通，以使水培養(yǎng)基在亮部和暗部之間循環(huán)。亮生物反應(yīng)器的深度可被設(shè)計成培養(yǎng)容積大小，具有足以幫助控制溫度波動的熱質(zhì)量。
[0062]微生物的培養(yǎng)物可由亮生物反應(yīng)器中的栗、槳輪或推進器循環(huán)，并且在經(jīng)由出口退出亮生物反應(yīng)器時，培養(yǎng)物流向泡沫分離設(shè)備。在一些實施方式中，用于被溶解氣體操縱的氣體噴射(例如，氧氣、空氣、二氧化碳、氮氣)可通過文丘里噴射裝置、噴灑器、空氣消聲器、微泡發(fā)生器等由泡沫分離設(shè)備執(zhí)行。在退出泡沫分離設(shè)備時，培養(yǎng)物返回至亮生物反應(yīng)器。通過允許在駐留時間可以由循環(huán)的流量控制的單一點待噴射的氣體回到可使水性介質(zhì)徹底混合的亮生物反應(yīng)器，使用泡沫分離設(shè)備的氣體噴射可幫助控制溶解氧濃度。在一些實施方式中，有機碳可由計量栗配料到泡沫分離設(shè)備的排出管線中，排出管線將培養(yǎng)物返回到亮生物反應(yīng)器并且完成生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)的培養(yǎng)物循環(huán)路徑。在一些實施方式中，有機碳可被直接配料到亮生物反應(yīng)器中，或者直接配料到泡沫分離設(shè)備內(nèi)。在一些實施方式中，有機碳可包括乙酸，并且可使用恒pH培養(yǎng)系統(tǒng)進行配料。
[0063]在一些實施方式中，培養(yǎng)物參數(shù)(例如，pH、溫度、溶解氧、溶解二氧化碳)可由探針和傳感器檢測，探針和傳感器位于沿著循環(huán)路徑的各種位置，諸如但不限于:在泡沫分離裝置內(nèi)，在泡沫分離裝置的進口處，在泡沫分?jǐn)?shù)裝置的出口處以及在亮生物反應(yīng)器內(nèi)。在一些實施方式中，可用阻擋至少一些光的蓋至少部分地覆蓋亮生物反應(yīng)器。在一些實施方式中，蓋可包括篷或溫室。在一些實施方式中，蓋可包括低輪廓蓋。在一些實施方式中，蓋可包括阻擋I %和99%之間的光透射至培養(yǎng)物的材料，諸如但不限于被動遮陽布。在一些實施方式中，蓋可包括選擇性地阻擋某些波長的光透射至培養(yǎng)物或半透明光伏電池板的膜。
[0064]在一些實施方式中，至少一個風(fēng)扇可布置在系統(tǒng)的蓋中，以有利于橫跨水性培養(yǎng)物的表面以及蓋與水性培養(yǎng)物表面之間的頭部空間的強制性空氣循環(huán)。在一些實施方式中，使水性培養(yǎng)物循環(huán)通過生物反應(yīng)器系統(tǒng)可被調(diào)整至期望的占空比，包括與生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的總時間比較的培養(yǎng)物花費在泡沫分離設(shè)備中的時間量。
[0065]在一些實施方式中，除了由泡沫分離設(shè)備供給的氣體，氣體可經(jīng)由布置在亮生物反應(yīng)器內(nèi)的曝氣管被供給到培養(yǎng)物。在一些實施方式中，熱交換器(例如，饋送有熱交換器流體的線圈)可浸入到亮生物反應(yīng)器的培養(yǎng)物容積或泡沫分離設(shè)備的不透明罐區(qū)段中。泡沫分離設(shè)備還可提供從水性培養(yǎng)物去除泡沫的功能(因為泡沫已知帶有污染)，并且由此去除泡沫有助于維持微生物培養(yǎng)物的健康。
[0066]在亮生物反應(yīng)器的另一實施方式中，生物反應(yīng)器可包括:開放式跑道池，其具有由中央壁分開的兩個直線部、將直線部連接成封閉環(huán)的兩個U形彎曲部；至少一個有機碳輸送裝置；以及至少一個可浸入式推進器，用于提供水性培養(yǎng)物穿過封閉環(huán)的混合和循環(huán)。開放式跑道池的直線部和U形彎曲部形成用于水性培養(yǎng)物的連續(xù)環(huán)形流體循環(huán)路徑，該連續(xù)環(huán)形流體循環(huán)路徑由U形彎曲部和直線部的外壁表面以及中央壁的外表面限定。沿著該連續(xù)環(huán)形流體循環(huán)路徑，給培養(yǎng)物提供了至少一些光、養(yǎng)分和有機碳。開放式跑道池可接收來自自然光源(例如，陽光)、人工光源或其組合的光。開放式跑道池可在地上建造有框架或模制體，或者可建造在地面中。
[0067]在一些實施方式中，開放式跑道池的寬度總計可包括約3米到12米(約10英尺到40英尺)并且優(yōu)選地約為9米(約30英尺)，長度取決于期望的培養(yǎng)物容積。在一些實施方式中，生物反應(yīng)器的高度可為I米到12米，以允許培養(yǎng)物深度為0.1米到10米，優(yōu)選地介于0.5米和2米之間。在一些實施方式中，培養(yǎng)物可開始于第一深度，然后隨著接種之后培養(yǎng)物密度的增加而增加到最大培養(yǎng)物深度。開放式跑道池生物反應(yīng)器的深度整合之前描述的概念:以相同的培養(yǎng)物容積使暗部與亮部分層(例如，暗部在使光穿透頂部培養(yǎng)物表面的距離下方，暗部超出使來自浸入式照明裝置的光到達培養(yǎng)物容積內(nèi)的距離)，以及更大培養(yǎng)物容積的熱穩(wěn)定性，用于降低或消除對熱交換器的需要。
[0068]在一些實施方式中，分開直線部的中央壁的寬度可約為0.1米-0.6米(約為6-24英寸)，優(yōu)選地約為0.25米(約10英寸)，并且高度突出超過水性培養(yǎng)物的深度。開放式跑道池的底板可以是平的、起伏狀的或它們的組合。在一些實施方式中，跑道池的起伏狀的底板為V形或U形。在一些實施方式中，底板可以是平的，以創(chuàng)建沿著環(huán)形培養(yǎng)物流動路徑具有一致深度的開放式跑道池的內(nèi)容積。
[0069]在用于培養(yǎng)兼養(yǎng)型微藻的系統(tǒng)中可一起使用一系列不同大小的開放式跑道池生物反應(yīng)器，池的容積增加以適應(yīng)不同階段培養(yǎng)物密度的增加。第一池生物反應(yīng)器可包括15，000升到20，000升的培養(yǎng)物容積。第二池生物反應(yīng)器可包括100，000升到130，000升的培養(yǎng)物容積。第三池生物反應(yīng)器可包括超過500，000升的培養(yǎng)物容積。對于每個池生物反應(yīng)器，深度可以是相同的，而與容積無關(guān)，但針對不同的容積，寬度和長度可改變。例如，100，000升的池生物反應(yīng)器可包括約4.5米(約15英尺)的寬度和約27米(約89英尺)的長度，包括寬度與長度的比率約為1:6 ;并且500，000升的池生物反應(yīng)器可包括約9米(約30英尺)的寬度和大于27米(約90英尺)的長度。
[0070]在一些實施方式中，開放式跑道池可由聚合物模制而成，作為一件或分成聯(lián)接到一起的各段。在一些實施方式中，跑道池可包括覆蓋有襯里材料的剛性框架。襯里材料可被選擇成抵抗由低pH培養(yǎng)物溶液、有機碳以及微生物培養(yǎng)物的其它組分造成的降解。合適的襯里的示例包括Lake Tahoe襯里、F-Clean NEW軟光澤白色(100 μm)、Raven(南達科他州57104蘇福爾斯的821W Algonquin街道)20miI灰色/黑色/Raven20mil白色/白色以及 Western Environmental Liner (亞利桑那州 85353 托爾森的 8121W.Harrison)聚丙稀襯里(45mil)。剛性框架可包括木材、塑料、金屬及類似合適的材料。
[0071]在一些實施方式中，取決于生物反應(yīng)器的容積和大小，生物反應(yīng)器系統(tǒng)在每個U形彎曲部中可包括至少一個拱形的導(dǎo)向葉片，并且在每個U形彎曲部中可包括兩個或更多個導(dǎo)向葉片。導(dǎo)向葉片包括高度、寬度以及形成拱形平面以用于引導(dǎo)水性微生物培養(yǎng)物的流動的曲率。導(dǎo)向葉片被設(shè)計成有利于水性培養(yǎng)物流過U形彎曲部，并且在退出U形彎曲部時改變流動方向達180度而轉(zhuǎn)動進入直線部。在一些實施方式中，導(dǎo)向葉片的下游端可包括不對稱的彎曲設(shè)計，該彎曲設(shè)計延伸過導(dǎo)向葉片的上游部的起始位置并且進入直線部的起始。在一些實施方式中，導(dǎo)向葉片包括對稱的彎曲設(shè)計。在一些實施方式中，導(dǎo)向葉片的上游端可開始，其中直線部終結(jié)且U形彎曲部開始。在一些實施方式中，導(dǎo)向葉片還可通過端壁邊界層迀移而創(chuàng)建被動漩渦，這幫助在循環(huán)期間使水性培養(yǎng)物混合。在一些實施方式中，布置在相同或不同的U形彎曲部中的導(dǎo)向葉片可具有相同的曲率分布。在一些實施方式中，布置在相同或不同的U形彎曲部中的導(dǎo)向葉片可具有不同的曲率分布，包括具有不同曲率分布的相同的U形彎曲部中的導(dǎo)向葉片組。
[0072]導(dǎo)向葉片的高度可大于水性培養(yǎng)物的深度。在一些實施方式中，導(dǎo)向葉片可固定到開放式跑道池的底板，并且在頂部由支撐構(gòu)件固定到中央壁和U形彎曲部的外壁，并在基部固定到U形彎曲部的底板。導(dǎo)向葉片和支撐構(gòu)件可包括由平滑固體材料形成的適合微生物培養(yǎng)的合適的聚合物或金屬(例如，不銹鋼)，或者具有包括襯里材料的表面的剛性框架，安裝到框架的聚合物片材或金屬片材。
[0073]開放式跑道池生物反應(yīng)器的一個設(shè)計重點是使布置在可提供用于污染的積累和擴散的表面的培養(yǎng)物容積內(nèi)的裝備最小化。隨著導(dǎo)向葉片已經(jīng)布置在培養(yǎng)物容積中，至少一個其它功能部件可添加到、組合到或整合到導(dǎo)向葉片的剛性結(jié)構(gòu)中，以提供超出引導(dǎo)流體流的功能性并且使布置在培養(yǎng)物容積中的分開部件的數(shù)量最小化。在一些實施方式中，導(dǎo)向葉片的剛性結(jié)構(gòu)可包括拱形的剛性結(jié)構(gòu)框架，其具有形成諸如但不限于襯里材料、聚合物或片材金屬的表面的材料。覆蓋框架的材料在框架內(nèi)提供了足夠的間距，以容納至少一個功能部件。剛性框架可包括木材、金屬、塑料或類似合適的材料。在一些實施方式中，至少一個功能部件可形成導(dǎo)向葉片的表面。
[0074]在一些實施方式中，至少一個其它功能部件可包括熱交換器，諸如但不限于管狀或板式熱交換器，其被構(gòu)造成接收熱交換器流體并使該熱交換器流體循環(huán)。在一些實施方式中，至少一個其它功能部件可包括諸如但不限于管道、噴嘴、噴射器、起泡器和栗的裝置，用于輸送養(yǎng)分介質(zhì)、有機碳或其它養(yǎng)分。在一些實施方式中，至少一個其它功能部件可包括諸如但不限于管道、噴嘴、噴射器、起泡器和栗的裝置，用于輸送氣體(例如，氧氣、二氧化碳、空氣)。在一些實施方式中，至少一個其它功能部件可包括人工照明裝置，諸如但不限于LED0在一些實施方式中，至少一個其它功能部件可包括傳感器或探針。
[0075]在一些實施方式中，導(dǎo)向葉片可包括不包括分開式框架的拱形的剛性結(jié)構(gòu)，諸如單件、兩件成形或模制結(jié)構(gòu)。在一些實施方式中，至少一個其它功能部件可與導(dǎo)向葉片的無框剛性結(jié)構(gòu)整合。與包括框架的導(dǎo)向葉片比較，將至少一個其它功能部件整合到剛性結(jié)構(gòu)中可減少導(dǎo)向葉片的厚度。在一個非限制性實施方式中，導(dǎo)向葉片可包括帶有空腔的拱形結(jié)構(gòu)，諸如結(jié)合到邊緣處以形成內(nèi)腔的材料(例如，金屬，塑料)的片材，這可使流體循環(huán)或用作流體(例如，加熱流體、氣體、有機碳溶液、養(yǎng)分溶液)的管道。材料的片材的表面可以是平滑的或起伏狀的。
[0076]在一些實施方式中，導(dǎo)向葉片的整合結(jié)構(gòu)可僅包含用于允許流體從貯存器引入到內(nèi)腔中、在空腔內(nèi)循環(huán)并且返回到貯存器的開口，諸如通過在不引入到培養(yǎng)物容積中的情況下使培養(yǎng)物熱轉(zhuǎn)移的空腔內(nèi)循環(huán)而提供功能的熱交換器流體?？涨豢砂~外的內(nèi)部分區(qū)，用于引導(dǎo)交換流體穿過流動路徑或者分配流體均勻地貫穿空腔。在一些實施方式中，導(dǎo)向葉片的整合結(jié)構(gòu)可包括額外的開口，比如當(dāng)內(nèi)腔用作用于將氣體、有機碳或養(yǎng)分引入到培養(yǎng)容積中的管道時允許流體退出