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摘要： Microalgae are an abundant source of protein, vitamins, and lipids, among other nutrients and high-value products. Effective large-scale mass production is key in the commercialization of microalgae products. The general aim of this study was to characterize the hydrodynamic conditions and algae growth in the Axial Dispersion Bioreactor (ADBR), which is an original and patent-pending invention from the Biosystems Engineering Laboratory of The University of Arizona. The specific objectives of this study were: (1) to determine and compare key hydrodynamic parameters in the ADBR and the conventional bubble column as control, including residence time distribution, mixing time, and oxygen liquid mass transfer coefficient (kLa); and (2) to test if differences in the hydrodynamic conditions would result in significant differences in growth of Arthrospira (Spirulina) platensis between the photobioreactors. The results of the study showed that: (1) the residence time of 1609 s for the ADBR with large square plate holes, 300 rpm, and 3.3 LPM air flow rate significantly exceeded by 11% that of 1445 s for the bubble column with 3.3 LPM air flow rate, signifying greater liquid mixing in the ADBR; (2) the mixing time of 92 s in the bubble column with 4.7 LPM air flow rate significantly exceeded by 53% that of 60 s in the ADBR with small square plate holes, 200 rpm, and 4.7 LPM air flow rate, indicating that complete liquid mixing in the ADBR occurred significantly quicker than in the bubble column; (3) the oxygen liquid mass transfer coefficient (kLa) of 0.22 L/min in ADBR with large square plate holes, 100 rpm, and 4.7 LPM air flow rate significantly exceeded by 205% that of 0.073 L/min in the bubble column with 4.7 LPM air flow rate; (4) the final algae density of 0.225 g DW/L in ADBR significantly exceeded by 16% that of 0.194 g DW/L in the bubble column at the best RTD condition; (5) the final algae density of 0.267 g DW/L in ADBR significantly exceeded by 34% that of 0.199 g

关键词： 制药公司   无缝集成   高端技术   后续项目   智能策略   附加值   自动化   开创性  

摘要： 将一次性系统无缝集成到新的或现有的自动化环境中是一项高端技术——用户特定的标准必须通过智能策略来实施,并为过程控制创造附加值。在本文中,我们可以看到,Zeta在一家全球知名制药公司实施的开创性项目为在瑞士和德国进行的一系列后续项目拉开了序幕。

关键词： 微藻   碳中和   生物固碳   培养策略   光生物反应器  

摘要： 微藻生长速度快、CO_(2)固定效率高,每生产1 t微藻生物质可固定183 t CO_(2)。同时,微藻还可将固定的CO_(2)转化为油脂、蛋白质、多糖、色素和不饱和脂肪酸等物质,能够实现CO_(2)的高值化利用。因此,微藻生物固碳技术在CO_(2)捕集和利用方面具有极大的发展潜能。本文首先阐述了高效固定CO_(2)藻株的选育、提高微藻生物固定CO_(2)的培养策略、微藻处理烟道气化合物技术、微藻高效培养光生物反应器的开发及新兴技术助力微藻碳减排等内容,再结合现阶段微藻生物固碳技术所面临的挑战,展望了微藻生物固定CO_(2)在“双碳”目标中的应用前景,以期为利用微藻高效固定CO_(2)、高值化利用CO_(2)提供参考,从而加速“双碳”目标的实现。

关键词： 扦插   基质   生根剂   生长期  

摘要： 为寻找黑龙江地区大麻扦插时最优生根剂浓度和基质,以黑龙江省工业大麻主栽品种“龙大麻5号”为试验材料,在快速生长期内以不同生根剂浓度在不同基质中进行处理试验,对其进行扦插生根情况比较分析。结果表明:大麻快速生长期最适宜的生根剂浓度为200 mg/kg,最适宜的扦插基质为珍珠岩与草炭土混合基质。

关键词： 成本估算   管道式光生物反应器   藻粉   技术经济分析   敏感性分析  

摘要： 经济成本过高阻碍了微藻产品的产业化,而国内目前缺乏有关微藻产品技术经济分析的研究。为探究更符合我国国情的降低微藻产品成本的策略,本文采用结合地域气候和藻种特性的微藻生长模型,对基于管道式光生物反应器的藻粉(含水量为5%的微藻生物质)生产过程进行技术经济分析,讨论了价格和工艺两大类共12个参数以及生产规模对藻粉总成本的影响程度,并对影响经济成本的主要参数进行情景设计。结果显示,普通小球藻(Chlorella vulgaris)藻粉产量受地域和季节影响较大,对位于浙江省乐清市规模为01 hm2的生产基地,藻粉年产量约38 t,成本为1857￥/kg。直接人工费、生长温度、光合效率和年运行时间是影响藻粉总成本的四个重要参数,最具成本吸引力的产业化规模约为10 hm2。考虑了降价空间和技术进步的某未来情景下藻粉成本可降至226￥/kg,该值与近年来文献给出的亚洲西南部和欧洲各地商业规模的微藻干物质成本较为接近。本文的研究可为我国微藻产品产业化的发展提供一定的理论和数据参考。

关键词： 商场污水   一体式平板膜生物反应器   膜污染   微生物菌群  

摘要： 本研究首先利用实验室小试A^(2)O-MBR一体化装置考察了其在HRT为24 h时处理BOD_(5)、NH_(4)^(+)-N浓度分别为~300、~100 mg/L的模拟商场污水的效果,稳定后出水BOD_(5)、NH_(4)^(+)-N平均浓度分别为5.07、4.26 mg/L,平均去除率分别达到了98.27%、95.56%。通过比较发现在相同运行条件下聚偏氟乙烯平板膜(FS-PVDF)的使用寿命最长。滤饼层阻力和浓差极化作用引起的过滤阻力分别是影响平板膜和中空纤维膜过滤能力的主要阻力类型。选择FS-PVDF进一步搭建中试规模A^(2)O-MBR一体化装置,在HRT为48 h时处理BOD_(5)、NH_(4)^(+)-N分别为200~400、60~100 mg/L的上海某商场污水,稳定后出水BOD_(5)、NH_(4)^(+)-N平均浓度分别为7.14、0.25 mg/L,平均去除率分别达到了97.66%、99.51%。在监测时间内,膜压始终保持在0.001 MPa左右。微生物群落分析发现,Dependentiae和包括Chloroflexi在内的丝状菌在膜表面积累可能是造成小试/中试中膜污染的主要原因。

关键词： Vero细胞   扩大培养   微载体   生物反应器外细胞消化  

摘要： 目的 探究使用生物反应器外消化Vero细胞的方法,实现细胞从30 L到300 L生物反应器逐级扩大培养的工艺,为生产过程中大规模培养Vero细胞提供一种可能的方法。方法 用生物反应器外消化方法对30 L反应器的Vero细胞进行消化,然后转接扩大至300 L反应器,观察培养工艺中的细胞形态、细胞状态,分析生物反应器外消化Vero细胞工艺应用的关键工艺参数(细胞汇合度、细胞回收率、细胞浓度)变化;通过连续9批Vero细胞放大试验证明罐外细胞消化的有效性和稳定性。结果 Vero细胞经过30 L生物反应器培养后,细胞汇合度为97.5%,细胞浓度为9.83×10^(6)cells/mL,经过生物反应器罐外消化后,分散良好且形态正常,后续300 L生物反应器培养的Vero细胞1 h基本贴壁,92 h后细胞浓度为6.20×10^(6)cells/mL,增殖速度正常。连续共9批试验结果证明罐外细胞消化的细胞回收率均>98.0%;300 L生物反应器培养结束后细胞汇合度均>92.0%,细胞浓度均>6.00×10^(6)cells/mL。结论 使用生物反应器外Vero细胞消化的方法进行30 L到300 L生物反应器放大培养工艺可行、有效且稳定,放大后细胞状态良好且增殖速度正常,适合Vero细胞的大规模生产。

关键词： 好氧甲烷氧化   反硝化   藻菌共生   光生物反应器   脱氮性能  

摘要： 为解决传统污水处理脱氮过程中额外投加碳源成本高与污水尾水中硝酸盐残留等问题,利用微藻原位产氧形成微氧环境,建立了无须机械供氧的藻菌光生物膜反应器,在不抑制反硝化过程的同时,将好氧甲烷氧化与反硝化耦合,实现污水深度脱氮。探讨了序批式光生物膜反应器的脱氮效率和长期运行的稳定性,并对相关微生物活性和群落组成及功能基因进行分析。结果表明:藻菌光生物膜反应器稳定运行了约50 d,NO_(3)^(-)-N去除率稳定在25 mg/(L·d),脱氮效率达到95%,且无亚硝酸盐积累和NH_(4)^(+)-N生成。活性试验显示,反应器中亚硝酸盐反硝化速率高于硝酸盐反硝化速率,且内碳源反硝化对氮的去除有一定积极影响。高通量测序发现,反应器中主要存在真核藻类[小球藻属(Chlorella,32.45%)和蓝细菌(Pantanalinema_CENA516,3.95%)]、甲烷氧化菌[甲基暖菌属(Methylocaldum,1.39%)]和反硝化菌[热单胞菌属(Thermomonas,20.32%)、斯塔普氏菌属(Stappia,7.24%)和生丝微菌属(Hyphomicrobium,2.34%)]等功能微生物,宏基因组数据进一步明晰了相应的功能基因组成。综上,将甲烷作为唯一碳源,实现了污水中NO_(3)^(-)-N的有效去除,为传统污水脱氮处理提供了一种新范式,对于污水的低碳、高效脱氮处理有重要意义。

关键词： 生物脱氮   短程硝化反硝化   同步硝化反硝化   聚氨酯填料   膜生物反应器  

摘要： 变电站高氨氮含量废水环境危害大,是水处理领域亟待解决的问题。在缺氧-好氧管式膜膜生物反应器建立短程硝化反硝化过程处理高氨氮含量废水,系统考察了膜生物反应器中聚氨酯填料投加的强化脱氮效果及对膜污染的控制。结果表明:填料可以提高好氧池生物量,改善硝化过程,并通过填料内部的厌氧微环境实现同步硝化反硝化。在填料填充10%、回流比200%时,氨氮和总氮去除率达到92%和68%,同步硝化反硝化对总氮去除贡献约10%,膜清洗间隔可延长至11 d。

关键词： 沉水植物   氨氮   基质   相对生长速率   生理指标  

摘要： 在室外静态模拟条件下,通过测定黑藻、刺苦草、穗花狐尾藻的相对生长速率、分枝数、最大株高、叶绿素a、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶的指标变化,研究沉水植物在基底和氨氮条件双因素变化下的响应情况。结果表明,黑藻、刺苦草、穗花狐尾藻的最大氨氮耐受浓度分别为2.69、4.69、2.69 mg/L。基于各沉水植物的生长速率变化情况,除黑藻在中浓度氨氮条件下生长速率不及淤泥组外,黄土组沉水植物适应氨氮胁迫的能力都更强。不同基质下同种植物在不同氨氮浓度水体中的叶绿素a含量整体呈现先升高后下降的趋势,且同一浓度下不同基质组无明显差异。同种基质条件下,黑藻和穗花狐尾藻在中浓度氨氮条件以下,SOD指标变化不显著,刺苦草呈现先上升后下降的趋势。淤泥和黄土环境下,不同氨氮浓度对黑藻CAT指标都无显著影响。