聚焦废水藻类转化-提高污水利用价值

泻湖

wesTech工程公司和犹他州州立大学的可持续“废弃物转化生物制品”产品研发中心(SWBEC)共同参与开发从城市污水和其他富营养化的水源中更高效地收获藻类方法,并研究、开发将其转换成高附加值产品资源应用于传统行业,例如用作能源使用或者牲畜饲料。

室外旋转藻类生物膜反应器(RABR)被用于在培养和收获微藻的过程中产生的废水中接种微藻培养21天
室外旋转藻类生物膜反应器(RABR)被用于在培养和收获微藻的过程中产生的废水中接种微藻培养21天

犹他州洛根市开阔的泻湖使用SWBEC研发的系统是犹他州洛根城市其中的一部分,污水处理设备制造商,也是SWBEC的合作伙伴,连同WesTech工程公司-一家领先的工程公司和为市政用水和工业废水工艺流程处理制造商,坐落于于犹他州盐湖城。

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这个占地460英亩的泻湖,专门是为洛根市处理市政废水的,它拥有足够多的营养,每年从4月到10月每天都能产生30吨的藻类干重。藻类的生长,在自然阳光的帮助下,应用SWBEC的研发的方案,可以每天收获。

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“我们的兴趣在于能够对社会环境产生积极影响的技术,以及长期在经济上能够自我维持,”WesTech的首席执行官雷克斯·普莱齐尔(Rex Plaizier)说。通过调研我们发现SWBEC已经参与的废水处理的研究工作,者也是为什么我们选择与他们合作的原因。

跑道池系统用于在温室混合杂质培养微藻作为生产加工和生成产品的应用设施,作为底物的来源用于转基因大肠杆菌微生物生产生物塑料(PHB)材料,作为厌氧反应和沼气生产的原料,提取蛋白应用于农业饲料
跑道池系统用于在温室混合杂质培养微藻作为生产加工和生成产品的应用设施,作为底物的来源用于转基因大肠杆菌微生物生产生物塑料(PHB)材料,作为厌氧反应和沼气生产的原料,提取蛋白应用于农业饲料

2010年,SWBEC委托WesTech设计了一个藻类生长反应器,据他们所知,这是世界上第一个旋转藻类生物膜反应器(RABR)。这是基于犹他州生物工程部门开发的藻类生物膜的概念。生物膜滚流器是为获取大量藻类而设计的,应用于大型的开放池和跑道池工程系统。

犹他州立大学教授、SWBEC的联席主管Ronald Sims博士说:“藻类生物膜系统在废水处理中已经成为一种替代悬浮藻生长系统的方法,因为它可以减少生物物质的采收,降低下游加工的成本。”“犹他州立大学科研研究表明,使用RABR生长的藻类在去除废水中的氮和磷营养方面非常有效。”

第一个RABR被安装在罗根湖市,同时作为SWBEC对藻类测试和设备数据评估的一部分。它被开发成为一个区域规模地点,在那里进行户外研究和试验,利用光养藻类的工程系统进行藻类生物质生产和水质改善。

“我们在实验室里试验了生物膜反应器的想法,”西姆斯博士补充道。但是设计和制造一个完整的生物膜系统,并将其投入到一个占地460英亩的泻湖内,是完全不同的。这就是WesTech第一次将自己的专业知识传授给SWBEC的地方。从那时起,我们就有了持续的合作关系。

全尺寸的RABR被包含在一个14500升的水箱内。另外,3个小规模的RABR系统在一个超过4000升的水箱中运行,还有2个在25英亩的开放池跑道生物反应器中运行,每一个都有超过15万升的水处理量。每一种系统都能提供和排放所需的水,并通过仪器记录光合作用的辐射、温度、溶解氧和pH值。

工地实验室的设计是为了对营养物、藻类生长条件、藻类浓度和藻类产量进行现场测试,以及藻干重的百分比值。营养样本,特别是氮和磷,可以在几分钟内处理完毕,通过采用一个连续的样品处理系统。

该设施系统包括提供两个特定研究需求的温室,以模拟实验室规模藻类生长试验和生物量干燥实验。该场所还配备了2个26 x 24英尺的建筑,用于收集藻类生物质,作为进行实验规模藻类生长的研究,并在2千加仑的每一个厌氧容器内收集和利用藻类生物质。

一旦藻类被收获,位于犹他州立大学的洛根大学的SWBEC藻类加工和产品生产设施出具藻类研究报告——包括从生物质生产使用开放池塘的跑道和旋转藻类生物膜反应器,到化学,生物,和热预处理,到生产生物产品等全部数据。

这个独特设计的设施利用五个室外站点进行试点和全面测试。该场所建造了一个温室,配备了生长系统,用于藻类生长、收获的评估。

在藻类处理之后,SWBEC建立了一个发酵实验室,旨在使发酵技术生产的生物产品最佳化。实验室有能力大规模生产这些产品。实验室的目的之一是生产大量的生物制品,用于商业化和扩充性能数据库。

实验室里有两个10升的含二氧化碳和氧气分析仪的发酵罐。对于大规模的发酵,实验室使用了125升的发酵系统,对于细胞和产品的恢复,实验室配备了几个大小规格的离心机。该发酵实验室的能够实现发酵生物制品最大化,并可在多种生长条件下进行生长培养和数据分析,以获得最大的产品产量和质量。

以废物为基础的生物能源、生物塑料以及通过独特的SWBEC伙伴关系开发的其他生物技术,为解决可持续的废物处理和生物能源生产提供了新的选择。

本文转自公众号 微藻博士  https://mp.weixin.qq.com/s/ZF8_TebD8kVPvXOKxOFQ8Q

 

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