In this section, suspended and biof

In this section, suspended and biofilm bioreactors will be
compared in terms of biomass productivity, waste removal efficiency
and harvest. In the following sections, various types of biofilm
reactors and supports will be addressed when the biofilm
reactors are integrated with wastewater treatment.
3.1. Biofilm reactors surpassing suspended reactors for biomass
production, harvest and nutrient removal
Recently, several research groups have studied microalgae cultivation
using wastewater focusing on biofilm bioreactors,
wastewater types and harvesting methods. Several studies indicated
that the biofilm bioreactors have much higher biomass productivity
at the same conditions as the suspended systems as listed
in Table 1 [13–15].
Christenson and Sims [13] treated the secondary effluent
municipal wastewater using the rotating algae biofilm reactor
(RABR) in the lab and pilot scale. The RABR showed the biomass
productivity of 31 g m2 d1 which was much higher than the suspended
system (biomass productivity of 7.4 g m2 d1). The fatty
acid methyl esters (FAME) concentration in the algal biomass cultivated
by the RABR was also higher than the suspended system:
2–2.3 g m2 d1 and 1.0–1.2 g m2 d1 respectively [13]. Lee et al.
[14] also used secondary effluent from municipal wastewater
treatment plants, and had similar results as Christenson et al.’s
research [13]. The biomass productivity from the algal biofilm
reactor reached 9.1 (average) and 13.5 g m2 d1 (max) while the
suspended system showed the biomass productivity of 3.2–
6.1 g m2 d1. This clearly indicates that the biomass productivity
of the biofilm reactor was 2.8 times higher than that of the suspended
system. The biofilm’s total lipid was estimated to be
3.7 g m2 d1 (max) and 1.9 g m2 d1 (average), however, the suspended
system’s total lipid was limited to 1.2 g m2 d1 (max) and
0.7 g m2 d1 (average). Thus, the biofilm bioreactors led to the
biomass and total lipid productivity which were higher than the
suspended system [13].
Johnson and Wen [15] treated dairy manure wastewater using
the algal biofilm reactor. The biomass productivity in the biofilm
reactor and the suspended system were 2.57 g m2 d1 and
0.127 g L1 d1. Although these productivities are expressed in different
units, the experiment was carried out in the same volume
such that the absolute amount can be compared [15]. According
to Gross et al. [8] using Chlorella vulgaris (UTEX #265) and the synthetic
algal medium for cultivation, the biomass productivity of the
biofilm reactor and the suspended system reached 14.1 g m2 d1
and 3.5 g m2 d1 respectively in the pilot scale.
In terms of nutrient removal, the algal biofilm reactors showed
higher sequestration ability than those by the suspended culture
system at the same operating conditions and reactor size.
Christenson and Sims [13] reported that the biofilm reactor sequestered phosphate six times higher than the suspension
culture system when the municipal secondary effluent was fed to
the algal bioreactors. Other studies also confirmed that the algal
cell harvest in the biofilm reactors can be much more efficient than
the suspended systems [14,15]. The other harvest method,
centrifugation, which consumes massive energy, has a recovery
rate of more than 90% [52,63]. Also, Johnson et al. [15] showed
similar data that there is no large difference in water content
(1.6%) between scrapping from biofilm and centrifuge [15].
Compared to other harvest methods (tangential filtrations [52],
sedimentation [63], dissolved air floatation [52,63]), scrapping
the biofilm has been shown as a possibly economical harvest
method due to lower energy consumption.
Ozkan et al. [64] compared raceway ponds, flat-plate photobioreactor
(PBR), tubular PBR and algal biofilm PBR in terms of
algal biomass production and energy efficiency when Botryococcus
braunii was cultivated in various bioreactors. The biofilm PBR provided
highest algal biomass concentration (96 g L1) followed by
the flat PBR (2.7 g L1), tubular PBR (1 g L1) and raceway pond
(0.35 g L1) [64]. The areal algal biomass productivity of the algal
biofilm PBR (0.71 g m2 d1) was behind the raceway ponds
(11 g m2 d1), flat (27 g m2 d1) and tubular PBRs (25 g m2 d1).
However, the energy input to produce one kg algal biomass (MJ/kg
biomass) for the algal biofilm PBR was lower than other bioreactors
(4.7 for algal biofilm PBR compared with 9.2 for raceway ponds, 17
for flat PBR and 386 for tubular PBR). Compared to the raceway
ponds, the biofilm PBR reduced the consumption of water for production
of 1 kg of algal biomass by 45% and lowered the energy for
dewatering algal biomass by 99.7% [64]. Furthermore, the NER
(total energy production per energy input, including harvest and
dewatering process) for the biofilm PBR was much higher than
other bioreactors indicating the algal biofilm reactor could produce
high concentration of alg

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ในส่วน หยุดชั่วคราวและ biofilm นี้ bioreactors จะเปรียบเทียบในแง่ของผลผลิตชีวมวล เสียประสิทธิภาพในการกำจัดและเก็บเกี่ยว ในส่วนต่อไปนี้ ชนิดต่าง ๆ ของ biofilmเตาปฏิกรณ์และสนับสนุนจะส่งเมื่อ biofilmเตาปฏิกรณ์ได้รวมเข้ากับการบำบัดน้ำเสีย3.1 เตาปฏิกรณ์สำหรับชีวมวลเตาปฏิกรณ์ Biofilm surpassing หยุดการทำงานการผลิต การเก็บเกี่ยว และสารกำจัดล่าสุด กลุ่มวิจัยต่าง ๆ ได้ศึกษา microalgae เพาะปลูกใช้บำบัดน้ำเสียเน้น biofilm bioreactorsชนิดของระบบบำบัดน้ำเสียและวิธีการเก็บเกี่ยว หลายการศึกษาระบุว่า biofilm bioreactors ได้ผลผลิตชีวมวลสูงมากในเงื่อนไขเดียวกันเป็นระบบระงับเป็นรายการในตาราง 1 [13-15]ถือว่าน้ำรอง Christenson และซิมส์ [13]น้ำเสียที่เทศบาลใช้เครื่องปฏิกรณ์ biofilm สาหร่ายหมุน(RABR) ในระดับห้องปฏิบัติการและนักบิน RABR ที่พบในชีวมวลผลผลิตของ m 31 g 2 d 1 ซึ่งสูงกว่าการระงับระบบ (ผลผลิตชีวมวลของ 7.4 g m 2 d 1) ไขมันที่กรด methyl esters (เฟม) ความเข้มข้นในชีวมวล algal cultivatedโดย RABR ได้ยังสูงกว่าระบบระงับ:2 – 2.3 g 2 d 1 และ g 1.0 – 1.2 เมตร 2 d 1 ตามลำดับ [13] Lee et al[14] นอกจากนี้ยัง ใช้รองน้ำทิ้งจากระบบบำบัดน้ำเสียเทศบาลโรงบำบัด และมีผลคล้ายเป็น Christenson et al. ของวิจัย [13] ผลผลิตชีวมวลจาก algal biofilmเครื่องปฏิกรณ์ถึง 9.1 (ค่าเฉลี่ย) และ m 13.5 g 2 d 1 (สูงสุด) ในขณะแสดงให้เห็นว่าผลผลิตชีวมวลของ 3.2 – ระบบระงับขนาด 6.1 g m 2 d 1 ซึ่งระบุอย่างชัดเจนที่ผลผลิตชีวมวลของ biofilm เครื่องปฏิกรณ์ถูกเวลา 2.8 สูงกว่าของการระงับระบบ กระบวนการทั้งหมดของ biofilm ได้ประมาณ3.7 g m 2 d 1 (สูงสุด) และ 1.9 g m 2 d 1 (ค่าเฉลี่ย), อย่างไรก็ตาม การระงับกระบวนการทั้งหมดของระบบถูกจำกัด 1.2 g m 2 d 1 (สูงสุด) และ0.7 g m 2 d 1 (ค่าเฉลี่ย) ดังนั้น biofilm bioreactors นำไปสู่การผลิตไขมันรวมและชีวมวลซึ่งสูงกว่าระงับระบบ [13]Johnson และเหวิน [15] รักษาใช้ระบบบำบัดน้ำเสียมูลโคนมเครื่องปฏิกรณ์ algal biofilm ผลผลิตชีวมวลใน biofilmเครื่องปฏิกรณ์และระบบระงับ 2.57 g m 2 d 1 และ0.127 g d L 1 1 แม้ว่า productivities เหล่านี้ถูกแสดงในที่ต่าง ๆหน่วย ทดลองทำออกมาในปริมาณเดียวกันให้เป็นจำนวนเต็มสามารถเปรียบเทียบ [15] ตามการรวม al. ร้อยเอ็ด [8] ใช้ Chlorella vulgaris (UTEX #265) และหนังสังเคราะห์สื่อ algal สำหรับเพาะปลูก ผลผลิตชีวมวลของเครื่องปฏิกรณ์ biofilm และระบบระงับถึง 14.1 m g 2 d 1และ 3.5 g m d 2 1 ตามลำดับในระดับนำร่องในด้านการกำจัดธาตุอาหาร เตาปฏิกรณ์ algal biofilm พบsequestration ความสามารถที่สูงกว่าตามวัฒนธรรมการระงับระบบที่ปฏิบัติเงื่อนไขเดียวกันและขนาดของเครื่องปฏิกรณ์Christenson และซิมส์ [13] รายงานว่า เครื่องปฏิกรณ์ biofilm นั้นถูกแยกฟอสเฟต 6 ครั้งสูงกว่าการระงับวัฒนธรรมระบบน้ำรองเทศบาลได้รับการalgal bioreactors ศึกษาอื่นยังยืนยันว่า ที่ algalเก็บเกี่ยวเซลล์ในเตาปฏิกรณ์ biofilm ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าการระงับระบบ [14,15] วิธีการอื่น ๆ เก็บเกี่ยวcentrifugation ซึ่งใช้พลังงานขนาดใหญ่ ได้ฟื้นตัวอัตรามากกว่า 90% [52,63] ยัง พบ al. และ Johnson [15]คล้ายข้อมูลที่มีความแตกต่างไม่ใหญ่ในน้ำ(1.6%) ระหว่างกำจัดจาก biofilm และเครื่องหมุนเหวี่ยง [15]เมื่อเทียบกับวิธีอื่น ๆ การเก็บเกี่ยว (tangential filtrations [52],กำจัดตกตะกอน [63], ส่วนยุบ air floatation [52,63]),ได้รับการแสดงใน biofilm เป็นเก็บเกี่ยวอาจจะประหยัดวิธีเนื่องจากการใช้พลังงานต่ำOzkan et al. [64] เปรียบเทียบสนามแข่งบ่อ จานแบน photobioreactor(PBR), PBR ท่อและ algal biofilm PBR ในแง่ของประสิทธิภาพการผลิตและพลังงานของชีวมวล algal เมื่อ Botryococcusbraunii ถูกปลูกใน bioreactors ต่าง ๆ Biofilm PBR ให้ความเข้มข้นชีวมวล algal สูง (96 g L 1) ตามด้วยPBR แบน (2.7 g L 1), ท่อ PBR (1 g L 1) และบ่อน้ำสนามแข่ง(0.35 g L 1) [64] การผลิตชีวมวล algal areal ของที่ algalมี biofilm PBR (0.71 g m 2 d 1) หลังบ่อสนามแข่ง(11 g m 2 d 1), (27 g m 2 d 1) แบนและ PBRs ท่อ (m 25 g 2 d 1)อย่างไรก็ตาม พลังงานเข้าในการผลิตชีวมวล algal หนึ่งกิโลกรัม (MJ/kgชีวมวล) สำหรับ algal biofilm PBR ไม่ต่ำกว่า bioreactors อื่น ๆ(4.7 ใน biofilm algal PBR เทียบกับ 9.2 สำหรับสนามแข่งบ่อ 17สำหรับแบน PBR และ 386 สำหรับท่อ PBR) เมื่อเทียบกับในสนามแข่งบ่อ biofilm PBR ลดลงปริมาณการใช้น้ำสำหรับการผลิตของ 1 กิโลกรัมของชีวมวล algal 45% และพลังงานลดลงแยกน้ำชีวมวล algal 99.7% [64] นอกจากนี้ เนอร์(รวมพลังงานผลิตต่อพลังงานป้อนข้อมูล รวมถึงการเก็บเกี่ยว และกระบวนการแยกน้ำ) ได้สูงกว่าใน biofilm PBRbioreactors อื่น ๆ ระบุระบบ algal biofilm สามารถผลิตความเข้มข้นสูงของ alg

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในส่วนนี้ระงับและถังหมักไบโอฟิล์มจะเทียบในแง่ของการผลิตชีวมวลประสิทธิภาพในการกำจัดของเสียและการเก็บเกี่ยว ในส่วนต่อไปนี้ประเภทต่างๆของไบโอฟิล์มเครื่องปฏิกรณ์และสนับสนุนจะได้รับเมื่อไบโอฟิล์มเครื่องปฏิกรณ์ถูกรวมเข้ากับการบำบัดน้ำเสีย. 3.1 เครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มที่เหนือกว่าเครื่องปฏิกรณ์ที่ถูกระงับสำหรับพลังงานชีวมวลผลิตการเก็บเกี่ยวและการกำจัดสารอาหารที่เมื่อเร็วๆ นี้กลุ่มวิจัยหลายแห่งมีการศึกษาการเพาะปลูกสาหร่ายโดยใช้น้ำเสียที่มุ่งเน้นไปที่เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพไบโอฟิล์ม, ชนิดน้ำเสียและวิธีการเก็บเกี่ยว งานวิจัยหลายชิ้นที่ระบุว่าไบโอฟิล์มเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพชีวมวลมีการผลิตที่สูงขึ้นมากในสภาพเดียวกับระบบการระงับตามที่ระบุไว้ในตารางที่1 [13-15]. Christenson และซิมส์ [13] ได้รับการรักษารองน้ำทิ้งน้ำเสียชุมชนโดยใช้สาหร่ายไบโอฟิล์มหมุนเครื่องปฏิกรณ์( RABR) ในระดับห้องปฏิบัติการและนักบิน RABR แสดงให้เห็นว่าชีวมวลผลิต31 กรัม 2 d? 1 ซึ่งสูงกว่าที่ถูกระงับระบบ(ผลผลิตมวลชีวภาพของ 7.4 กรัม 2 d? 1) ไขมันเอสเทอกรดเมธิล (FAME) ความเข้มข้นในชีวมวลสาหร่ายเพาะปลูกโดยRABR ก็ยังสูงกว่าระบบที่ถูกระงับ:?? 2-2.3 กรัม 2 d ที่ 1 และ 1.0-1.2 กรัม 2 d 1 ตามลำดับ [13] Lee et al. [14] นอกจากนี้ยังใช้น้ำทิ้งรองจากน้ำเสียในเขตเทศบาลเมืองโรงบำบัดและมีผลที่คล้ายกันเป็นChristenson et al. ของการวิจัย[13] การผลิตชีวมวลจากไบโอฟิล์มสาหร่ายเครื่องปฏิกรณ์ถึง 9.1 (เฉลี่ย) 13.5 กรัม 2 d? 1 (สูงสุด) ในขณะที่ระบบการระงับการแสดงให้เห็นว่าผลผลิตมวลชีวภาพของ3.2- 6.1 กรัม 2 d? 1 นี้อย่างชัดเจนบ่งชี้ว่าการผลิตชีวมวลของเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มเป็น 2.8 เท่าสูงกว่าที่ระงับระบบ ไขมันทั้งหมดไบโอฟิล์มที่ถูกคาดว่าจะมี3.7 กรัม 2 d? 1 (สูงสุด) และ 1.9 กรัม 2 d? 1 (โดยเฉลี่ย) แต่ระงับไขมันทั้งหมดของระบบถูกจำกัด ให้ 1.2 กรัม 2 d? 1 (สูงสุด) และ0.7 กรัม 2 d? 1 (โดยเฉลี่ย) ดังนั้นไบโอฟิล์มถังหมักนำไปสู่มวลชีวภาพและการผลิตไขมันทั้งหมดซึ่งสูงกว่าระบบที่ถูกระงับ[13]. จอห์นสันและเหวิน [15] ได้รับการรักษานมปุ๋ยน้ำเสียโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มสาหร่าย การผลิตชีวมวลในไบโอฟิล์มเครื่องปฏิกรณ์และระบบการระงับเป็น 2.57 กรัม 2 d? ที่ 1 และ 0.127 กรัม L 1 d? 1 แม้ว่าผลผลิตเหล่านี้จะแสดงในที่แตกต่างกันหน่วยทดลองได้ดำเนินการในปริมาณเดียวกันเช่นว่าจำนวนเงินที่แน่นอนสามารถเทียบ[15] ตามการขั้นต้น et al, [8] โดยใช้ขิงคลอเรลล่า (UTEX # 265) และสังเคราะห์ขนาดกลางสาหร่ายสำหรับการเพาะปลูก, การผลิตชีวมวลของเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มและระบบการระงับถึง 14.1 กรัม 2 d? 1 และ 3.5 กรัม 2 d? 1 ตามลำดับในห้องนักบิน ขนาด. ในแง่ของการกำจัดธาตุอาหาร, เครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มสาหร่ายแสดงให้เห็นความสามารถในการกักเก็บสูงกว่าจากวัฒนธรรมระงับระบบในสภาพการใช้งานและขนาดเดียวกันเครื่องปฏิกรณ์. Christenson และซิมส์ [13] รายงานว่าเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มทรัพย์ฟอสเฟตหกครั้งสูงกว่า ระงับระบบการเลี้ยงเมื่อน้ำทิ้งรองเทศบาลเลี้ยงสาหร่ายถังหมัก การศึกษาอื่น ๆ นอกจากนี้ยังยืนยันว่าสาหร่ายเก็บเกี่ยวเซลล์ในเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มสามารถมีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าระบบที่ถูกระงับ[14,15] วิธีการเก็บเกี่ยวอื่น ๆหมุนเหวี่ยงซึ่งสิ้นเปลืองพลังงานขนาดใหญ่ที่มีการกู้คืนอัตรามากกว่า 90% [52,63] นอกจากนี้จอห์นสันและอัล [15] แสดงให้เห็นข้อมูลที่คล้ายกันว่าไม่มีความแตกต่างขนาดใหญ่ในปริมาณน้ำ(1.6%) ระหว่างทิ้งจากไบโอฟิล์มและเหวี่ยง [15]. เมื่อเทียบกับวิธีการเก็บเกี่ยวอื่น ๆ (filtrations วง [52], ตกตะกอน [63] ละลายอากาศลอยตัว [ 52,63]) ทิ้งไบโอฟิล์มได้รับการแสดงให้เห็นว่าการเก็บเกี่ยวที่ประหยัดอาจจะเป็นวิธีการอันเนื่องมาจากการใช้พลังงานที่ต่ำกว่า. Ozkan et al, [64] เมื่อเทียบบ่อร่องน้ำ, photobioreactor แบนแผ่น(PBR) PBR ท่อและไบโอฟิล์ม PBR สาหร่ายในแง่ของการผลิตชีวมวลสาหร่ายและการประหยัดพลังงานเมื่อBotryococcus braunii ได้รับการปลูกฝังในถังหมักต่างๆ ไบโอฟิล์ม PBR ให้มากที่สุดความเข้มข้นของชีวมวลสาหร่าย(96 กรัม L 1) ตามด้วยPBR แบน (2.7 กรัม L? 1) ท่อ PBR (1 กรัม L? 1) และบ่อร่องน้ำ(0.35 กรัม L 1) [64] . ผลผลิตชีวมวลสาหร่ายขนหัวลุกของสาหร่ายไบโอฟิล์ม PBR (0.71 กรัม 2 d? 1) อยู่เบื้องหลังบ่อร่องน้ำ (11 กรัม 2 d? 1) แบน (27 กรัม 2 d? 1) และ PBRs ท่อ (25 กรัม 2 d? 1). แต่เข้าพลังงานในการผลิตชีวมวลสาหร่ายหนึ่งกิโลกรัม (MJ / kg ชีวมวล) สำหรับไบโอฟิล์ม PBR สาหร่ายต่ำกว่าถังหมักอื่น ๆ(4.7 สำหรับไบโอฟิล์ม PBR สาหร่ายเมื่อเทียบกับ 9.2 สำหรับบ่อร่องน้ำ 17 สำหรับแบน PBR และ 386 สำหรับท่อ PBR) เมื่อเทียบกับรางบ่อไบโอฟิล์ม PBR ลดปริมาณการใช้น้ำสำหรับการผลิตของ1 กิโลกรัมของชีวมวลสาหร่าย 45% และลดการใช้พลังงานสำหรับdewatering ชีวมวลสาหร่ายโดย 99.7% [64] นอกจากนี้ฟิลช์(การผลิตพลังงานทั้งหมดต่อเข้าพลังงานรวมทั้งการเก็บเกี่ยวและกระบวนการ dewatering) สำหรับไบโอฟิล์ม PBR ได้มากสูงกว่าถังหมักอื่นๆ ระบุสาหร่ายไบโอฟิล์มเครื่องปฏิกรณ์อาจจะก่อความเข้มข้นสูงของALG