钝顶螺旋藻在不同光照条件下的放氧特性

钝顶螺旋藻在持续照光和中等频率 (0.01~20 Hz) 的光/暗交替照光下的放氧特性对光生物反应器的设计和操作具有重要意义。构建了一套可实现光/暗交替的光生物反应器系统对此进行研究,结果显示：根据与放氧速率的关系,可以将光强分为4个区：光限制区 (0~335 μmol/(m2·s)),过渡区 (335~875 μmol/(m2·s)),光饱和区 (875~2 775 μmol/(m2·s)) 以及光抑制区 (2 775 μmol/(m2·s)以上)。提高光/暗频率能否提高微藻光合速率取决于所采用的光强和     

厌氧氨氧化膨胀床反应器的运行性能

试验研究了以竹炭为载体的厌氧氨氧化膨胀床反应器的运行性能.接种反硝化污泥,用模拟废水可成功启动该反应器:运行至144 d时,容积总氮去除率达到3.02 kg N/m3/d.这是国内文献报道的最高水平.动力学分析表明.这种反应器的最大容积总氮去除率可迭12.77 kg N/m3/d.具有很大的脱氮潜能.反应器的启动过程可分为菌体自溶、活性延滞和活性提高三个阶段.与此相应,污泥性状也从黄褐色絮状污泥变为棕灰色颗粒污泥和红色颗粒污泥.红色颗粒污泥以杆茵和球菌为主.厌氧氨氧化活性可达0.56mg TN/(mgprotein)/h,它们是反应器厌氧氨氧化功能的主要承载者.     

一种用于微藻培养的新型板式光生物反应器

微藻的闪光效应可以大幅提高微藻的光效率,提高微藻产量。通过在传统的板式光生物反应器中加入斜挡板以增强微藻的闪光效应。以小球藻为模型藻种,考察了新型板式光生物反应器内不同光强和不同进口流速对小球藻生长速率和光效率的影响。结果表明,当进口流速为0.16 m/s时,随着光强的提高,小球藻的细胞浓度逐渐增加,光效率逐渐降低;在500μmol/(m2·s)的光强条件下,小球藻细胞浓度和光效率均随着进口流速的提高而增加。新型板式光生物反应器内小球藻的细胞浓度比传统板式光生物反应器提高了39.23%,表明在传统板式光生物反应器内加入斜挡板可有效增强微藻的闪光效应。     

氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌的混合培养及其在MFC生物浸出中的应用初探

通过向9K培养基中添加单质硫和Fe SO_4·7H_2O两种能源物质,从好氧膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)污泥中分离富集氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans,T.t)和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,T.f)的混合母液。采用以磁黄铁矿为能源物质的培养基对富集微生物进一步驯化培养后,将其接种在双室微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)反应器阳极室进行生物浸矿,从反应器产电和电化学分析两方面探究其运行性能。结果表明,富集微生物在磁黄铁矿培养基中培养18 d后,菌液中p H降低至0.98±0.01,Fe~(3+)、SO_4~(2-)浓度分别达到(138.6±10.06)mmol/L、(133.26±2.28)mmol/L;MFC反应器峰值电压达到(126.67±7.02)m V,最大功率密度75.88 m W/m~2。     

折流元件对环流反应器性能影响及用于苏云金茅杆菌发酵的效果

本文讨论了折流元件对环流反应器的流体力学性能的影响及用作生物反应器的研究结果。实验是在外筒规格Φ0 .2 19( 0 .2 10 )× 1.6m ,内筒规格Φ0 .153( 0 .150 )× 1m反应器内进行的 ,材质为不锈钢 ,括号内表示的是导流筒的内径。内筒装有具有强化传递过程作用的折流元件。BT发酵实验表明折流元件可改善环流反应器的发酵性能。将研究结果放大到 2 0m3的气升式环流反应器中 ,与工厂同等规模的搅拌式发酵罐相比 ,在完全省去搅拌功耗又不增加无菌空气用量的条件下 ,发酵液毒力效价高于在机械搅拌式发酵罐内的发酵结果约 10 %并且节电 30 %以上。     

同步厌氧生物脱氮除硫工艺性能的研究

研究了同步厌氧生物脱氮除硫工艺的性能。该工艺具有很高的硫化物和硝酸盐转化潜能,稳态运行时的容积硫化物去除率和容积硝酸盐去除率分别为3.73kg/(m3.d)和0.80kg/(m3.d);能够耐受580mg/L的硫化物浓度和110mg/L的硝酸盐浓度,适宜浓度分别为280mg/L和67.5mg/L;能够耐受较高的水力负荷,适宜的水力停留时间为0.13d,反应器运行性能会因缩短水力停留时间而突发性恶化。     

氧对膜生物反应器短程硝化的影响

为了研究膜生物反应器的短程硝化性能以及氧对短程硝化的影响,通过对比耗氧率和供氧率,提出了膜生物反应器短程硝化的控制优化建议。在膜生物反应器硝化过程中,DO小于1 mg/L开始出现亚硝氮积累;DO降到0.5 mg/L,出水氨氮浓度与亚硝氮浓度之比接近1∶1;DO调控在0.5-1 mg/L范围内,有利于前置硝化反应器与后续厌氧氨氧化反应器衔接。膜生物反应器中污泥浓度可达20 g/L,耗氧能力可达19.86 mg O2/(L·s),但最大供氧能力仅为0.369 mg O2/(L·s),供氧成为反应器运行的制约瓶颈,"低DO高流量"曝气是继续提高短程硝化效能的控制策略。     

适于制造不饱和脂肪酸的油滴反应器

日本油脂公司筑波研究所研制成适用于脂肪酶反应的生物反应器。这是一种利用分散板的反应器。用它进行酶反应的效率与膜反应器相同,而且设备更易放大。该公司打算把它应用于已投产的不饱和脂肪酸等产品以及在附加价值高的油脂类物质的制造中,以实现工业化。在实验室规模上已证明它的性能良好,现正以直径7cm×1cm的反应器行试验。预料工业上的反应器规模是直径1m×高6—7m。     

VERO细胞生物反应器放大培养初探

目的:研究用生物反应器放大进行Vero细胞微载体培养,实现生物反应器之间Veto细胞放大培养.方法:5L微载体生物反应器以10g/L微载体浓度培养Vero细胞,96h时经漂洗、消化、接种于30L微载体生物反应器,实现放大后的30L微载体生物反应器细胞怏速增殖,期间对不同时期的微载体细胞进行细胞计数、细胞代谢分析和形态观察.结果:5L生物反应器细胞经过96h灌注培养,平均细胞密度达到7.81×10~6cells/mL.5L微载体细胞放大到30L微载体生物反应器,平均细胞收获率为32.3%;放大到30L生物反应器后经过144h培养,细胞密度达到9.19×10~6cells/mL;放大后的细胞代谢途径依然以葡萄糖氧化代谢乳酸为主.结论:生物反应器由5L到30L进行Veto细胞放大培养是可行的.     

亚硝酸盐型同步厌氧生物脱氮除硫工艺的运行性能

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器研究了亚硝酸盐型同步厌氧生物脱氮除硫工艺的性能。该工艺具有很高的硫化物和亚硝酸盐转化潜能,最大容积硫化物去除率和容积硝酸盐去除率分别为13.4kg/(m3·d)和2.3kg/(m3·d);所能耐受的最大进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别为880mg/L和252.7mg/L;最适进水硫化物和亚硝酸盐浓度分别为460mg/L和132.3mg/L,最适水力停留时间为4h。硫化物和亚硝酸盐的表观半抑制浓度分别为403.9mg/L和120.8mg/L,两者之间的联合毒性为拮抗作用。     

一次性生物反应器悬浮培养HEK293细胞生产Ad-IFNγ的工艺

腺病毒载体是极具发展前景的基因治疗载体之一,为获得一条新型腺病毒规模化生产工艺,研究采用5 L振荡激流式一次性生物反应器悬浮培养HEK293细胞来生产重组腺病毒载体。细胞经种子链逐步扩增后,接种至AP10生物反应器,采用CD293无血清培养基流加培养悬浮HEK293细胞,细胞密度达约2.0×106个/m L时,以30 MOI(Multiplicity of infection)感染重组Ad-IFNγ(Recombinant adenovirus-interferon gamma),48 h后收获细胞,3次冻融裂解离心收获上清病毒粗产品。采用壳蛋白免疫法快速测定粗产品滴度。结果表明,采用振荡激流式一次性生物反应器,流加HEK293细胞悬浮培养6 d,密度可达2.0×106个/m L,Ad-IFNγ粗产量达1.49×1013 IFU(Infectious unit),单细胞包装量达3 800 IFU/cell。采用阴离子交换层析法纯化重组腺病毒,回收率35.9%。建立了利用5 L激流式一次性生物反应器悬浮培养HEK293细胞生产重组腺病毒载体Ad-IFNγ的初步工艺。     

Anammox反应器启动前后微生物群落结构差异性

接种A^2/O回流污泥启动Anammox-UASB反应器,研究了上升流速对系统脱氮性能影响,利用高通量测序对反应器中微生物群落结构变化进行了研究。结果表明,历时35 d成功启动Anammox反应器。上升流速升高可以明显促进脱氮效果,在最佳上升流速为1.14 m/h时TN去除率达84.74%,去除速率高达0.766 gTN/(L·d)。高通量分析表明,Anammox污泥群落Alpha多样性较接种污泥明显减少,Anammox污泥中的Anammox菌主要为Candidatus Jettenia和Candidatus Brocadia两个属,同时检测到大量的其他脱氮微生物菌属,系统中这些脱氮微生物的大量增值使系统脱氮能力逐步提高。     

气提式内循环硝化反应器运行性能的研究

气提式内循环反应器具有很好的生物硝化性能,能承受高进水氨浓度（78.49mmol/L）,具有高容积转化效率（163.18 mmol/L·d）,运行性能稳定（氨去除率保持在94.42%以上）。在气提式内循环反应器的运行过程中,可产生硝化颗粒污泥。颗粒污泥开始出现的时间约为45d,颗粒污泥的粒径平均值0.83 mm,沉降速度55.53m/h,氨氧化活性0.95mmol (NH⁺₄-N)/g(VS)·d。硝化颗粒污泥也具有厌氧氨氧化活性,氨氧化速率0.23mmol (NH⁺₄-N)/g(VS)·d,亚硝酸还原速率0.24mmol (NO^-₂-N)/g(VS)·d。     

中试厌氧氨氧化反应器的启动与调控

研究了中试厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)反应器的启动性能。结果表明,以硝化反硝化污泥、短程硝化污泥、厌氧絮体污泥和厌氧颗粒污泥混合接种,经过255d的运行,可在常温下(5oC～27oC)成功启动中试Anammox反应器,反应器的基质氮去除速率可达1.30kg/(m3·d)。厌氧氨氧化是致碱反应,厌氧氨氧化成为反应器内的主导反应后,进水pH宜控制在厌氧氨氧化适宜范围的偏低水平(6.8左右)。亚硝酸盐既是Anammox菌的基质,也是抑制剂,控制进水亚硝酸盐浓度(13～36mg/L)有助于厌氧氨氧化反应。菌种是生物反应器的功能之源,向中试装置投加少量厌氧氨氧化污泥(投加比2%),可大大加速中试Anammox反应器的启动进程。     

降解苯胺和氯苯胺类污染物好氧污泥颗粒化及微生物种群结构分析

以序批式气提生物反应器(SABR)为平台,研究了苯胺和氯苯胺类有毒有机废水处理过程好氧污泥颗粒化。结果表明,通过缩短污泥沉降时间、逐步提升目标污染物进水负荷,反应器连续运行3个月,最终在污泥沉降时间5min、COD负荷1.0~3.6kg/(m3.d)、苯胺和氯苯胺负荷1kg/(m3.d)条件下实现污泥颗粒化,COD、苯胺和氯苯胺去除率分别稳定在90%、99.9%以上;获得的成熟好氧颗粒粒径在0.45~2.5mm,SOUR稳定在150mgDO/(gVSS·h)以上,颗粒污泥EPS中PN含量为28.0±1.9mg/gVSS,PN/PS比值为6.5mg/mg,苯胺类比降解速率达0.18g/(g·d);应用PCR-DGGE分子指纹图谱技术分析了稳定运行的颗粒化反应器内好氧污泥微生物种群结构,结果表明好氧颗粒内主要细菌分属β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria及Flavobacteria等类群,优势菌为Pseudomonas sp.、Flavobacterium sp.;与已获得的降解氯苯胺好氧颗粒相比,苯胺存在下培养获得的好氧颗粒污泥微生物菌群结构更为丰富。     

固定化生长酵母连续生产酒精的研究中间试验报告

造粒器与柱式生物反应器成—封闭系统,采用正交试验确定的最适固定化条件,以海藻酸钙凝胶法进行细胞固定化,连续造粒,在反应器中完成固定化。固定化酵母在反应器中通气培养20小时左右,凝胶球细胞数达2×10~9/me,其增长速度比传统工艺自然细胞快10倍。固定化生长细胞用于生物反应器连续发酵甜菜糖蜜酒精,酒精生产能力为22.1—23.67g/L凝胶球/小时,为传统工艺酒精生产能力的10倍。停留时间为3小时。反应器系统由两个0.7KL柱式反应器和1个0.8KL成熟醪接收器组成。发酵周期由传统工艺的20小时左右,缩短为4小时,酒精含量为8.5—9.0％(V/V),对1.2号反应器的动态变化及其在发酵中的作用进行了系统研究,糖蜜中可发酵糖75％的转化是在1号反应器中完成的。     

肋螺距对管式微藻反应器光暗循环性能的影响

对一种新型带螺旋肋的光生物反应器进行数值模拟,采用粒子追踪模型模拟微藻在反应器中的运动情况,分析微藻细胞经历的光暗循环频率f_(av)、反应器光暗循环强化效率η随螺旋肋螺距P_s的变化情况。结果表明,随着P_s的增加,f_(av)、η出现峰值。f_(av)在P_s=400mm的反应器中最大,为0.5794Hz;η的峰值则出现在P_s=800mm的反应器中。分析发现,在0.5m/s的进口速度下,P_s=400mm、600mm、800mm时,螺旋肋的存在对提高f_(av)有正面作用,P_s=200mm、1000mm时,螺旋肋的存在限制了f_(av)的提高。可通过调整螺旋肋的结构参数达到对流场的调整,从而改变微藻所受光暗循环的情况。     

固定载体卧式厌氧反应器处理糖蜜废水的快速启动

为高效处理高浓度有机废水而设计了固定载体卧式厌氧反应器R1和R2, 它是厌氧折流板反应器(ABR)的改进, 以活性炭纤维作为生物膜载体固定并充当反应器的折流板, 在实验室规模上对R1和R2处理糖蜜废水进行快速启动运行。HRT和ORL是影响R1和R2稳定高效运行及启动的2个重要工艺参数。实验证明: HRT为2 d时, 反应器运行最佳。在第30天时, R1的COD去除率达到84.88%, R2达到81.72%。随着进水ORL由1.25 kg/(m3·d)提升到10 kg/(m3·d), 沼气容积产气率由0.35 L/(L·d)逐渐增加到4.98 L/(L·d)。进水pH值为3.9?4.5之间, 整个启动运行过程中, 未调节pH值, R1和R2的出水pH值均在6.7?7.6之间, 2个反应器均有较强的抗酸能力, R1的pH波动更为平缓。在整个实验过程中, 污泥流失量小, 没有发生堵塞现象, 在处理酸性高浓度有机废水时, 2个反应器均表现出较强的抗负荷冲击能力。     

利用PCR-DGGE分析有机物对厌氧氨氧化菌群的影响

为了研究有机物对Anammox菌群的影响,以及微生物与脱氮的关系,为工艺改进提供依据。使用SBR厌氧氨氧化反应器,从反应器不同TOC/NH_4~+-N阶段采集活性污泥样品,利用聚合酶链式反应—变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分析了样品中微生物种群结构。结果表明反应器中主要微生物包含变形菌门(Proteobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和绿菌门(Chlorobi);其中变形菌门(β-变形菌和γ-变形菌)为优势菌群。TOC/NH_4~+-N从0逐渐增加至2.0的过程中,反应器中的反硝化菌(变形菌门)不断增长,Anammox菌群在TOC/NH_4~+-N为0.4阶段得到最大程度的富集,此时反应器内部微生物多样性也最高;随着有机物含量增加,Anammox菌生长受到严重抑制,反应器微生物物种多样性也逐渐下降。荧光定量(qPCR)分析表明Anammox菌含量从1.30×10~(11) copies/mL下降至3.18×10~9 copies/mL,而DB含量从1.57×10~9copies/mL增加至3.74×10~(10) copies/mL。说明随着C/N的增加,反应器脱氮能力逐渐从Anammox过渡到反硝化过程。通过测定反应器内壁附着污泥,还发现其微生物丰度和含量均高于同时期反应器内部活性污泥样品,推测厌氧微生物菌群更适宜在静态基质生长。     

实验室模拟高负荷SPAC厌氧反应器运行

采用模拟废水, 对新型高负荷螺旋式自循环(Spiral automatic circulation, SPAC)厌氧反应器的运行性能进行了实验室模拟研究。结果表明: 在30oC, 水力停留时间(HRT)为12 h, 进水COD浓度从8000 mg/L升至20 000 mg/L的条件下, 反应器的COD去除率为91.1%~95.7%, 平均去除率为93.6％。在进水浓度为20 000 mg/L, HRT由5.95 h缩短至1.57 h的工况下, COD去除率从96.0%降低至78.7%, 反应器达到最高容积负荷率306 g COD/(L·d), 最大容积COD去除率240 g/(L·d), 最高容积产气率131 L/(L·d)。该反应器对基质浓度的连续提升具有良好的适应能力。进水COD浓度由8000 mg/L提升至20 000 mg/L时, 出水COD浓度一直处在较低水平(平均为852?mg/L), 容积COD去除率和容积产气率分别提高162%和119%。该反应器对HRT的连续缩短也有良好的适应能力。HRT由5.95 h缩短至1.57 h时,反应器容积COD去除率和容积产气率分别升高191%和195%。