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國立雲林科技大學 環境與安全衛生工程系 張維欽所指導 鄭詠叡的 鹽度對好氧動態進流系統生物污泥生產PHAs之影響 （2016），提出smax動力提升關鍵因素是什麼，來自於鹽度、醱酵、糖蜜、揮發酸、乙酸、聚羥基烷酯 (PHAs)。
而第二篇論文國立雲林科技大學 環境與安全衛生工程系 張維欽所指導 李玉婷的 以澱粉醱酵之揮發性脂肪酸進行PHAs生產之研究 （2013），提出因為有 醱酵、澱粉、揮發酸、PHAs、磷源添加的重點而找出了 smax動力提升的解答。
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鹽度對好氧動態進流系統生物污泥生產PHAs之影響
為了解決smax動力提升 的問題，作者鄭詠叡 這樣論述：
環境壓力條件業經證實具有促進微生物蓄積碳源之功能，惟鹽度對微生物蓄積聚烴基烷酯(polyhydroxyalkanoates, PHAs)之效應仍未有一致之結論。是故本研究分別建立乙座利用糖蜜經厭氧醱酵產生富含揮發性脂肪酸 (Volatile fatty acids, VFAs) 之糖蜜醱酵液作為馴養基質之好氧動態進流 (aerobic dynamic feeding, ADF) 模廠(以下簡稱糖蜜-ADF模廠)，以及乙座以乙酸為單一碳源之ADF模廠，(以下簡稱乙酸-ADF(a)模廠)，並且於馴養後段期間藉改變馴養基質，以鹽度3 g/L馴養為適鹽性之乙酸-ADF(b)模廠。待各模廠穩定期間取其
污泥並與馴養條件相對應之基質作為外部碳源，進行鹽度添加對PHAs生產之好氧批次實驗，藉以探討鹽度對PHAs生產及PHAs組成結構影響。以糖蜜-ADF污泥與糖蜜醱酵液進行PHAs生產實驗之結果顯示，過高之醱酵液濃度對PHAs蓄積具抑制行為。當醱酵液濃度為6,000 mg COD/L展現最佳之PHAs生產力，是故以醱酵液6,000 mg COD/L進行後續鹽度添加之批次實驗。由實驗結果顯示，鹽濃度為10 g/L其PHAs蓄積量較無鹽度者大幅提升22.3%；並且當鹽度達35 g/L顯示抑制PHAs蓄積。鹽度添加顯示生物質量轉換係數(Yx/s)下降，而PHAs轉換係數(Yp/s)上升，說明適度鹽度具抑
制生物之增殖，進而驅使微生物攝取碳源後多數用以PHAs之蓄積，因此獲致較高之PHAs 蓄積量。適度鹽度之添加可提升比基質攝取率(-qs)及比PHAs儲存率(qp)顯示鹽度之添加有利於縮短PHAs生產反應時間或反應槽體積。儘管適度鹽度之添加可提高PHAs生產力，然而HV/PHAs顯示隨鹽度添加而下降之趨勢。PHAs組成結構除受鹽度影響外，過往諸多文獻已證實PHAs組成結構取決於碳源的選擇，而本研究之糖蜜醱酵液組成以丁酸(63%)為主，並由實驗結果顯示PHAs組成皆以PHB為主。然而，文獻指出利於工業上應用及加工之PHAs組成(HV含量為40-50 mol%)與本研究甚有差距。是故本研究嘗試添加不
同濃度之戊酸於醱酵液進行PHAs生產實驗，同時在添加戊酸情況下進行鹽度(10 g/L)添加效應之探討。結果顯示HV/PHAs之比例隨添加戊酸濃度提升而提升，說明戊酸之添加有助改善PHAs組成結構，並且在戊酸添加濃度達2,000 mg COD/L下HV/PHAs可達38 mol%；然而在戊酸添加情況下鹽度之添加對PHAs含量不具促進作用。當乙酸-ADF污泥以乙酸為碳源進行鹽度添加之批次實驗，結果顯示適度的鹽濃度(15 g NaCl/L 以下)時，會有助於乙酸-ADF污泥蓄積PHAs，然而當鹽濃度過高時(達18 g NaCl/L以上)，則會產生明顯之抑制效應。並隨著鹽濃度增加，生物質量轉換係數(Y
x/smax)逐漸下降，而PHAs換係數(Yp/smax) 逐漸上升，此計量率之變化趨勢顯示，適度的鹽濃度會抑制微生物之增殖，驅使微生物在攝取碳源後，將多數的碳源以PHAs形式儲存於胞內，因此而獲致較高之PHA content。此外，適度之鹽濃度亦可同時提升其比PHAs生產率(qp)及比基質攝取率(-qs)，顯示鹽之添加有利於縮短反應時間或減少反應槽體積。鹽濃度6 g NaCl/L下不僅各項動力計量特性均顯示較佳之PHAs生產力外，其PHAs蓄積量可達689.14 mg PHA/g MLVSS，並且相較未添加鹽之PHAs蓄積量可大幅提升22.3%之蓄積量。而經鹽度馴養之乙酸-ADF(b)污泥以
碳源濃度為6,000 mg COD/L進行鹽度添加批次實驗結果顯示，當鹽度達21 g/L以上對PHAs蓄積僅有些微抑制行為產生，並且在鹽濃度9g/L其PHAs蓄積量可高達709 mg PHA/g MLVSS，說明鹽度馴養可提升微生物對鹽度之耐受性外更可提高PHAs蓄積量。然而，本研究另於碳源碳源濃度(8,000 mg COD/L)下探討鹽度添加之效應，然而結果顯示在鹽濃度9 g/L下最大PHAs蓄積量僅有684 mg PHA/g MLVSS，由此說明在鹽度條件下儘管提高碳源亦無法獲取更高含量之PHAs。綜合以上結果顯示，不同馴養條件之污泥對鹽度之耐受性有所差異，但適度的鹽濃度會抑制微生物之增殖
，驅使微生物在攝取碳源後，將多數的碳源以PHAs形式儲存於胞內。並且當鹽度為6至10 g/L之間對PHAs生產最具促進效果。
以澱粉醱酵之揮發性脂肪酸進行PHAs生產之研究
為了解決smax動力提升 的問題，作者李玉婷 這樣論述：
以廢棄生物污泥(混種培養方式)生產生物可分解性塑膠-聚羥基烷酯(polyhydroxyalkanoates, PHAs)，因可降低生產成本，並兼具碳源再生利用等效益，為目前PHAs生產研究之趨勢。然而，混種培養其成本仍比石化塑膠高，成為未能實廠量產之主因。近年來為降低碳源基質之使用成本，使用替代型碳源(如富含有機酸之工業廢水)已成為PHAs混合培養之研究趨勢。本研究利用澱粉經厭氧醱酵產生富含揮發性脂肪酸(Volatile fatty acids, VFAs)之醱酵液，並將此醱酵液作為好氧動態進流(aerobic dynamic feeding, ADF)模廠之馴養基質，最後再以此污泥與醱酵液
進行PHAs生產之好氧批次實驗，以了解採用澱粉醱酵液進行三段式PHAs生產之可行性。實驗結果顯示，在澱粉醱酵液濃度SCOD = 3000~11000 mg/L範圍內，SCOD = 5000 mg/L批次實驗之PHAs含量最高，達413 mg PHAs/g MLVSS，且其PHAs生產率(qp)及PHAs轉換係數(Yp/smax) 均優於其他實驗濃度，展現出最佳之PHAs生產行為；較5000 mg/L高之醱酵液SCOD濃度雖含較多之VFAs，因高VFAs之抑制，反造成PHAs含量之降低。另當以最佳澱粉醱酵液濃度SCOD = 5000 mg/L，再於批次實驗之第9小時額外添加單一酸（乙、丙或戊酸）
SCOD = 1000 mg /L進行實驗時，結果顯示額外添加乙酸或丙酸，無論在PHAs含量、PHAs生產率或PHAs轉換係數上，均展現較戊酸為佳之PHAs生產行為。由於澱粉醱酵液之主要組成為乙酸(48.3%)與丙酸(40.5%)，此亦顯示PHAs生產過程外部碳源之選擇，宜與其污泥來源之馴養基質搭配。當進一步將額外添加單一酸之濃度提高至2000 mg/L時，為避免實驗初始高VFAs導致抑制，將額外碳源添加之時間移至第9小時，但其生產行為仍較SCOD = 1000 mg /L之實驗結果為差，顯示額外碳源添加之最適濃度為1000 mg/L。另外為釐清PHAs生產過程中磷源供給與否對其PHAs生產
之影響，建構一座馴養基質COD/N/P = 800/40/8之活性污泥系統，待系統穩定取其富含PHAs生成菌之活性污泥(簡稱800/8系統)，以丙酸為外部碳源，進行PHAs生產之好氧批次實驗，藉以探討磷源供給與否對其PHAs生產之影響。實驗結果顯示以800/8系統進行PHAs生產批次實驗，會因其原馴養污泥之高含磷量，導致基質添加後釋磷量過多，使批次實驗不論有無額外再添加磷源，磷源皆無法攝取完全，無法達到生產過程之磷受限狀態。是故本研究將此800/8系統之馴養基質轉變為COD/N/P = 800/40/4，觀察系統漸變情形，待系統穩定再取其活性生物污泥(簡稱800/4系統)，以丙酸為外部碳源，進
行PHAs生產批次實驗。綜合比較兩污泥之批次實驗結果顯示，無論其碳、氮源濃度為何，有額外添加磷源實驗之比基質攝取率(-qs)、PHAs生產率(qp)皆優於未添加磷源者；然而當以PHAs含量為比較基準時，結果則有不同，當氮源濃度為50mg/L，碳源濃度為4000mg/L時，未添加磷源之PHAs含量(30.6%)明顯優於有添加磷源(24.8%)。顯示批次生產過程磷源之添加可幫助提升污泥攝取碳源之速率，然而所攝取之碳源因有充足之磷源，是故主要在進行增殖而非蓄積PHAs，導致其PHAs蓄積量不如未添加磷源者。由此可知若要提升批次生產之PHAs含量，其污泥來源需以磷受限之狀態進行富含PHAs生成菌之馴養
，而在進行PHAs批次生產時，則應以不添加磷源為佳。