现，以周期地应用的延长饥饿的形式施加的对照二次扰动(其另外长于盛宴-饥饿选择的初次扰动中的饥饿的循环时间和少于生物质的SRT)，显著地有助于提高相对于仅初次(盛宴和饥饿)扰动的重复周期的稳态方案的PHA积聚性能。
[0104]实施例2 -通过使生物质经受顺序批操作中的二次饥饿条件刺激提高的生物质中的PHA积聚潜力
两个实验室规模顺序批反应器(SBR)以平行方式操作。SBR之一被连接于二次饥饿反应器(有时二次饥饿反应器被称为作为二次扰动反应器)，其中施加饥饿于至少部分生物质，作为系统操作周期的部分。这样，与对照反应器(其用相同的初次(盛宴-饥饿)扰动操作，但没有任何二次扰动)比较，产生显著提高的积聚PHA的潜力。
[0105]方法和材料
根据优选的实施方案的过程在实验室规模活性污泥系统中进行。两个SBR在初次(盛宴和饥饿)扰动的操作条件下平行操作，以富集用于PHA-积聚潜力(PAP)的生物质。条件类似于用于实施例1的条件并使用相同来源的市政废水。
[0106]SBR之一(SBR-A)用作具有工作体积6 L的实验对照反应器。其它SBR (SBR-(Bl))采样相同的操作条件，除了根据以上概述的和图1中描述的原则，以与侧流二次扰动反应器(B2)串联的方式操作。二次扰动反应器具有1.8 L的工作体积。SBR-A和SBR-(Bl) 二者通过用溶解氧和PH探针在线测量密切地监测。
[0107]SBR-(Bl)与(B2)的每个操作周期包括以下阶段:
1.流入的废水的进料(4.5 L)7分钟
2.包括盛宴和饥饿条件的充气反应期40分钟
3.来自(B2)的废物活性污泥(WAS)的排放(100mL) I分钟
4.混合液从(BI)转移至(B2)(150 mL)2分钟
5.混合液从(B2)转移至(BI)(50 mL)2分钟
6.在(BI)中沉淀混合液25分钟
7.倾析来自(BI)的经处理的废水(4.4L)3分钟
使SBR-(Bl)中的生物质充气并在所有阶段搅拌，除了沉淀和倾析之外。使反应器(B2)充气并在所有阶段搅拌。在倾析经处理的废水后，在每天18个周期的下一周期开始前，将1.5 L混合液放置在SBR-(Bl)中。这些操作条件导致在反应器(B2)中的16 h的HRT。
[0108]实验对照SBR (SBR-A)在如同SBR- (BI)的相同周期中操作，但没有任何二次扰动反应器。因此，在SBR-A中省略阶段4和5。而且，在每一个周期的饥饿后，从SBR-A收获77 mL的WAS。从而，以如同SBR-(Bl)的相同体积的有机负荷速率操作SBR-Α。基于WAS撤出，相同的固体保持时间(4.3 - 4.8天)被定为如同SBR-(Bl)与(B2)中生物质的SBR-A中生物质的目标。
[0109]反应器用来自布鲁塞尔北全-规模废水处理厂(Brussels North full-scalewastewater treatment plant)的活性污泥和来自先前实验室研究的活性污泥的混合物(50:50 vol-%)接种，其中生活废水和湿式氧化液的混合物先前已被用来进料给在盛宴和饥饿条件下操作的SBR。
[0110]在活性污泥生物质中的PHA积聚潜力(PAP)基于底物的根据需求进料供应，根据参考方法评价。在饥饿结束，紧接在沉淀阶段开始之前从SBR收获采集的生物质样品，然后转移至平行批反应器并用自来水稀释至标称0.5 g-VSS/L。于20°C用4 L混合液体积有氧操作两个10 L的充分-混合的进料分批反应器24-29小时。基于生物质的呼吸运动反应，采用根据需求进料策略给予标称200 mg-COD/L的脉冲(WO 2011/070544A2)。在一些实验中，如在下文所进一步详述的使用稍稍修改的评价方法。用于PHA积聚的参考底物是乙酸钠(100 g/L)以及加入有限水平的N和P以提供100:1:0.05 (基于质量计)的C0D:N:P比率。
[0111]以如在实施例1中的相同的方式，通过对进料分批反应器采样，监测积聚随时间推移的趋势。PHA积聚随时间推移的趋势用最小二乘法回归分析拟合至方程1，并使用估计的函数参数，以比较积聚动力学和生物质PAP的性能。
[0112]结果和讨论
在SBR启动后，对两个SBR类似地观察到基于溶解氧趋势的生物质盛宴和饥饿呼吸的典型模式。对于对照SBR-A和SBR-(Bl) 二者，初次盛宴的持续时间与总有氧初次盛宴-饥饿循环时间的比率在初始积聚期后减少至约0.15 h/ho已知这样的值是针对PAP富集的强选择压力的指示。
[0113]在SBR-A和SBR-(Bl)中的生物质的浓度平均分别为2.9和2.6 g-VSS/L。流入的COD的去除率对于SBR-A和SBR- (BI)平均分别为51 %和47 % (相对于总C0D)，和58%和53 % (相对于可溶性C0D)。生物质的产量(0.4 g-VSS/g-去除的SC0D)，在可典型地对于用相对短的SRT操作的活性污泥过程观察到的值的范围内。
[0114]SBR-A和SBR-(Bl)的整个操作性能和盛宴和饥饿反应彼此类似并且类似于也对实施例1中的对照反应器所观察到的。
[0115]来自对照SBR (SBR-A)和包括二次扰动反应器(SBR-(Bl))操作的SBR的生物质的PAP各自使用基于合成底物溶液的根据需求进料供应的参考评价方法评价两次。来自对照SBR (SBR-A)的生物质于操作的第4天和第25天评价，而来自SBR-(Bl)的生物质于操作的第10天和第53天评价。
[0116]很明显，采用二次扰动的SBR (SBR-(Bl))中富集的生物质，与对照SBR (SBR-A)比较，显示提高的PHA-积聚能力，如图9中所示。尽管对照SBR-A中富集的生物质在24-29h后达到37 % g-PHA/g-VSS的PAP，但来自SBR-(Bl)的生物质在相同的时间量显示49-57% g-PHA/g-VSS 的 PAP。
[0117]PHA生产的最大(初始)比速率在相同的操作时间，在SBR-A和SBR-(Bl)之间是类似的。然而，这些速率在SBR操作时间内从第10天前的0.08-0.09 g-PHA/g-X/h逐渐减少至第25天后的0.03-0.04 g-PHA/g-X/h。对于PHA超过底物的产量也观察到类似的时间趋势，在SBR操作的过程中从0.4减少至0.2 g-PHA/g-乙酸盐。这些随时间推移的趋势很可能是由于这样的事实，即用生物质部分接种SBR，所述生物质已使用更有利的来自湿式氧化过程的、含有相对高水平的RBCOD的底物充分富集。因此，积聚动力学的发展是类似的，并被理解为是由于使用市政废水的生物质史和特定SBR初次扰动条件的生物质适应。尽管生物质适应的这些类似趋势随时间的推移在SBR-A和SBR-(Bl)中平行发生，但从SBR-(Bl)收获的生物质在24 h积聚后仍然一致地显示比从未经历任何形式的二次扰动的对照SBR-A收获的生物质高得多的PAP。
[0118]在分开的一组实验中，以平行方式对从SBR-A、SBR-(Bl)和(B2)收获的生物质评价PAP。在同一天采集用于这些实验的生物质样品，以便在因富集天数所致的观察到的各自的生物质PAP性能之间的差别中的可能影响可被控制。对于这些实验，在积聚实验(I g-乙酸盐/L在积聚反应器中)开始时和在5 h后(0.5 g-乙酸盐/L)，基于标准加入来自浓缩溶液(100 g-乙酸盐/L，伴有C0D:N:P比率为100:1:0.05的N&P)的底物，接着自8至24h连续进料200 mL的底物溶液，采用稍稍不同的评价方法。
[0119]在这些积聚实验中，类似地观察到对来自采用二次扰动的过程的PAP的积极影响(图10)。来自SBR-(Bl)和(B2)的生物质的PAP各自为32 %和31 % g-PHA/g-VSS，而来自对照SBR的生物质表达仅23 % g-PHA/g-VSS的PAP。PAP的水平被发现一般低于这组特定的实验并且这种减少被认为是由于用于该特定评价的为PHA积聚而采用的不足最适条件和方法。相对高的背景底物浓度在整个积聚，且特别是在过夜期间被观察到，其对生物质可能是抑制的。这样的抑制底物水平在其中应用底物供应的根据需求进料策略的评价中是避免的。因此，人们可以考虑PAP不仅与生物质史有关，而且对应用的积聚方法也是敏感的。
[0120]总之，相对于其中应用相同的初次(盛宴和饥饿)扰动而无任何二次扰动的过程，在分开的侧流反应器(其中应用饥饿条件，以使二次饥饿的保持时间长于在盛宴-饥饿选择中的初次饥饿的循环时间和少于生物质的SRT)中进行的二次扰动明显有利