硅橡胶膜生物反应器封闭循环连续发酵制造乙醇放大实验及该发酵系统的基本性能

设计构建了发酵罐体积为5 L,单张膜有效面积为0.08 m2的平板硅橡胶膜生物反应器封闭循环连续发酵系统,实验研究了该系统在长期运行过程中的发酵反应动力学参数和膜传质动力学参数等基本性能.当发酵罐中乙醇浓度在30～60 g·L-1时,得质量浓度为17% ～28%的冷凝渗透液.在连续运行中,细胞浓度维持在10～24.8 g·L-1,料液罐中葡萄糖浓度大约为30～50 g·L-1,乙醇的体积产率为2.33～3.99 g·L-1·h-1,膜的渗透通量和分离因子分别为800～1050 g·m-2·h-1和5.1～8.6. 在连续269 h运行中,得到乙醇1999 g,基质转化率为87.2%,碳回收率为89.5%,产生的废液量大约为传统间歇发酵过程的22.2%左右.     

硅橡胶膜生物反应器中乙醇发酵与渗透汽化的耦合

用硅橡胶膜生物反应器(SMBR)实验研究连续发酵-渗透汽化的耦合性能。发酵微生物采用酿酒干酵母,所用碳源为工业级葡萄糖。发酵过程由于产物抑制作用,在乙醇质量浓度达到73 g/L时趋于停滞,而耦合渗透汽化膜后,发酵罐内的乙醇质量浓度降低并维持在40 g/L,使发酵可以连续稳定地进行。在SMBR运行达到稳态后,乙醇的体积产率为4.02 g/(L.h)。发酵液中乙醇质量浓度维持在20~63 g/L,聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜的总渗透通量为1 220~800 g/(m2.h),分离因子为5~9.2。与传统发酵和分离相同进料质量分数的乙醇溶液相比,乙醇发酵和渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中能相互耦合并得到强化。与较小规模耦合系统(发酵体积1 L和2 L)比较,性能稳定良好。     

乙醇发酵与渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中的耦合强化

用硅橡胶膜生物反应器(SMBR)实验研究了发酵-渗透汽化的耦合性能。发酵微生物采用酿酒活性干酵母,所用的碳源为工业级葡萄糖。间歇发酵过程由于产物抑制作用在乙醇浓度达到90g稬-1时就趋于停滞,而经耦合渗透汽化膜分离后,发酵罐内的乙醇浓度迅速降低并维持在40g稬-1,且发酵在此浓度下可以连续稳定地进行。 在SMBR运行达到稳态后,乙醇的体积产率为1.5gL-1h-1。SMBR中所用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜由实验室自行制备,它能稳定分离含有酵母细胞的发酵液。当发酵液中乙醇浓度为92.7~49.5g稬-1时,PDMS复合膜的总通量为1490~1164g穖-2h-1,分离因子为6.9~7.8,与分离相同进料浓度的清洁模型溶液相比分别平均高出31%和14%。乙醇发酵和渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中能够相互耦合并得到强化。     

乙醇发酵反应器的研究进展

主要介绍了气升式反应器、固定化细胞反应器及膜生物反应器在乙醇发酵生产酒精的应用,讨论了各反应器的优缺点,探讨了其工业化应用的可能性,最后分析了各反应器设计的发展方向。     

PW膜-生物反应器法处理制药发酵废水

采用PW膜生物反应器法处理制药发酵废水,工程运行结果表明在进水CODcr为7130－2480mg/L,BOD5为617－668mg/L,NH3-N为141－149mg/L的条件下,排出水的CODcr、BOD5、NH3-N的平均去除率分别达到了98％、96％、98％以上,符合国家排放标准的要求。     

膜生物反应器封闭循环发酵燃料乙醇生产系统的工艺设计及安全分析

基于最新的试验结果,对该工艺的工业化流程进行了初步设计和分析,将系统分为原料处理、发酵、PDMS膜分离、精馏浓缩、产品贮存和发酵残液处理等6个单元,运用蒙德火灾、爆炸、毒性指数评价法对系统进行了安全分析评价,确定了各个单元的危险等级.分析表明,原料处理和发酵单元危险性属于较缓和等级,应侧重工艺参数控制分析及设备的安全设计;PDMS膜分离、精馏浓缩单元和贮存单元分别属于重和高度灾难性等级,而国内外有关乙醇贮存单元的相关研究已较为成熟,此项研究着重对负压操作的PDMS膜分离和精馏浓缩单元爆炸极限等爆炸参数进行了定量安全分析,并制定了相应的安全措施.最后采用蒸气云爆炸模型贮存单元进行了事故模拟.     

PDMS膜生物反应器封闭循环连续发酵生产ABE

采用PDMS膜生物反应器和丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum,CICC8012),通过发酵反应与产物渗透汽化原位分离的耦合,实现了丙酮、丁醇和乙醇混合物(ABE)的连续发酵生产。进行了2轮操作持续时间分别为274 h和300 h的发酵实验,分别为间断耦合和连续耦合的操作方式。以连续耦合发酵为例,细胞平均干重为1.68 g L 1,丁醇产量为61.43 g L 1,葡萄糖消耗率为1.12 g L 1 h 1,丁醇的体积产率为0.205 g L 1 h 1,比产率为0.122 h 1,转化率为0.183 g g 1。第二轮连续封闭循环发酵的平均葡萄糖消耗率和丁醇产率,都几乎是第一轮的2倍。两轮发酵的细胞生长、产物浓度、葡萄糖消耗和丁醇生成曲线都出现至少2个峰值,表明丙酮丁醇梭菌能适应这种长期发酵模式并且出现再生长。结果表明,PDMS膜生物反应器封闭循环连续发酵生产ABE(特别是丁醇)的操作模式具有可行性和优越性。     

膜循环发酵器生产乙醇的研究

将板框式超滤膜组件与发酵釜组成一个半封闭的回路系统,构成膜循环发酵器。用啤酒酵母从葡萄糖发酵制乙醇的过程中,葡萄糖的转化率是酵母细胞浓度和稀释率的函数,在平均细胞浓度为5.0×10~8/ml,进料葡萄糖浓度为143 g/L,稀释率为0.4h~(-1)时,生产率为9.06 g/L·h。此时,葡萄糖利用率为63%。而在间歇发酵时,生产率为3.0g/L.h,葡萄糖利用率为100%。通过对膜组件的定时反冲,可使膜组件的渗透量稳定在一个较高的水平。     

膜生物反应器处理废水的研究

研究了膜生物反应器(MBR)技术处理循环活性污泥系统(CASS)出水,通过两个MBR实验方案对比得出结论:MBR工艺处理现有工艺的CASS出水,MBR改造CASS池是可行的,可以将原系统的处理能力提高2~3倍;微电解改造预处理,可解决后续生化处理系统C、N、P比例严重失调问题;MBR改造与微电解改造同时使用,可使得出水COD、氨氮、总磷容易实现达标排放,甚至可做中水回用。     

膜生物反应器处理废气

综述了近年来国外用膜生物反应器处理废气的研究进展,涉及膜材料及膜组件、膜的质量传递、传质速率与生物降解动力学关系、膜生物反应器性能以及膜污染问题等,并与常规的生物法处理废气进行了比较.针对膜生物法处理废气仍然停留在实验室水平上,笔者认为今后应深入研究膜材料、传质与动力学、微生物学、膜污染以及成套系统研制等问题.     

膜生物反应器处理生活污水的研究

膜生物反应器是废水生化处理与膜分离技术有机结合的一项新技术。通过膜生物反应器处理生活污水实验,研究了处理效果与污水停留时间、污泥负荷之间的关系,探讨了膜孔径的选择、恢复膜通量的化学清洗方法.实验结果表明:膜生物反应器对生活污水中COD、BOD5、SS、浊度的去除率分别达到90%～97%、97%～99%、92%～99%、98%～100%;出水水质好、宜于回用。     

膜生物反应器处理废水技术研究的进展

引用了40篇参考文献,综述了膜生物反应器处理生活污水及有机废水的特点,重点阐述了膜生物反应器中超滤膜污染的主要原因及相应的防治措施,并就膜生物反应器的研究现状,提出一些建议。     

膜生物反应器研究进展

城市污水再生利用是缓解我国用水资源紧张和水环境污染的有效途径.膜分离技术是一种新型的高效分离技术,用于城市污水的深度处理后,获得稳定优异的中水水质.本文系统地介绍了膜生物反应器的特点、国内外研究进展以及应用情况,并指出未来研究重点.     

膜生物反应器 CCCF 过程中酵母细胞生长特性研究

渗透汽化膜生物反应器CCCF过程乙醇发酵中酵母细胞的生长表现出五个不同的阶段,即：快速生长期、乙醇抑制期、二次生长期、平衡期和衰亡期。采用摇瓶实验对发酵副产物（主要为有机酸和甘油）的抑制行为进行检测,结果表明随着副产物浓度的增加,抑制作用越来越强,细胞生长表现出较长的迟滞期和较低的细胞浓度。当副产物浓度达到膜生物反应器中发酵后期的浓度时,细胞的比生长速率和得率仅分别为0．061和0．024。     

膜技术在连续发酵制乙醇中的应用研究

本文对膜技术在连续发酵制乙醇中的应用研究情况作了综述,重点介绍了膜循环发醇器(MRE)。对不同的膜过程、膜组件的形式、微生物种类的影响等作了比较,并简单介绍了循环发酵动力学模型的特征在 MRE 制乙醇中,发酵液中细胞浓度可高达100g(干重)/l,因此在较高稀释率下,基质转化率仍较高,生产率可比间歇发酵提高20倍以上,是非常有开发前途的发酵方法     

膜生物反应器及其分类

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)是指将超、微滤膜分离技术与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新的污水处理装置。这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术的各自优点。超、微滤膜组件为泥水分离单元，可以完     

膜生物反应器处理医院废水的研究进展

根据当前我国医院废水处理存在的问题,介绍了一种新型的废水处理技术—膜生物反应器(MBR)的研究情况,包括膜生物反应器的分类,与医院传统消毒工艺对比的优势,当前在医院废水处理过程中存在的问题以及该技术处理医院废水的研究进展,并对膜生物反应器的发展前景进行了展望。     

合成气生物发酵法制乙醇的研究进展

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。     

膜生物反应器在工业废水处理中的研究及应用

系统综述了近年来国内外利用膜生物反应器处理工业废水的研究成果。研究者对膜生物反应器处理工业废水的操作运行条件、效果及其影响因素等多方面进行了研究,取得了大量的研究成果,但在实际应用中仍存在一定的问题。所以开展膜生物反应器的实用性研究,应是今后的主攻方向之一。