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推流方式对微藻光生物反应器处理养猪废水的影响

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中国给水排水 2023年第21期39卷 7-12页

作者：肖海文刘艺翟俊李海星陶光卿雷雨田重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045

探讨微藻光生物反应器处理养猪废水的运行方式对开发可资源回收、低成本的畜禽养殖废水处理技术具有重要意义。为此,通过试验考察了处理实际养猪废水时,日推流时长和推流流速对廊道式微藻光生物反应器启动、藻液生物量浓度和污染物去除... 详细信息

探讨微藻光生物反应器处理养猪废水的运行方式对开发可资源回收、低成本的畜禽养殖废水处理技术具有重要意义。为此,通过试验考察了处理实际养猪废水时,日推流时长和推流流速对廊道式微藻光生物反应器启动、藻液生物量浓度和污染物去除效果的影响,探讨了最佳推流运行方式。结果表明,全天24 h连续推流可促进反应器快速启动;低流速(0.062 m/s)、白天12 h间歇推流可让反应器获得最大的藻液生物量和最佳处理效果;推流流速和日推流时长越大,COD去除率就越高;仅在白天推流且流速较低时,反应器也能保持较高的氨氮去除率;而推流流速越小、日推流时长越短,总磷去除率就越高。

关键词：养猪废水微藻光生物反应器推流流速推流时长

废水处理耦合高效固碳的微藻光生物反应器研究进展

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给水排水 2022年第S2期48卷 600-606页

作者：由晓刚周雪飞杨黎彬张亚雷同济大学环境科学与工程学院上海200092 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

在碳达峰、碳中和的背景下,我国将逐渐从高碳经济转向低碳经济,并最终实现零碳经济社会体系。微藻既可以通过生产生物质能源的方式实现碳减排,又能以生物固碳的途径助力碳中和,展现出巨大的市场发展潜力与社会环境效应。在实现微藻规模... 详细信息

在碳达峰、碳中和的背景下,我国将逐渐从高碳经济转向低碳经济,并最终实现零碳经济社会体系。微藻既可以通过生产生物质能源的方式实现碳减排,又能以生物固碳的途径助力碳中和,展现出巨大的市场发展潜力与社会环境效应。在实现微藻规模化培养以及高效固碳的过程中,微藻光生物反应器(PBR)发挥着至关重要的作用。目前,虽有大量不同结构的微藻PBR已被研发出来,但能真正高效固碳和微藻规模化培养的PBR并不多,其主要挑战在于如何同时降低微藻PBR的制造、培养、采收成本以及提高微藻固碳能力和生物质产量。综述了不同微藻PBR的基本结构及其优缺点,同时对该领域最新发展及未来发展趋势进行简述,以期为微藻的废水处理和高效固碳提供参考借鉴。

关键词：碳中和微藻光生物反应器生物固碳废水处理

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不同泥藻接种比的光生物反应器中细菌种群

环境科学与技术 2023年第7期46卷 23-30页

作者：蔡丽云生态安全与水环境健康福建省高校重点实验室福建漳州363105 厦门大学嘉庚学院环境科学与工程学院福建漳州363105

光生物反应器(PBR)在处理实际废水时,形成的微藻-细菌群落仅依靠光合充氧就能高效去除废水污染物。然而,目前对不同接种比下的微藻-细菌群落组成仍知之甚少。为了研究不同接种比下的PBR中稳定的细菌种群结构,将污水处理厂的活性污泥和... 详细信息

光生物反应器(PBR)在处理实际废水时,形成的微藻-细菌群落仅依靠光合充氧就能高效去除废水污染物。然而,目前对不同接种比下的微藻-细菌群落组成仍知之甚少。为了研究不同接种比下的PBR中稳定的细菌种群结构,将污水处理厂的活性污泥和藻类按不同比值接种至PBR中,以实际生活污水为营养来源,进行菌藻共培养,利用高通量测序技术分析PBR中微生物群落组成和相对丰度。结果发现∶泥藻接种比会影响PBR中的细菌多样性和种群结构,变形菌门、蓝细菌门和厚壁菌门为各PBR中的优势菌门。光合细菌、产氧蓝细菌和化能异养菌能共生于PBR中,使其获得较优的营养物质去除率,不同接种比的PBR对NH_(3)-N的去除率均在90%以上,同时在泥藻接种比为0.3∶1和0.76∶1(泥/g∶藻/g)的PBR中,光合细菌、蓝细菌和微藻光合作用导致的pH上升会引起一些功能性细菌,如硝化螺旋菌Nitrospira的缺失,从而导致NO_(2)^(-)-N积累。初始泥藻接种比为1.3∶1的PBR中,微生物种群结构最丰富,尤其是γ-变形菌纲、异球菌纲、硝化螺旋菌纲等微生物的丰度增加。

关键词：泥藻接种比光生物反应器细菌种群生活污水

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空间微藻光生物反应器研究进展

载人航天 2022年第5期28卷 704-710页

作者：王超毛瑞鑫唐永康张震艾为党郭双生河北工程大学园林与生态工程学院邯郸056038 中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室北京100094

微藻发挥大气平衡调控和食物稳定性供给等生保功能需要依靠光生物反应器。以受控生态生保系统中微藻生物部件应用为目标,综述了国内外开展的微藻空间搭载试验结果,就空间环境条件对微藻培养的影响进行了分析,介绍了Arthrospira-B、PBR@... 详细信息

微藻发挥大气平衡调控和食物稳定性供给等生保功能需要依靠光生物反应器。以受控生态生保系统中微藻生物部件应用为目标,综述了国内外开展的微藻空间搭载试验结果,就空间环境条件对微藻培养的影响进行了分析,介绍了Arthrospira-B、PBR@LSR和水生生物二元生态系统3种空间微藻光生物反应器的研究成果,并对今后需要解决的关键技术进行展望。

关键词：受控生态生保系统微藻空间飞行实验光生物反应器

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光生物反应器内传递及转化过程的熵产率分析

工程热物理学报 2016年第3期37卷 573-580页

作者：曹刚黄云廖强付乾朱恂低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆大学工程热物理研究所重庆400044

熵产率分析在能量转化系统的优化中有着广泛的应用,本文利用熵产率分析探究了光合细菌生物膜反应器运行条件的方法,通过模拟得出了光合细菌生物膜反应器内光合细菌葡萄糖消耗速率和氢气生成速率以及产氢过程中流动、传热、传质等因素引... 详细信息

熵产率分析在能量转化系统的优化中有着广泛的应用,本文利用熵产率分析探究了光合细菌生物膜反应器运行条件的方法,通过模拟得出了光合细菌生物膜反应器内光合细菌葡萄糖消耗速率和氢气生成速率以及产氢过程中流动、传热、传质等因素引起的熵产率,分析了培养液流速、温度、底物初始浓度等运行条件对熵产率大小和反应速率的影响,最后提出了一个评价光生物反应器性能的方法——单位氢气生成速率熵产率最小,并以此为原则对反应器的运行条件进行优化,得到反应器的最佳运行条件为:培养液入口温度为30℃、流量为70 mL·h^(-1)、葡萄糖浓度为70 mol.m^(-3)。

关键词：光生物反应器传热传质不可逆性熵产率

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封闭式光生物反应器中微藻生长的建模与控制

江西师范大学学报（自然科学版） 2023年第4期47卷 342-349页

作者：尹洪位卢星宏周天寿徐州工程学院数学与统计学院江苏徐州221111 南昌新生生物科技有限公司江西南昌330096 中山大学数学学院广东广州510275

如何取得最大生产效果是光生物反应器控制领域的一个关键且未完全解决的问题.该文首先把在本项目设计的光生物反应器中的微藻生长这一复杂问题抽象为一个3-状态动力学模型,然后通过模型分析显示:存在光照和温度的某种联合效果,使得微藻... 详细信息

如何取得最大生产效果是光生物反应器控制领域的一个关键且未完全解决的问题.该文首先把在本项目设计的光生物反应器中的微藻生长这一复杂问题抽象为一个3-状态动力学模型,然后通过模型分析显示:存在光照和温度的某种联合效果,使得微藻生长率达到最大,并导出了取得这种最大生长率的光照强度和温度必须满足的一个约束条件,即一个非线性代数方程.进一步显示:假如光照和温度的联合影响函数可以近似解耦,则当光照强度弱于或强于某个光照饱和度时,可以分别通过升温或降温的补偿办法来取得最大的生长率.该模型可以作为理解在光生物反应器中微藻生长控制的第1步,且所得结果有利于设计高效的、智能控制的光生物反应器.

关键词：光生物反应器微藻生长数学建模光照温度

微藻光合固碳技术及相应光生物反应器的研究进展

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低碳化学与化工 2023年第5期48卷 95-102页

作者：汪晨孙进童赵长宁刘偲嘉叶璟侯梅芳刘超男许文武上海应用技术大学化学与环境工程学院上海201418 上海应用技术大学生态技术与工程学院上海201418 上海应用技术大学轨道交通学院上海201418

社会经济与工业化飞速发展,导致二氧化碳(CO_(2))排放量与日俱增,温室效应日渐严重,碳减排已成为亟待解决的全球性环境问题。在常见的CO_(2)去除方法中,生物固碳技术具有经济、可持续和副作用最小的优势。其中,微藻固碳技术是通过微藻... 详细信息

社会经济与工业化飞速发展,导致二氧化碳(CO_(2))排放量与日俱增,温室效应日渐严重,碳减排已成为亟待解决的全球性环境问题。在常见的CO_(2)去除方法中,生物固碳技术具有经济、可持续和副作用最小的优势。其中,微藻固碳技术是通过微藻自身的光合作用机制实现固碳目的。微藻将CO_(2)转化为脂质、蛋白质等细胞组分,经进一步分离提取,可制成多种高附加值化工产品,全过程绿色、安全且稳定,对有效缓解全球温室效应意义重大。首先阐述了微藻光合固碳技术原理、优点,及其生物质资源在各领域的应用;然后对影响微藻固碳效率的因素进行了分析;最后总结了光生物反应器的研究现状,并对光反应器的设计优化和发展提出了建议。

关键词：微藻光合固碳 CO_(2)浓缩机制光生物反应器

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光生物反应器脱除空气中CO_2的模型研究

生物工程学报 2006年第5期22卷 821-828页

作者：程桂林程丽华周成旭张林陈欢林浙江大学化学工程与生物工程学系杭州310027 宁波大学海洋生物重点实验室宁波315211

微藻光生物反应器具有脱除空气中CO_2能力。从光生物反应器构型、进气流速、混合传质,及微藻光合/呼吸速率等方面,探讨气升式光生物反应器脱除空气中CO_2效果,提出了时间离散化和集中参数法两种分析方法。运用集中参数法建立了气升式柱... 详细信息

微藻光生物反应器具有脱除空气中CO_2能力。从光生物反应器构型、进气流速、混合传质,及微藻光合/呼吸速率等方面,探讨气升式光生物反应器脱除空气中CO_2效果,提出了时间离散化和集中参数法两种分析方法。运用集中参数法建立了气升式柱型光生物反应器脱除CO_2的数学模型,模拟了藻液中溶氧浓度(DO)、pH随时间的变化情况,及进气CO_2浓度影响,预测并验证了光照条件下出气CO_2、O_2浓度的变化趋势。模拟结果和实验数据基本吻合,所提出的模型对光生物反应器的优化设计、微藻的高密度培养,及CO_2去除能力预测具有参考意义。

关键词： CO2去除光生物反应器溶氧(DO)

菌藻-壳聚糖体系在光生物反应器中处理活性蓝X-BR染料废水研究

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菌藻-壳聚糖体系在光生物反应器中处理活性蓝X-BR染料废水研究

作者：侯勇博石河子大学

学位级别：硕士

菌-藻体系在污水处理过程中有处理效率高、启动时间快、微藻易于回收等优势,具有很好的应用前景,真菌-小球藻复合体系被证实可以去除废水中染料,但是经过长时间运行存在贴壁、出水安全性,稳定性不佳等问题。因此本文以Aspergillus ***-2... 详细信息

菌-藻体系在污水处理过程中有处理效率高、启动时间快、微藻易于回收等优势,具有很好的应用前景,真菌-小球藻复合体系被证实可以去除废水中染料,但是经过长时间运行存在贴壁、出水安全性,稳定性不佳等问题。因此本文以Aspergillus ***-2,*** XJK为基础,用于去除水体中活性艳蓝X-BR染料,通过添加壳聚糖,构建菌藻-壳聚糖体系,增强菌藻体系稳定性,提高出水水质,促进光生物反应器的有效运行。菌藻-壳聚糖体系的构建:通过优化添加顺序和添加量,构建的菌藻-壳聚糖体系,12h内对小球藻絮凝效率为99.58%,24 h内对活性艳蓝X-BR染料脱色率为98.81%。对菌藻-壳聚糖体系进行形貌分析、XPS、FITR表征,结果显示壳聚糖的加入,C–C、C–O、C=O、-NH等官能团含量发生变化,对培养基上清液进行EEM检测,结果显示可溶性蛋白信号增强,菌藻絮凝的增强可能和以上基团和可溶性蛋白的相对含量正相关。菌藻-壳聚糖体系稳定性研究:菌藻-壳聚糖体系在光照强度3300 Lux,曝气量1 L·min的条件下,在管式反应器中,通过每96 h补加100 mg·L模拟染料废水,考察体系脱色能力。结果显示加入壳聚糖后,水体中游离藻的量显著减少。该体系在第一、二循环后对染料去除率均在95%以上,对水中的COD可以有效去除,在第三、四循环脱色率降低至22.6%。菌藻-壳聚糖体系在3 L·min高曝气量下,对活性艳蓝X-BR的去除率仍在95%以上。说明壳聚糖的添加,可以有效提高体系的稳定性。光生物反应器的优化与放大:设计柱式光生物反应器,补充内置光源(光照强度3300 Lux)调整曝气方式为微孔曝气,增大径高比为1∶2。在1 L柱式光生物反应器中,菌藻-壳聚糖体系在12 h内对活性艳蓝X-BR染料的去除率达99.8%,将反应器放大到5 L时,12 h内活性艳蓝X-BR的脱色率仍在95%以上。通过壳聚糖的添加,可以提高小球藻的絮凝效率,菌藻-壳聚糖体系在对活性艳蓝X-BR染料的脱色过程中更加稳定。为菌藻-壳聚糖体系在实际废水处理中的应用奠定基础。

关键词：菌藻共生壳聚糖絮凝染料去除光生物反应器