外循环气升式生物反应器中酯酶生产及应用

采用海藻酸钙凝胶包埋法固定根霉(Rhizopus sp.F-16)细胞,在外循环气升式生物反应器(工作体积为10L,高径比为2.9)中发酵生产酯酶.与游离细胞发酵相比,固定化细胞具有发酵时间短、产酶活力高等优点,其最适通气量为0.70m3/h,最适装液量为8.75L,发酵48h时酯酶活力达41.6U/g细胞.固定化细胞的适宜作用pH为8.0～9.0,适宜作用温度为45～50℃,其酸碱稳定性和热稳定性均比游离细胞明显增强.该固定化细胞可直接用于选择性水解外消旋乳酸乙酯生成D-乳酸,当底物的质量浓度为150g/L,反应时间为3h时乳酸乙酯的水解率达43.9%,D-乳酸的光学纯度达95.7%.固定化细胞性状稳定,可重复利用,连续降解6批乳酸乙酯的平均水解率为43.3%,D-乳酸的光学纯度平均为95.4%.

外循环气升式生物反应器气含率及其用于井冈霉素发酵的研究

对外循环气升式生物反应器的气含率进行了试验研究 ,得出了气含率与操作条件之间的关联式。在此基础上 ,进行了井冈霉素发酵试验 ,并与 10 L 机械搅拌生物反应器进行了比较 ,实验结果表明 :当外循环气升式生物反应器的空气喷嘴直径为 1.5和 3.0 mm时 ,井冈霉素的发酵效价分别为 19975和 1895 0 u/ml,而 10 L机械搅拌生物反应器的井冈霉素发酵效价为 196 30 u/ ml。因此 ,将气升式生物反应器应用于井冈霉素的发酵是一项值得研究的工作。

内置筛板外循环气升式生物反应器中液相循环时间的研究

在上升管与下降管直径之比为６．６，罐体高径比为２．９的内置筛板外循环气升式生物反应器内，以羧甲基纤维钠水溶液为模拟介质，测定了反应器内液相循环时间与操作参数的关系，用均匀设计考察了操作参数对液相循环时间的影响程度，结果表明介质粘度对循环时间影响最大。

带内件外循环气升式生物反应器氧传递的研究

考察了操作、物性和结构参数对外循环气升式生物反应器氧传递性能的影响，指出了影响体积氧传递系数的关键因素。结果表明，在气升式生物反应器上升管中加置内件可以有效地促进气泡的分散，改善气液两相的混合，强化氧传递过程。

带内件外循环气升式生物反应器的气含率

在上升管与下降管直径之比为6.6、罐体高径比为2.9的带内件外循环气升式生物反应器内,以羧甲基纤维素钠水溶液为模拟介质,测定了反应器内气含率与操作参数的关系,用均匀设计考察了操作参数对气含率的影响程度,结果表明通风量是影响反应器气含率的最关键因素。

气升式浆态床外环流反应器流体力学性能研究

针对气含率和浆液循环流速两个关键流体力学参数,系统研究了气升式浆态床外环流反应器的流体力学特性,掌握了气含率与浆液循环流速的变化规律。验证了体积膨胀法、压差法和电导探针法测量气含率的方法准确性。研究了气体分布器结构对气升式浆态床外环流反应器流体力学特性的影响,结果表明开孔向下双环管分布器的综合性能最优。气含率与浆液循环液速之间存在线性关系,建立了预测浆液循环流速的计算式,计算误差基本小于20%。

强制液体外循环气升式内环流反应器的流体力学特性

在有机玻璃制成的主体反应器(0.286m×3.0m)内,采用空气-水的气液两相体系考察了不同表观气速下带有中心下料管和环管式气体分布器的环流反应器内局部气含率和内环气泡上升速度的流体力学特性。结果表明:气含率均随表观气速的增大而增大;从外环流入内环的气泡数量比较少;在相同条件下外环的气含率远远低于内环的气含率;新型气体分布器的采用和液体外循环的引入可以增大床层气含率并使其分布趋于均匀,从而增大了内环中气液两相的接触面积和湍动强度,使传递过程得到强化。在此基础上采用商业软件ANSYSCFX10.0对该反应器进行了数值模拟研究,模拟结果与实验数据基本吻合,说明了基于实验验证的Euler-Euler法可以用于该反应器开发和放大研究。

内循环气升式生物反应器培养甘草细胞

自行设计研制了７Ｌ，９Ｌ及２５Ｌ内循环气升式生物反应器，并应用于甘草细胞的放大培养研究。在接种量为８％（Ｗ／Ｖ）通气率为０．２—０．２５ｖｖｍ的条件下，甘草细胞在反应器中生长迅速。其中在９Ｌ反应器中生长最好，最高生物量达１６．２５ｇ／Ｌ，生长速率达０．９ｇ／Ｌ．ｄ，均高于摇瓶培养。培养过程中ｐＨ值、溶氧状况通过电极自动显示记录，说明设计的气升式生物反应器适合于甘草细胞的大规模培养。

强制液体外循环气升式环流反应器中内环气含率分布

在常规环流反应器基础上,将液体强制外循环并采用中心下料管和环管式气体分布器结构,该反应器主体(φ0.284m×3.0m)是有机玻璃制成的。采用空气-水气液两相体系以考察气体速度和外循环液体速度对内环气含率轴径向分布的影响。实验结果表明,内环局部气含率和轴向平均气含率均随表观气速和外循环液速的增大而增大;在不同的轴向位置,内环气含率的径向分布特性有所差异,其原因是由研究所采用的特殊反应器结构所致;内环轴向平均气含率先随轴向高度的升高而增大,在离开导流筒后略有降低。在此基础上采用商业软件ANSYSCFX10.0对该反应器进行数值模拟。模拟结果表明,装置的非轴对称导致内环气含率呈非轴对称分布特性;截面平均气含率在分布器上方出现骤然增大,由于下料管液流的影响在其下方出现一个相对低点,这对实验研究起到了补充作用。因此,对于新型反应器的研发,可采用实验与模拟相结合的策略。

鼓泡塔和内循环气升式生物反应器混合特性比较

用脉冲示踪法测试了鼓泡塔和内循环气升式生物反应器的停留时间分布,对其流动混合特性作了比较研究.结果表明,内循环气升式生物反应器停留时间分布得到改善,强化了气液传质,有更好的混合效果,提高了反应效率.多参数模型较单参数模型能显著地反映出两种反应器的混合特性及其差别,移位对数正态分布函数模型对实验值的吻合程度优于组合模型.

内循环气升式环流反应器生物降解苯酚废水过程的计算传质学模拟研究

利用计算传质学方法对内循环气升式环流反应器(ILALR)内生物降解苯酚废水过程进行了研究。采用欧拉多相流模型结合RNG k-ε湍流模型对ILALR中气-液两相流动过程进行模拟,采用气泡群平衡模型(PBM)对反应器内气泡的尺寸分布进行预测。利用近年来提出的计算传质学c ^(2)-ε_(c)模型对湍流扩散系数进行计算,从而摆脱了传统需要预估湍流Schmidt数的经验方法。模拟得到的液相苯酚和菌体浓度与实验测量值吻合良好,从而证明了所建立模型的有效性。研究结果表明ILALR内湍流传质过程中湍流扩散系数及湍流Schmidt数并非常数,因此基于传递相似性假设得到的湍流Schmidt数经验模型不适用于ILALR内湍流传质过程的模拟。模拟得到的ILALR中液相剪应力随表观气速的增大而增大,局部最大值出现在导流筒的上部。

节能型生物反应器——内循环气升式发酵罐

着重从能量消耗方面结合工厂小试情况，探讨一种抗生素发酵生产生物反应器－内循环气升式发酵罐的特点，及其与常规机械搅拌发酵罐的差别，以促进对此种节能发酵设备的研究、推广与使用。

蜂窝陶瓷固定化细胞气升式内循环生物反应器的水力学特性

在鼓泡塔式 (BubbleColumns ,BC)和气升式循环 (AirliftLoop ,AL)生物反应器基础上 ,于内循环管中加装蜂窝陶瓷载体 ,开发出蜂窝陶瓷固定化细胞的气升式内循环生物反应器 (InternalAirliftLoopBioreactorwithCellsImmobilizedontoCeramicHoneycombSupport,IALBR CICHS) .采用示踪技术通过测定反应器的水力停留时间分布来考察上述 3种反应器的有效工作体积和反应器内走旁路流体的比例 .实验和理论分析表明 ,IALBR CICHS可大大提高反应器的有效工作体积 ,减少流体走旁路的比例 .

内置蜂窝陶瓷的气升式内循环生物反应器I．水力学特征及其影响因素

在鼓泡塔式(BC)和气升式内循环(IAL)生物反应器的基础上,于内循环导流管中间安装了蜂窝陶瓷载体,构成了带有蜂窝陶瓷载体的气升式内循环(IAL-CHS)生物反应器.用示踪技术测定了流体在BC、IAL和IAL-CHS反应器内的停留时间分布,并用组合模型建立了描述反应器中流体停留时间分布的数学模型.比较研究了这3种形式的生物反应器的水力学特性,探讨了曝气量对停留时间分布的影响.结果表明,相同条件下,相比BC和IAL,IAL-CHS生物反应器提高了反应器内完全混合区的比例,减少了流体走旁路的比例.曝气量越大,完全混合区越大,而流体走旁路的比例越小.

气升式内循环接触氧化生物反应器处理啤酒废水的研究

在接触氧化法处理啤酒废水的基础上 ,增加内循环装置 ,并与无内循环接触氧化法进行比较研究。分别用间歇处理废水的方法考察了这两种情况下废水CODCr的降解速率和去除率。并在此基础上进行了 90多天的连续运行 ,取得了较好的效果。结果表明 ,增加内循环装置 ,可以强化气 -液传质 。

气升式光生物反应器内外径比对球等鞭金藻生长的影响

实验利用不同内外径比的气升式光反应器分别在 5L/min和 2L/min的充气量下研究了内外径比对球等鞭金藻生长的影响 .结果显示 ,在 2L/min充气条件下光反应器的内外径比在 0 .4、0 .6、0 .7及 0 .9等 4个水平上对球等鞭金藻的生长的影响有著差异 (P <0 .0 5 ) ;而在 5L/min充气条件下此差异不显著 (P >0 .0 5 ) ;两种充气条件下均以 0 .6、0 .7的内外径比为最适 。

气升式外循环流化床生物反应器中成药废水处理研究

以中成药废水厌氧出水为处理对象,以传统内循环好氧流化床(反应器II)反应器做参比,对比研究了具有自主知识产权的气升式外循环流化床生物反应器(反应器I)的运行性能;并通过对反应器I投加悬浮填料,分析挂膜运行对反应器I性能强化的可能性。实验结果表明,经过60 d启动,稳定运行阶段反应器I出水COD和TN、NH4+-N的质量浓度及分别为99.8 mg/L和11.7、9.7 mg/L,去除率分别为85.6%、86.6%、87.6%,优于反应器II,可达到GB 21906-2008的要求;挂膜运行可强化反应器I运行性能,添加悬浮填料后,反应器I的出水COD和TN、NH_4^+-N的质量浓度及优于稳定运行期达14.2 mg/L和1.6、0.8 mg/L,去除率分别为8%、5.6%、5.4%。可为其后续工程化应用奠定基础。

内置蜂窝陶瓷的气升式内循环生物反应器Ⅱ.固定化Achromobacter sp.降解氯酚和苯酚

蜂窝陶瓷固定化细胞气升式内循环生物反应器(IAL—CHS)降解氯酚和苯酚。对该反应器进行了批式和连续流降解实验，固定于陶瓷载体上的微生物经过短时间适应后，能有效地降解氯酚和苯酚，表现出较好的稳定性和抵抗冲击负荷性能，在350h的连续流处理过程中，氯酚的降解率越来越高，达到98％以上。

内循环气升式反应器冷模特性的研究

根据苏云金杆菌的发酵工艺要求 ,设计了 70L内循环气升式反应器并研究其冷模特性 ,得出反应器的平均循环时间是每次 1 6.62s,混合时间为 38.96s,物料混合达到均匀状态时的循环次数小于 3次 ,最大体积溶氧系数达到 1 0 1 .5 2h- 1 。体积溶氧系数与通气量的关系为KLa =- 793.2 77+ 35 2 .645Vg - 34.72 6Vg2 。

气升式循环反应器不同生物载体的试验探讨

在气升式循环反应器处理污水中 ,对炉渣、焦炭和塑料颗粒进行载体试验比较 ,认为炉渣和焦炭可以作为所选择的生物膜载体 .