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关键词： 膜生物反应器   原位氧化清洗   胞外组分   生物膜污染   生物絮凝  

摘要： 膜生物反应器(MBR)的膜污染问题严重制约了该工艺进一步快速的商业化推广,全面认识NaClO原位氧化清洗对MBR生物膜污染的影响,对于开发新型膜清洗技术及MBR工程优化具有重要意义。本文从微生物胞外关键组分空间分布角度综述了NaClO原位清洗对生物膜污染及生物絮凝的影响,并探讨了生物絮体重构机制及强化生物絮凝的相关措施。最后,本文从减缓膜污染的角度,对该领域未来的研究方向进行了论述。

关键词： MABR   生物脱氮   膜材料  

摘要： 膜曝气生物膜反应器(MABR)在废水生物脱氮领域具有广阔的应用前景。本文初步分析了该系统的基本原理,简要介绍了膜材料的类型和组件结构,回顾了该系统在硝化/短程硝化-反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化和甲烷型反硝化等方面的研究现状。未来研究应关注经济耐用型膜材料的研发、微观机理的研究和新型工艺的探索,为MABR的工程化应用提供支撑。

关键词： 膜生物反应器   微生物燃料电池   电耦合膜生物反应器   膜污染   电化学   导电膜  

摘要： 针对膜生物反应器(MBR)长期运行过程中的膜污染问题,阐述了MBR膜污染的成因及影响因素,分析了电耦合膜生物反应器(EMBR)减缓膜污染的机理,介绍了导电膜耦合EMBR和自生电场对膜污染的抑制作用。分析表明:EMBR可以通过电渗、电泳、电氧化、群体淬灭等电化学作用原位控制膜污染;微生物燃料电池(MFC)的自生电场应用于EMBR,在减缓膜污染的同时以电能的形式回收部分能量;导电膜的应用优化了EMBR结构,自生电场的MFC-MBR耦合工艺具有较好的应用前景。

关键词： 合成气   发酵   乙醇   生物反应器   传质  

摘要： 采用合成气生物发酵法制乙醇具有反应条件温和、产物选择性高、原料来源广泛、低碳可持续发展等优势,是一种具有前景的可再生能源新型生产工艺。文章综述了合成气发酵法制乙醇的微生物种类及对应的适宜操作条件,分析了合成气发酵法制乙醇的Wood-Ljungdahl代谢途径;总结了合成气的广泛来源;分析讨论了过程工艺参数如合成气组成及压力、pH、温度、培养基组分、气液传质对合成气发酵的影响;指出合成气发酵法制乙醇面临的底物传质性能差、乙醇收率低等关键问题,比较了典型反应器在传质方面的差异,归纳了传质强化方法;总结了合成气发酵法制乙醇的工业化进展,并提出了未来的发展方向。

关键词： 自养反硝化   微生物燃料电池   pH值   基质浓度   电导率   外接电阻  

摘要： 利用微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)装置耦合零价铁脱氮和生物阴极,研发基于铁阳极的新型生物脱氮技术,可有效避免脱氮过程中外源有机物的添加,降低污水处理成本,减少二次污染.本文以MFC装置为平台,零价铁为阳极,附着生物膜的碳刷为阴极,组成零价铁自养反硝化装置.在控制变量的条件下,采用单因素试验法探究不同起始pH(5~9)、不同外接电阻(50~2000Ω)、不同阴极电导率(0~232g·L^(-1))和不同起始基质浓度(42~800 mg·L^(-1))对零价铁自养反硝化效能和MFC产电性能的影响.结果表明,以脱氮作为首要目标,产电作为次要目标时,零价铁生物自养反硝化体系最佳起始pH为7,最佳起始硝氮浓度为200 mg·L^(-1),最佳阴极电导率为添加116 g·L^(-1),最佳外接电阻为1000Ω.对自养反硝化效能影响因素的探究将有助于优化反应条件,探明碳阴极生物脱氮过程的主要干扰因素,提升生物自养反硝化技术效能.

关键词： 丁酸   化学合成   生物合成   丁酸梭菌   生物反应器   电发酵  

摘要： 丁酸是一种挥发性短链脂肪酸,无色油状液体,具有刺激性及难闻的气味。在自然界中天然丁酸来源比较广泛,主要由各种厌氧梭菌产生。丁酸及其衍生物广泛应用于化工、食品、饲料、医药等各个领域。随着大量研究的进行,人们对丁酸的化学和生物合成机制的了解逐渐深入,然而天然的丁酸及其衍生物不能完全满足社会需要,因此构建非天然丁酸及其丁酸衍生物成为研究的热点。文章介绍了丁酸的两种化学合成法及其技术路线和3种生物制备丁酸的方法;介绍了丁酸在饲料添加剂、食物调味品、化学制造业以及医药领域的应用进展情况,最后展望了丁酸及其衍生物的环保、产量大、纯度高的制备技术,以及更加广泛的应用前景。

关键词： 有机垃圾渗滤液   过滤通量   厌氧膜生物反应器   厌氧消化   膜污染  

摘要： 考察厌氧膜生物反应器(AnMBR)在依次改变膜过滤通量[7 L/(m^(2)·h)、6 L/(m^(2)·h)、5 L/(m^(2)·h)、4 L/(m^(2)·h)]运行下处理实际有机垃圾渗滤液的膜过滤性能,分析了膜污染后污染物阻力分布状况。在水力停留时间(HRT)为10 d、固体停留时间(SRT)为100 d、有机负荷(OLR)为5~6 g-COD/(L·d)的条件下运行104 d。实验结果显示,化学需氧量(COD)的去除率可以达到90%~93%,过滤通量增加后压缩泥饼层使COD去除率有所提高。在初始通量为6 L/(m^(2)·h)下实现了较好的过滤性能,增加通量至7 L/(m^(2)·h)后不可逆污染会快速形成,即使通量再降低至5 L/(m^(2)·h),甚至4 L/(m^(2)·h)后,膜过滤性能仍较差。通过膜清洗测定过滤阻力分布,结果显示泥饼层阻力占总阻力的52%,是造成膜污染的主要因素。降低运行通量对不可逆污染恢复效果差,需及时进行化学清洗,可通过分析膜污染特征调整清洗策略,优化试剂使用量。

关键词： 油橄榄   Olea europaea   生根率   穴盘   轻基质   扦插  

摘要： 为了突破油橄榄(Olea europaea)育苗的季节限制,实现全天候扦插育苗,筛选出扦插育苗的最佳条件,采用智能温室高床“棚中棚”穴盘轻基质扦插育苗方法,选用油橄榄品种‘豆果’‘阿尔波萨纳’‘奇迹’进行试验,利用3-IBA(3-吲哚丁酸)不同质量浓度、不同基质的对比试验,结果表明:‘豆果’‘阿尔波萨纳’在基质为椰糠∶泡沫(体积比3∶1)和3-IBA浓度500 mg/L时,生根率最高可达到94%和97%;‘奇迹’在基质为椰糠∶泡沫(体积比3∶1)和3-IBA浓度1 000 mg/L时,生根率最高可达到93%。

关键词： 海绵填料   一体化生物反应器   活性污泥   硝化菌   快速启动   Ⅳ类水  

摘要： 以海绵填料为生物载体的MBio一体化生物反应器的快速启动为研究对象,通过补充活性污泥菌液、投加硝化菌剂,间歇进水逐级提高水量的方法进行了14天的调试。结果表明在进水水质指标COD_(Cr)=20~60 mg/L、NH_(3)-N=4~10 mg/L,水温18℃的低营养物质、低温条件下,实现出水的快速达标,平均出水浓度COD_(Cr)小于20 mg/L,NH_(3)-N小于2 mg/L,优于准IV类水的部分水质指标。

关键词： 生物人工肝   肝细胞   3D培养   增殖   规模化   生物反应器系统   实时在线  

摘要： 背景:如何在体外获得足够数量和质量的肝细胞,是生物人工肝临床应用亟待解决的核心问题。目的:对肝细胞体外3D规模化扩增培养体系的主要研究内容进行综述,总结了当前主要的肝种子细胞来源、3D培养方法、生物反应器系统以及培养过程关键指标实时在线监测的进展和局限,并对自动化、智能化生物反应器系统进一步发展进行展望。方法:由第一作者检索Web of Science核心数据库、ScienceDirect、EI、PubMed以及中国知网数据库,英文检索词为:"hepatocyte,3D culture,proliferate,bioreactorsystem,monitor andcontrol",中文检索词为:"肝细胞、3D培养、增殖、生物反应器系统、监测和控制"。文献检索时间范围为2005年1月至2021年3月,文献的类型包括研究原著、综述和荟萃分析,最终筛选出93篇文献进行综述。结果与结论:(1)目前肝种子细胞来源、3D培养方式、生物反应器系统构建以及关键生化指标实时在线监测方法等方面的研究均取得了一定进展,为进一步构建肝细胞体外3D规模化培养体系奠定了坚实的基础。(2)人肝癌细胞系、永生化肝细胞、干细胞分化及其他来源的肝细胞均能在体外培养增殖并进行肝功能表达,其中干细胞分化和直接重编程得到的肝细胞样细胞具有成熟肝脏细胞类似的细胞形态、功能和基因表达谱特征,在未来有更大的应用前景。(3)3D悬浮培养在培养密度、传质效率方面表现优异,且具有易于放大、接种和取用方便等优点,是肝细胞体外3D培养方式的主要发展方向。(4)现有的生物反应器系统虽然能实现肝细胞体外培养扩增,但自动化程度低,且缺乏对关键生化指标进行实时在线检测方法;此外,当前这几方面的研究相互融合程度低,也制约了肝细胞体外3D规模化培养体系的进展。(5)未来的研究重点是结合不同来源的肝种子细胞的生长特性,选择适合培养方式,以建立培养过程中的关键参数实时在线监测方法,从而构建高度自动化和智能化生物反应器系统,最终实现肝细胞体外规模化制备。