pH值和溶氧控制策略对使用肥料或废水作为营养来源的试点规模微藻种群的性能的影响

科学领域:

• * 生物技术和生物化学工程
• * 水生和环境科学
• * 微藻种植和过程优化

背景情况:

• * 溶解氧 (DO) 和pH是成功培养微藻的关键,可控制的因素.
• *优化控制策略对于提高大型系统中的生物质生产率至关重要.
• *以前的研究通常集中在单个变量控制上,因此需要对综合的DO和pH控制进行比较分析.

研究的目的:

• * 为了比较不同的pH和DO控制策略在试点规模的微藻道赛道反应堆中的有效性.
• * 评估营养来源 (淡水与废水) 对控制战略绩效的影响.
• * 评估与各种控制算法相关的生物质生产率和能源需求.

主要方法:

• * 两个80平方米的赛道反应堆在半连续模式下运行 (稀释速率为0.2天-1).
• *对比了pH和DO的开启-关闭,PI,基于事件和无控制策略,最初优先考虑pH.
• *修改了气体扩散器配置,并实施了独立的开关策略,以加强DO控制.

主要成果:

• * 基于事件的控制在淡水系统中优越;在废水系统中没有发现显著差异.
• *最初优先考虑pH而不是DO的策略导致DO去除不满意,特别是在淡水系统中.
• * 独立的开启启动策略与改进的质量转移在两个系统中都提高了高达20%的生产率.

结论:

• *针对pH和DO的优化,独立的开关控制策略显著提高了微藻生物质生产率.
• * 控制策略的选择受营养源的影响,废水系统的敏感性较小.
• *详细的能源需求分析为实施控制策略的经济可行性提供了关键数据.