SAF好氧生物反应池（碳氧化及硝化滤池） 目前，污水处理的主要方法有活性污泥法、生物膜法等。 生物膜法属于好氧生物处理法，是与活性污泥法一同发展起来的污水处理技术。其主要机理是微生物附着生长在一定介质的表面，形成一层生物膜，生物膜较大的表面积能够有效吸附废水中的污染物，并且具有较强的氧化能力。 生物膜法与活性污泥法的不同之处在于：活性污泥法依靠曝气池中呈悬浮状态的活性污泥来对污染物进行去除，而生物膜法是污水中的污染物转移到生物膜上，从而得到降解净化；活性污泥法是水体自净的人工强化，而生物膜法是土壤自净的人工强化。 生物膜法污水处理工艺通常由混凝土结构或钢结构的池体、池体中的填料介质、气水分布系统及反冲洗系统组成。 生物膜法水处理工艺的特点在于： ?具有很高的生物浓度，生物量是常规活性污泥的5-10倍； ?不存在污泥膨胀的问题，工艺运行稳定，操作简单，管理 方便，出水水质优而且稳定，更适用于出水水质要求高的场 合； ?微生物不会流失，有极强的水力及有机负荷抗冲击能力， 抗生物毒素及重金属能力强，更适合工业废水及含工业废水 的市政污水的处理； ?生物膜在种属上呈现多样性，生物世代期长，具有高度的 碳氧化和硝化的能力，污水氨氮处理效率极高； ?污泥产率低，节省污泥处理费用； ?占地节省。 ◆SAF工艺介绍 SAF(Submerged Aerated Filter）好氧生物反应池为升流式好氧
固定床生物膜反应器，是在曝气生物滤池(biological aerated filter，BAF)基础上发展出来的一种新型生物膜法处理工艺，其池体构造形式如下图所示，既可以作为碳氧化和硝化合二为一的高效好氧生物处理池，也可根据原水特性单独用作碳氧化池或生物硝化池。 SAF与传统滤池工艺相比有诸多改进，性能好、更节能、无堵塞、更安全。生物介质采用大粒径表面粗糙、坚固耐用的鹅卵石和蜂窝高孔、亲水、耐用的火山岩等组合填料，生物床体深，生物量大，生物挂膜均匀、活性强。各种微生物按其生存特性，按底物顺水流方向沿程分布，微生物在种属上呈现多样性，可以形成小型生态系统，有机物去除效率高，出水氨氮可达到1mg/l以下。 SAF采用渠式矩阵多点布水，布气采用穿孔管，通过专利W形气水混合滤技术，进行面源强制式布气配水，核心解决了淹没式曝气生物滤池滤柄滤头易堵的通病，整个池面布气配水十分均匀，无盲区、无死角，布气效果远优于常规单一穿孔管曝气及点源曝气头曝气，有效避免了常规滤池布气配水不均匀、滤料易板结、易出现水力短路、维护复杂等问题。 正在运行中的SAF好氧生物滤池
在培养液和工艺未优化情况下 细胞悬浮培养密度可达 2.5 X 107cells/ml 一个50L纸片载体灌注系统的体积产量相当于1200个大转瓶的生产车间！ 20-40ml 模拟反应器系统用于工艺优化研究。 https://www.doczj.com/doc/838671448.html, 激流式灌注反应器 激流式灌注反应器配合激流式生物反应器使用，采用新型外循环式纸片灌注培养工艺，以纸片作为载体，利用激流式细胞培养器控制溶氧、pH、温度等细胞生长条件。
◆ 激流式灌注反应器细胞生长数据 ● 蛋白抗体生产用纸片载体灌注式不同细胞生长密度×纸片载体总重量 细胞名称5L灌注系统（细胞数/克载 体×载体总重量150克）50L灌注系统（细胞数/克载体× 载体总重量1200克） 150L灌注系统（细胞数/克载体 ×载体总重量3600克） CHO-K1 13.7×108cells/g×150g 16.4×108cells/g×1200g 正在进行中 CHO-S 21.0×108cells/g×150g 25.0×108cells/g×1200g 18.0×108cells/g×3600g 结论：一个150L纸片载体灌注系统连续灌注和丰收一个月的体积产量相当于一个国际水平的1500L的大型流加悬浮 培养罐。 优势：一次性使用纸片灌注系统，工艺简单，细胞生存活力特别稳定，适合于发展中国家大规模蛋白质和抗体药物生产。 ● 疫苗生产用纸片载体灌注式不同细胞生长密度×纸片载体总重量 细胞名称 5L灌注系统（细胞数/克载体 ×载体总重量150克） 50L灌注系统（细胞数/克载 体×载体总重量1200克） 150L灌注系统（细胞数/克载 体×载体总重量3600克） VERO（人） 6.0×108cells/g×150g 6.5×108cells/g×1200g 正在进行中 MDCK（人） 5.0×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 Marc145（兽） 3.5×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 ST1（兽） 4.0×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 DF-1（鸡） 2.5×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 CIK（鱼） 1.0×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 EPC（鱼） 1.2×108cells/g×150g 正在进行中 正在进行中 结论：1、一个50L纸片载体灌注系统的体积产量相当于1200个大转瓶的生产车间，特别适合于大规模人用、兽（包括鸡和鱼）疫苗生产。同时，也是适合烈性传染病（例如禽流感和SARS）国家和军队的疫苗应急生产方法。 2、低成本、一次性使用，适合于发展中国家大规模疫苗生产的全部中国制造的高端生物反应器。 优势：1、由于一次性使用纸片灌注系统细胞密度特别高，所以细胞之间生长的相互支持力度大，生存活力特别强。 2、与使用转瓶和微载体冲洗和酶消化的接种方法相比，一次性使用纸片灌注系统细胞容易冲洗和酶消化，所 以解决了逐级放大的接种问题。 3、实现DO、pH、温度等培养条件的自动控制 ◆ 激流式灌注反应器的优势 ● 系统无气升装置、鼓泡或搅拌器，使剪切力最小化。 ● 培养液以一定流速流过纸片，供给贴壁依赖性细胞所需养分，在细胞周围形成稳定的流体轨道，可提供细胞生 长、交流和形成的三维结构。 ● 新型纸片适用于多种细胞系，可提供传统培养模式（转瓶等）无法比拟的细胞吸附面积，更利于细胞吸附和生 长。 ● 可解决贴壁培养放大问题，且空间占用少、操作简便、条件要求低。 ● 一次性纸片灌注培养系统用后就弃，可避免交叉污染、缩短批间处理周期，无需清洗、消毒、验证，极大地提 高工作效率。 ● 灌注袋事先经过γ射线照射，即拆即用。灌注袋也适用于5L,50L,150L激流式反应器。 激流式灌注反应器培养体系能力比一般反应器高出20倍，是细胞商业化培养、疫苗工业大规模生产的首选。
第四章 微生物反应器操作 1．请用简图分别给出分批操作、流加操作和连续操作中反应器内培养液体积随时间的变化曲线。 2．用简图给出分批培养中初始基质浓度与最大菌体浓度之间的相互关系。 3．请给出分批培养、反复分批培养、流加培养、反复流加培养和连续培养中产物生成速率，并进行比较。 4. 何为连续培养的稳定状态？当0][][===dt P d dt S d dt dX 时，一定是稳定状态吗？ 5. 在微生物分批培养的诱导期中，细胞接种量X 0 ，生成的细胞量为X A 0 ，此间死亡细胞量为X DO ，已知A A f X X =00X 。生成的细胞在接种t l 时间后开始指数型繁殖， t l 以后的细胞量为X，请推导出的关系式。f A 分别等于0，0.2，0.4，0.6，0.8，并作图表示出。 )(l t f X =6.一定的培养体系中细胞以一定的比生长速率进行生长繁殖，如果计划流加新鲜培养基，同时保证细胞的生长速率不变，请问如何确定新鲜培养基的流加速度。 7. 试比较微生物分批培养与连续培养两种操作中的细胞生长速率。微生物的生长可采用Monod方程表达。 8. 面包酵母连续培养中，菌体浓度为10kg/m 3，菌体生成速度为10kg/h，求流加培养基中基质（乙醇）浓度及培养液的量。稀释率1.0=D h-1,Y X/S =0.5kg/kg （以细胞/基质计），可采用Monod 方程，已知μ max = 0.15h -1,K S = 0.05kg /m 3。 9．恒化器进行具有抑制作用的连续培养，比生长速率可由式S i i S C K C K S ++=)1(max μμ 给出，其中g g Y L g C L g K S X i S /1.0,/05.0,/0.1===（ 以细胞/ 基质计）， L g X L g C S /05.0,/0.100==,，求菌体的最大生产速率与相应的稀释率D max ，并与没有抑制时相比较。 10. 一种细菌连续（恒化器）培养中获得如下数据。μ 为比生长速率，S 为限制性基质浓 度，若反应适用Monod 方程，求 和 。 11. 以碳源为限制基质的连续发酵过程中，有一位研究者在研究温度对细胞得率的影响时，发现当温度高于最适生长温度时，细胞得率下降。对此现象一般的解释是因为细胞内为维持细胞活力所消耗的能量增加的缘故。但是，有些研究者研究提出细胞得率在稳态下下降是因为细胞本身活力降低。这一解释也有道理，因为细胞的死亡率是温度的函数。（1）请你利用关于连续培养理论，解释上述温度对细胞得率影响的两种理由。（2）如何设计一些实验来证明在（1）中所导出的方程式的真实性？实验设计应包括实验步骤、所需的分析方法及
流动床TM生物膜反应器( MBBR TM)工艺及在市政污水处理中的应用Moving Bed TM Biofilm Reactor (MBBR TM) Process and its Application in Municipal Wastewater Treatment 1廖足良(Zuliang Liao) AnoxKaldnes AS，P. O. Box 2011, 3103 T?nsberg Norway挪威 2喻培洁(Pia Welander) AnoxKaldnes AB，22647 Lund Sweden瑞典Hallvard ?degaard (哈尔瓦˙欧德格) 挪威科技大学水与环境工程系，7491 Trondheim Norway 挪威 摘要 流动床TM生物膜反应器(MBBR TM)工艺基于生物膜工艺的基本原理，又利用活性污泥工艺中生物量悬浮生长的特性。本文试图总结该工艺的主要特点和优势，总结该工艺在市政污水处理中去除有机物和脱氮除磷方面的研究和工程应用。 1 简介 生物膜广泛存在于自然界和人类活动中。例如，自然界中，土壤中的微生物吸附在土壤颗粒表面，形成生物膜，当从土壤的空隙流过的水中污染物(或基质)与土壤表面的生物膜接触，污染物被生物降解，因而污水被净化。生物膜一般具有很长的固体停留时间(SRT)。这有利于在不断的液流流过和基质利用过程中形成较为致密又布满孔隙的生物膜的微型空间结构。尽管生物膜的致密程度由于各方面因素(液流流速，基质浓度，供氧状态等)不同而异，其共同的非整形(FRACTAL)结构特征已被广泛认同。非整形的空隙孔径分布使得不同颗粒粒径的污染物(基质)都能够被生物膜通过不同的途经被捕获和生物降解。生物分解的产物也通过空隙传输到生物膜以外，进入水流中。当生物膜厚度达到基质难以进入最内层时，营养不足将导致生物膜本身被内源分解。这样，生物膜的厚度将随其生长的外部条件的变化而变化，并处于动态平衡。由于单位体积的生物膜量很大，生物反应器容积则可以很小，达到高效紧凑的工艺流程目标。 然而，在自然界的生物膜和固定式生物膜反应器中，被处理的污染物不很容易扩散到生物膜的内部，在好氧状态，氧分子也不很容易均匀扩散到生物膜内。同时，老化的生物膜和生物降解产物也不易于传送到生物膜外。这样，固定式生物膜反应器在理论上的优越性并没有得到充分的发挥。加上采用的挂膜材料(生物填料)可能易于变形和垮塌，使固定式生物膜反应器的应用受到很大的影响。 生物流化床工艺利用流化的颗粒填料，很好地解决了脱落的生物膜堵塞反应器的问题。流化床中采用的填料是颗粒填料，如砂，或其他人工烧结的以黏土为骨料的轻质填料。粒径小的颗粒填料虽易于流化，也易于被水流带走，颗粒大的填料不易于流化，需要很高的流化速度。为使填料保留在反应器中，适当的结构措施(如斜板)是必要的。为达到流化的目的，流化床反应器的结构设计必然较为复杂。当流化速度大时，生物膜不易于附着在颗粒填料表面，所以，颗粒填料的巨大表面积并没有得到充分利用。多孔型轻质填料虽然使有效表面积增加，但并不能根本改变这一局面。此外，当采用好氧生物流化床时，曝气充氧不易于与流化过程结合起来。 活性污泥法在二十世纪初应用于污水处理以来得到很大的发展，主要是由于其系统相对简单，处理效果在系统运行稳定情况下比较好。但长期以来，活性污泥经受负荷冲击，温度变化(特别是低温)，毒性影响，污泥膨胀的脆弱性困扰。污泥流失和系统效率低下是许多污水处理厂经常面对的问题。 一种能结合生物膜法的较高的污泥浓度，长泥龄和不需污泥回流，以及活性污泥法的无堵塞和配水及混合均匀的特点的生物处理工艺将使生物处理变得高效，稳定，和容易维护管理。流动床TM生物膜反应器(MBBR TM)工艺很好地反映了这样的要求。由AnoxKaldnes集团完成的采用MBBR TM工艺的市政和工业污水处理项目已达350多个，广泛应用于包括中国在内的全球43个国家。 2 流动床TM生物膜反应器工艺的基本原理和工艺特点
综合实训一生物反应器的操作 一、目的要求： 1.掌握机械搅拌通风发酵罐的基本结构 (1)发酵罐主体 (2)蒸汽灭菌系统：正确把握各阀门的操作 (3)通气系统 (4)加热冷却循环系统：各管道联络关系 (5)搅拌动力系统 (6)智能控制系统 2.掌握发酵罐小试的基本操作，包括：培养基配制，灭菌，接种，参数设定 3.掌握发酵过程中的参数测定和在线控制，包括：pH，DO，温度，搅拌速度， 生物量，残糖含量，产物生成量，消泡，CO2。 4.运用所学知识分析发酵过程中的实验数据，讨论某一特定菌株的发酵规律。 二、实验试剂和仪器 1、解脂假丝酵母AS2.1379培养基的配制 培养温度：30℃ 培养时间：2天 （1）种子培养基(100ml)：蔗糖2.0g, 蛋白胨0.5g,NaCl 0.2g, K 2HPO 4 0.2g, 酵母浸膏0.5g； (2)发酵培养基：(%,W/V): 豆油4.0, 全脂豆粉4.0, K2HPO4 0.1, KH2PO4 0.1. 2、主要试剂和原料 菜籽油、橄榄油、玉米油、叔丁醇、甲醇、NaOH、CuSO4 3、仪器 分光光度计、CRYOBANK TM菌种保存管、摇床、电子天平、恒温培养箱、超净
实验台、离心机、50ml锥形瓶、培养皿、离心管、移液管、滴管、烧杯等 三、实验步骤 1、发酵罐操作步骤： （一）了解机械搅拌通分发酵罐的基本结构 （1）．罐体 （2）．发酵罐的搅拌系统 （3）．空气供给系统 （4）．温度控制系统 （5）．pH控制系统 （6）．过程变量的测量 （7）．灭菌系统 （二）生物过程灭菌与发酵过程的操作 1、灭菌操作过程 2、发酵过程操作 （三）测量与控制系统 2、具体操作过程 1）. 了解机械搅拌通分发酵罐的基本结构 2）. 培养基的配制 3）. 装料、灭菌 4）. 溶氧电极“0”的标定 灭菌完毕，此时发酵罐中为100％水蒸气分压，标定溶氧为“0” 5）. 降温冷却 6）. 取样操作 旋松放料口螺旋阀门（开启方向与正常螺旋相反），打开取样阀，先弃掉约20-30mL样液（为什么？），再收集30-50mL灭菌培养基液体，关闭放料阀、取样阀、样液用已灭菌的4层纱布过滤样液（4℃冰箱保存），样液作用测定用。7）. 接种 当罐温降低至40℃以下时，采用火圈法接种摇瓶种子100mL。 火圈法接种：当各测量参数显示正常稳定时，就可进行接种（接种时应确保
膜生物反应器 科技名词定义 膜生物反应器 membrane bioreactor;MBR 定义1： 膜技术与生物技术结合的使系统出水水质和容积负荷都得到大幅提高的一种污水处理装置。 所属学科： 海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海水资源开发技术（三级学科）定义2： 一种含有固定酶或细胞、可用来促进特定生物化学反应的反应器。是工业生化在生产工艺上采用的一种膜技术。 简介 膜生物反应器 膜-生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物。因此系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至10,000mg/L，污泥龄(SRT)可延长30天以上，于如此高浓度系统可降低生物反应池体积，而难降解的物质在处理池中亦可不断反应而降解。故在膜制造技术不断提升支援下，MBR处理技术将更加成熟并吸引着全世界环境保护工业的目光，并成为21世纪污水处理与水资源回收再利用唯一选择。 用途
污水处理:中国是一个缺水国家,污水处理及回用是开发利用水资源的有效措施。污水回用是将城市污水通过膜生物反应器等设备的处理之后,将其用于绿化、冲洗、补充观赏水体等非饮用目的,而将清洁水用于饮用等高水质要求的用途。城市污水就近可得,免去了长距离输水:其在被处理之后污染物被大幅度去除,这样不仅节约了水资源,也减少了环境污染。污水回用已经在世界上许多缺水的地区广泛采用,被认为具有显著的社会、环境和经济效益。 迸出水水质比较: 设计进水水质:BOD5<30Omg/l CODcr<50Omg/l SS<30Omg/l T--N<4-5mg/l 出水水质:BOD5<5mg/l NH4+-N<1.Omg/l CODcr〈2Omg/l 浊度<1NTU 膜生物反应器 SS=Omg/l 细菌总数<20个/ml T-N<0.5mg/l 大肠杆菌数未检出 膜的种类繁多,按分离机理进行分类,有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类,有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜) ;按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。 工艺 膜生物反应器(MBR)是杨造燕教授及其领导的科研小组历经10年时间研究开发出来的新型污水生物处理装置,该技术被称为"21世纪的水处理技术",该项目曾被列为国家八?五、九?五重点科技攻关项目并被国家列为"中国21世纪议程实施能力及可持续发展实用新技术",此项技术在国内处于领先水平,部分指标达到国际领先水平。 MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离。这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的,而且具有污水三级处理传统工艺不可比拟的优点: 1、高效地进行固液分离,其分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,出水悬浮物和浊度接近于零,可直接回用,实现了污水资源化。
赛多利斯一次性生物反应器 高性能一次性平台 近年来，赛多利斯的一次性生物反应器已应用到现代生物制药工艺中。它们不仅十分灵活，还能减少投资和运营成本。 今天，赛多利斯拥有一系列一次性生物反应器，是哺乳动物细胞培养、苛刻的高细胞密度，以及基于微载体工艺的理想之选。 赛多利斯已经开发出15 mL 的 ambr? 15 和2,000 L 的 BIOSTAT STR?一次性生物反应器，能够提供简单、直接的放大和缩小工艺。即使在大规模下，赛多利斯的产品一样能够保持卓越的性能，所以无论是当下还是未来，赛多利斯都能完全满足您从工艺开发到商业生产阶段的一切需求。 利用ambr?方案开发您的工艺。借助赛多利斯的Flexsafe? RM 工艺袋，组合成为种子培养中的预发酵罐；最后使用的Flexsafe STR?工艺袋用于珍贵产物的临床或商业生产。 Flexsafe?薄膜是赛多利斯一次性生物反应器的一大核心要素。Flexsafe?可确保最敏感的细胞系具有卓越的可重复生长行为，并在所有步骤中满足您对稳健
性和易用性的一切要求。为您提供前所未有的供应保证。赛多利斯与树脂和薄膜供应商的长期战略合作关系，确保了完全的可追溯性。 1.ambr? 15 细胞培养系统 2.ambr? 15 微生物发酵系统 3.ambr? 250 高通量系统 4.ambr? 250 高通量灌注培养系统 5.ambr? 250 modular 系统 6.BIOSTAT STR? & Flexsafe STR? 7.BIOSTAT? RM & Flexsafe? RM 8.BIOSTAT? RM TX & Flexsafe? RM TX 工艺袋 9.UniVessel? SU 连接上游 深入了解赛多利斯集成上游平台的概念。一次性技术是这一系列产品的支柱，不仅确保了卓越的工艺安全性和最佳的上市时间，还降低了产品成本。赛多利斯的薄膜供应确保完全的可追溯性。 细胞培养创新 在过去十年中，赛多利斯一直致力于上游技术的开发和优化，以应对重要的工业挑战。BioProcess international 补充说明了赛多利斯团队开发的各项产品及其特性，其中配有Flexsafe?薄膜的一流完整上游平台可助力客户实现安全、卓越和可重复的细胞培养支持。 ?细胞培养的创新|生物工艺 PDF | 4.4 MB | 2020年5月13日
生物反应器 生物反应器，是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。目前研究得最多的两种反应器是“升降机型反应器”和“土壤泥浆反应器”。升降机型反应器是通过水相的流动来提供适当的营养、碳源和氧气，从而达到降解土壤中污染物质的目的。与固相系统相比，生物反应器能够在更短的时间内将污染物进行有效降解。该生物反应器技术已经应用于有机污染土壤的生物修复中。通过研究生物反应器，我们可以了解到：可以知道为达到一定的生产目的需要多大的生物反应器，确定什么样的结构更好；其次，对已有的生物反应器进行分析，达到优化的目的；还有就是分析各种生物反应器的数据，从而对细胞的生长、代谢等过程有更加深入的理解，生物反应器是工程学的一部分也是化学工程的一个分支，加上成本低.、设备简单、效率高、产品作用效果显著、减少工业污染等优点使他能够在很多方面都有着重要的应用，如改良乳汁品质、生产药用蛋白、外源基因在动物体内的位点整合问题、.乳蛋白基因表达组织特异性问题、目的蛋白的翻译后修饰问题、转基因表达产物的分离和纯化问题、转基因的技术与方法问题、伦理道德问题等诸多方面。 生物反应器经历了三个发展阶段：细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。转基因动物生物反应器的出现之所以受到人们极大的关注，是因为它克服了前两者的缺陷，即细菌基因工程产物往往不具备生物活性，必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后才能成为有效的药物，而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻、成本太高而限制了规模生产。另外，转基因动物生物反应器还具有产品质量高、容易提纯的特点。一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫做动物生物反应器。几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可以经过人为驯化为生物反应器。从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此发展了动物乳
生物反应器项目规划方案 投资分析/实施方案
报告说明— 该生物反应器项目计划总投资11052.87万元，其中：固定资产投资7881.50万元，占项目总投资的71.31%；流动资金3171.37万元，占项目总投资的28.69%。 达产年营业收入24035.00万元，总成本费用18993.65万元，税金及附加191.28万元，利润总额5041.35万元，利税总额5927.99万元，税后净利润3781.01万元，达产年纳税总额2146.98万元；达产年投资利润率45.61%，投资利税率53.63%，投资回报率34.21%，全部投资回收期4.42年，提供就业职位433个。 生物反应器是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。一次性生物反应器作为更替可清洗以及可重复使用系统的替代品，自使用起即能发现他们的显著差异及影响。一次性组件能够提高生产灵活性、增强无菌保证、降低前期资本投入以及加速新设施启动。全球生物反应器产业市场规模将从2020年的18亿美元增长到2025年的42亿美元，在预测期内的复合年增长率为18.5%。小型企业和初创企业越来越多地采用SUBs降低了自动化的复杂性，减轻了海洋生物的种植，降低了能源和水的消耗，生物制剂市场不断增长，SUBs的技术进步以及生物制药研发的不断增长等因素推动生物反应器市场的增长。
第一章概况 一、项目概况 （一）项目名称及背景 生物反应器项目 （二）项目选址 某某工业园 对各种设施用地进行统筹安排，提高土地综合利用效率，同时，采用 先进的工艺技术和设备，达到“节约能源、节约土地资源”的目的。节约 土地资源，充分利用空闲地、非耕地或荒地，尽可能不占良田或少占耕地；应充分利用天然地形，选择土地综合利用率高、征地费用少的场址。 （三）项目用地规模 项目总用地面积26960.14平方米（折合约40.42亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数78.46%，建筑容积率1.11，建设区域绿化覆盖率6.51%，固定资产投资强度194.99万元/亩。 （五）土建工程指标
教学基本内容： 讲授微生物反应器的操作方式，包括分批式操作、连续式操作、流加式操作。连续式操作的定义、数学模型，连续稳态操作条件，连续操作的优缺点，在生产上和科研中的应用；流加式操作的定义、数学模型，定流量流加、指数流加的概念，流加式操作的控制优化问题。分批式操作下微生物生长曲线。 5.1 微生物反应器操作基础 5.2连续式操作 5.3 流加式操作 5.4 分批式操作 授课重点： 1. 三种基本操作方式的比较。 2. 单级连续式操作的数学模型，连续稳态操作条件，冲出现象。 3. 连续操作的优缺点及在生产上和科研领域的应用。 4 流加式操作的数学模型，指数流加和定流量流加的概念。 5. 流加操作的控制与优化。 6. 分批式操作下微生物的生长曲线。 难点： 1. 连续式操作的数学模型。 2. 多级连续培养的数学模型。 3. 流加式操作的数学模型。 本章主要教学要求： 1. 理解微生物反应器操作方式的概念。注意连续式操作、流加式操作和分批式操作的区别。 2. 理解和掌握连续式操作的数学模型及连续稳态操作条件。 3. 理解指数流加和定流量流加的区别。 4. 了解连续式操作的优缺点和应用。 5. 了解流加式操作的优化和控制。
5.1微生物反应器操作基础 5.1.1 微生物反应器操作方式 分批式操作：是指基质一次性加入反应器内，在适宜条件下将微生物菌种接入，反应完成后将全部反应物料取出的操作方式。 连续式操作：是指分批操作进行到一定阶段，一方面将基质连续不断地加入反应器内，另一方面又把反应物料连续不断的取出，使反应条件不随时间变 化的操作方式。 流加式操作：是指先将一定量基质加入反应器内，在适宜条件下将微生物菌种接入反应器中，反应开始，反应过程中将特定的限制性基质按照一定要求 加入到反应器内，以控制限制性基质浓度保持一定，当反应终止时取 出反应物料的操作方式。 V V V 图5－3连续式操作
第三章固定床生物处理技术 3.1 概述 利用微生物在固体表面的附着生长（Attached Growth）对废水进行生物处理的技术，在传统上称为生物膜法，主要包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、生物流化床法等。生物膜法的基本原理就是通过废水与生物膜的相对运动，使废水与生物膜接触，进行固液两相的物质交换，并在膜内进行有机物的生物氧化，使废水获得净化。同时，生物膜内微生物不断得以生长和繁殖。与微生物悬浮生长的活性污泥法相比，生物膜法具有许多明显的优点。主要表现在： (1) 由于存在许多生长繁殖速度缓慢的硝化细菌，因此具有较高的脱氮能力； (2) 生物膜中存在的微生物具有多样性，包括好氧菌、厌氧菌、真菌和藻类等，使其在去除污染物方面具有广谱性； (3) 大量微生物生长和占据了整个反应器的空间，单位体积生物量远比活性污泥法为高，因此单位处理能力巨大； (4) 膜法中的食物链比活性污泥法长，产生的污泥大都被生物所消耗，因此剩余污泥量很少； (5) 系统操作维护方便，能耗低，无需污泥回流； (6) 因系统的微生态复杂，对水力和有机负荷变化的承受能力强，操作运行稳定。 目前，膜法已不仅是一种好氧处理技术，相继出现了厌氧滤池、厌氧生物流化床等；而且，在反应器型式、膜支承材料种类和结构、操作运转方式等方面都有较大发展。从反应器的型式考虑，生物流化床技术已经发展成为废水生物处理的重要分支，因 ·63·
此放在下一章专门讨论，本章将重点讨论属于生物膜法的各种新型固定床附着生长技术。 固定床附着生长系统依据为微生物附着所提供的材料和填充形式不同，可分为填充床、软性填料床、网式或笼式床生物反应器、旋转盘片式生物反应器等。例如，普通生物滤池常采用碎石、焦炭、塑料滤料等各种填料，而塔式生物滤池则常用蜂窝状填料或鲍尔环等各种化工用填料。依据运行方式还可将固定床附着生长系统分为完全浸没式和半浸没式生物反应器。例如，软性填料床生物反应器都属于完全浸没式，而生物转盘常采用半浸没式。另外，依据对污染物的去除机理不同，还可分为好氧附着生长系统和厌氧附着生长系统。表3-1为几种常规的固定床附着生长系统的特点和主要设计参数。 3.2 生物滤池及其发展 3.2.1 干床生物滤池（dry bed filtration） 干床生物滤池最早出现在本世纪初，一直被应用在饮用水的·64·
第四章微生物反应器操作习题答案 4．答：连续培养的稳定状态，是指菌体的生长与反应液的排放、基质的流加与反应消耗及 反应液排放、产物的生成与反应液排放达到了动态平衡，因此菌体浓度、基质浓度、产物浓 度保持恒定，即，并不一定是稳定状态。如菌体因生长环境不利出现了死亡时，也满足，但不能 说是稳定状态，此时是一种静止状态，而不是动态平衡。 5．解：诱导期结束时的菌体量： X = X0 + X AO □ X DO = X0 + f A X0 □ X DO = (1+ f A )X0-X DO 菌体在t l 时间后开始指数型繁殖，因此 边界条件： t = t l , X = (1+ f A )X0 □ X DO 积分，得 X = [(1+ f A )X0 □ X DO ]exp[μ (t □ t l )]，如图所示。 当f A = 0, X = (X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )] ； 当f A = 0.2, X = (1.2X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )] 当f A = 0.4, X = (1.4X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )] 当f A = 0.6, X = (1.6X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )] 当f A = 0.8, X = (1.8X0 □ X DO ) exp[μ (t □ t l )]
6．答：设菌体生长比速为μ，菌体浓度为X，则菌体生长速率为μX。为保证菌体生长速率 不变，应采取指数流加方式，控制稀释率D = μ ，此时流加操作可达到拟稳态， 菌体生长速率DX = uX 。 7．答：微生物的生长可用莫诺方程表达，即 分批培养中菌体生长速率 连续培养中菌体生长速率：
动物细胞培养生物反应器的操作模式 米力 第四军医大学细胞工程中心，国家863西安细胞工程基地 陕西西安，710032 动物细胞培养工艺的选择首先考虑的重要一点是该产品所涉及的生物反应器系统。选择反应器系统也就是选择产品的操作模式，操作模式选择将决定该产品工艺的产物浓度、杂质量和形式、底物转换度、添加形式、产量和成本，工艺可靠性等。与许多传统的化学工艺不同，动物细胞反应器设备占整个工艺资金总投入的主要部分（＞50%），也就是说动物细胞培养工艺的选择主要部分是生物反应器系统的选择。选择反应器系统及培养工艺时，必须对工艺的整体性进行全面考虑，主要包括以下几个方面：细胞株及生长形式、产物表达量和稳定性，培养基质及代谢物，产物分离和纯化难度等。 动物细胞大规模培养的生物反应器操作模式，一般分为分批式操作（batch）、流加式操作（Fed-batch）、半连续式操作（semi-continuous）、连续式操作（continuous）和灌流式操作（perfusion）五种操作模式。 1. 批式操作（batch culture） 批式操作是动物细胞规模培养发展进程中较早期采用的方式，也是其它操作方式的基础。该方式采用机械搅拌式生物反应器，将细胞扩大培养后，一次性转入生物反应器内进行培养，在培养过程中其体积不变，不添加其它成分，待细胞增长和产物形成积累到适当的时间，一次性收获细胞、产物、培养基的操作方式。 该方式的特点:(1) 操作简单。培养周期短，染菌和细胞突变的风险小。反应器系统属于封闭式，培养过程中与外部环境没有物料交换，除了控制温度、pH值和通气外，不进行其他任何控制，因此操作简单，
ATMI LifeSciences The Source of Bioprocess Efficiency ? Integrity ? iCELLis ? Single-Use Bioreactor for Process Intensification
F l e x i b l e,F a s t,E f f e c t i v e
Features and Configurations ? Integrated mixing system for evenly-distributed media circulation and low shear stress ? Specialized carriers specifically adapted to adherent cell cultures ? Unique waterfall media oxygenation for high oxygen transfer ? Single-use bioreactor made from USP Class VI rigid plastic to ensure process reliability ? Modular height of fixed-bed – from 2cm to 10cm – offering several configurations of small and large scale The iCELLis bioreactor is available in two formats: ? The iCELLis nano system for feasibility studies and small-scale production ? The iCELLis 500 system for industrial scale manufacturing (up to 500m 2) 1234 5 678The iCELLis 500 bioreactor on its fully-integrated skid 9 T able 1: Configurations of iCELLis bioreactors at small and manufacturing scale
序批式生物膜工艺（SBBR)的简述 A11环工顾雪莲 110107129 摘要：研究了SBBR工艺的工作原理，对SBBR工艺进行了分类，探讨了SBBR 工艺的特点和SBBR工艺的运行影响因素。阐述了SBBR工艺在水处理中的应用，得出了SBBR工艺在处理废水中氮磷处理效果。 关键词：水处理SBBR工艺基本原理 1、SBBR工艺的工作原理 SBBR工艺是在SBR工艺基础上发展起来的一种工艺。在SBR反应器内装填粘土、砂砾、无烟煤颗粒等惰性颗粒填料，或活性炭、海绵及一些形状特殊的塑料填料，按照SBR 的运行方式，具有SBR工艺与生物膜法的优点，可以在一个反应器内通过厌氧、缺氧、好氧等不同工序的控制来实现污水处理。SBBR处理废水操作过程也包括5个阶段进水、反应、沉淀、出水、闲置。每个SBR反应器在处理废水时都是一个完整的过程，以一定时间顺序间歇操作。SBBR反应器不存在空间上控制的障碍，只需在时间上有效地控制和交换。 2、SBBR工艺的分类 序批式固定床生物膜反应器：采用固体物质作为微生物载体，常用填料有粘土类无机填料、形态不同的塑料填料类、纤维或纤维与塑料复合的组合填料等。 运行模式为进水、反应、排水三个阶段。 序批式膜生物膜反应器：采用特制的浸没在水中的气体可透过微孔膜，它既作曝气装置有作为微生物的载体。 序批式流动床生物膜反应器:主要特征是流动床中附着生长的载体不固定，在反应器中处于连续流动状态。流动床生物膜反应器主要包括：生物流化床、 气提式生物膜反应器、厌氧生物膜膨胀床和移动床生物膜反应器。 SBBR工艺由于周期性的好氧、缺氧状态的交替出现，可以抑制丝状菌的过度繁殖，从而防止污泥膨胀；间歇式的运行方式使生物膜上的微生物分布较为均匀，适合生长速率较慢的微生物的附着生长。微生物生长在生物膜系统中可以大大减轻有毒物质、PH值和温度极限引起的抑制中毒作用。间歇式的运行方式使生物膜内外层的微生物达到最大的生长速率和最好的活性状态，从而提高了系统对水质水量的应变能力, 增强了系统的抗冲击负荷能力。同时,间歇式的运行方式可以通过改变反应参数来保证出水水质。生物量多、复杂、剩余污泥量少,动力消耗少:；生物膜固定在填料表面, 可以稳定生态条件, 从而能够栖息增殖速度慢, 世代时间长的细菌和较高级的微生物与生物膜反应器相比, 间歇进水、周期性供氧的改变保证了微生物种类的丰富和活性, 并且由于微生物在膜内的位置发生变化, 使得生物膜具有复杂的生态系统和空间结构。此外, 由于生物膜对微生物的截留, 实现了HRT和SRT 的分离, 因而在有机物, N, P 的去除方面显示出巨大潜力。 3、SBBR工艺的特点 SBBR的进水方式有限制性和非限制性两种。限制性进水方式是指在进水阶段，反应器内不进行曝气；非限制性进水方式是指在进水阶段同时对反应器进行曝气。对限制性和非限制性两种进水方式在不同处理周期中的试验可知在处理废水过程中，采用限制性进水方式能得到比非限制性进水方式更好的效果。主要原因是因为中段废水质量浓度较低，可化性差，有机物难以降解，限制性进水的厌氧状态有利于难降解的有机物分解，从而提高了处理效率。
即用、方便、操作灵活的台式生物反应器
Mobius CellReady 3L 的一次性生物反应器用Mobius一次性生物反应器技术优化您的工艺 以一次性使用的生物过程容器和系统为特色的Mobius产品系 列，提供更快的周转时间，性能可靠，即开即用性能。 Mobius CellReady3升生物反应器是一种一次性使用的生物反应 器，用于哺乳动物细胞培养。 Mobius CellReady 3升生物反应器结合了可预知性和一次性材料 相结合搅拌罐的灵活设计，使其成为台式规模细胞培养工艺 优化中的理想的解决方案。 即用、方便 Mobius CellReady生物反应器是即开即用。预组装好并且经过γ辐照，与传统的玻璃生物反应器相比，可大大降低准备时间。因此，可以极大减少周转时间——从几天降到几小时。此外，Mobius CellReady生物反应器每次初始装配都是一致的，消除了因为玻璃生物反应器装配不当所带来的风险，增强了工艺的一致性。与常用的控制主机兼容 Mobius CellReady生物反应器通过电机适配器（另售）可以和最标准、最常用的生物反应器控制器匹配。可以提供适合多种电机的适配器，请参见具体的订货信息。CellReady的探针接口适合标准的12毫米探头。此外，它还和大多数标准的3升加热毯相兼容。如果需要，还可以选择和热循环水浴匹配的、有夹套的生物反应器。 细胞培养表现和物理特征 MobiusCellReady3升生物反应器展现了与传统玻璃生物反应器相近的细胞培养性能和物理参数，如KLa值，加热性能，和混合时间，使其成为传统玻璃生物反应器一个方便，有效的替代品。 细胞培养性能的比较 使用下图所示（见表1）的条件，用Applikon的EZ -controls运行七个单独的生物反应器，比较在玻璃反应器和CellReady3升生物反应器中CHO细胞的生长，细胞存活率和滴度。细胞存活率用VI-活细胞计数法测得值除以台盼蓝染色法所得总细胞数。IgG水平，采用对小鼠IgG抗体的酶联免疫吸附试验确定。细胞计数，存活率和滴度测定，每天两次，直到活力下降为连续2个采样点低于75％（图1-3）。 操作灵活 使用Mobius CellReady 3升生物反应器具有一次性技术和传统的台式玻璃搅拌式生物反应器相结合的好处： ? 用传统的玻璃生物反应器形状设计； ? 预安装，可热焊接的C - Flex?管 ? 气体过滤器，补充通气口， 2个进气口过滤器 ? 3个探测器端口和1个测温套管 ? 开放式管路烧结式微分布器； ? 流体添加/排放 - 4个流体添加管路 - 1个液面下流体入口/出口 - 底部排放口用于收获 - 在线小量加样口（如消泡） - 采样：液面下罐壁边集成式取样，以减少抽样死体积Mobius CellReady 3L生物反应器特点：在很短的时间内实现周转——最大限度地缩短批培养之间的停机时间，使实验室资源被最大化利用 利用现有的主机控制器——不需要添置额外的设备就可以切换到一次性的解决方案 不会影响性能表现——在性能上可与传统玻璃生物反应器相媲美
动物细胞培养生物反应器的操作模式
动物细胞培养生物反应器的操作模式 米力 第四军医大学细胞工程中心，国家863西安细胞工程基地 陕西西安，710032 动物细胞培养工艺的选择首先考虑的重要一点是该产品所涉及的生物反应器系统。选择反应器系统也就是选择产品的操作模式，操作模式选择将决定该产品工艺的产物浓度、杂质量和形式、底物转换度、添加形式、产量和成本，工艺可靠性等。与许多传统的化学工艺不同，动物细胞反应器设备占整个工艺资金总投入的主要部分（＞50%），也就是说动物细胞培养工艺的选择主要部分是生物反应器系统的选择。选择反应器系统及培养工艺时，必须对工艺的整体性进行全面考虑，主要包括以下几个方面：细胞株及生长形式、产物表达量和稳定性，培养基质及代谢物，产物分离和纯化难度等。 动物细胞大规模培养的生物反应器操作模式，一般分为分批式操作（batch）、流加式操作（Fed-batch）、半连续式操作（semi-continuous）、连续式操作（continuous）和灌流式操作（perfusion）五种操作模式。 1. 批式操作（batch culture） 批式操作是动物细胞规模培养发展进程中较早期采用的方式，也是其它操作方式的基础。该方式采用机械搅拌式生物反应器，将细胞扩大培养后，一次性转入生物反应器内进行培养，在培养过程中其体积不变，不添加其它成分，待细胞增长和产物形成积累到适当的时间，一次性收获细胞、产物、培养基的操作方式。
该方式的特点:(1) 操作简单。培养周期短，染菌和细胞突变的风险小。反应器系统属于封闭式，培养过程中与外部环境没有物料交换，除了控制温度、pH值和通气外，不进行其他任何控制，因此操作简单，容易掌握；(2)直观的反应细胞生长代谢的过程。由于培养期间细胞的生长代谢是在一个相对固定的营养环境，不添加任何营养成分,因此可直观的反应细胞生长代谢的过程,是动物细胞工艺基础条件或"小试"研究常用的手段；(3)可直接放大。由于培养过程工艺简单，对设备和控制的要求较低，设备的通用性强，反应器参数的放大原理和过程控制，比较其它培养系统较易理解和掌握，在工业化生产中分批式操作是传统的、常用的方法，其工业反应器(Genetech)规模可达12000L。 分批培养过程中，细胞的生长分为五个阶段：延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期，见图1。分批培养的周期时间多在3~5天，细胞生长动力学表现为细胞先经历对数生长期（48~72h）细胞密度达到最高值后，由于营养物质耗劫或代谢毒副产物的累积细胞生长进入衰退期进而死亡，表现出典型的生长周期。收获产物通常是在细胞快要死亡前或已经死亡后进行。 图1 分批式培养动物细胞生长曲线