通，以使水培养基在亮部和暗部之间循环。亮生物反应器的深度可被设计成培养容积大小，具有足以帮助控制温度波动的热质量。
[0062]微生物的培养物可由亮生物反应器中的栗、桨轮或推进器循环，并且在经由出口退出亮生物反应器时，培养物流向泡沫分离设备。在一些实施方式中，用于被溶解气体操纵的气体喷射(例如，氧气、空气、二氧化碳、氮气)可通过文丘里喷射装置、喷洒器、空气消声器、微泡发生器等由泡沫分离设备执行。在退出泡沫分离设备时，培养物返回至亮生物反应器。通过允许在驻留时间可以由循环的流量控制的单一点待喷射的气体回到可使水性介质彻底混合的亮生物反应器，使用泡沫分离设备的气体喷射可帮助控制溶解氧浓度。在一些实施方式中，有机碳可由计量栗配料到泡沫分离设备的排出管线中，排出管线将培养物返回到亮生物反应器并且完成生物反应器系统内的培养物循环路径。在一些实施方式中，有机碳可被直接配料到亮生物反应器中，或者直接配料到泡沫分离设备内。在一些实施方式中，有机碳可包括乙酸，并且可使用恒pH培养系统进行配料。
[0063]在一些实施方式中，培养物参数(例如，pH、温度、溶解氧、溶解二氧化碳)可由探针和传感器检测，探针和传感器位于沿着循环路径的各种位置，诸如但不限于:在泡沫分离装置内，在泡沫分离装置的进口处，在泡沫分数装置的出口处以及在亮生物反应器内。在一些实施方式中，可用阻挡至少一些光的盖至少部分地覆盖亮生物反应器。在一些实施方式中，盖可包括篷或温室。在一些实施方式中，盖可包括低轮廓盖。在一些实施方式中，盖可包括阻挡I %和99%之间的光透射至培养物的材料，诸如但不限于被动遮阳布。在一些实施方式中，盖可包括选择性地阻挡某些波长的光透射至培养物或半透明光伏电池板的膜。
[0064]在一些实施方式中，至少一个风扇可布置在系统的盖中，以有利于横跨水性培养物的表面以及盖与水性培养物表面之间的头部空间的强制性空气循环。在一些实施方式中，使水性培养物循环通过生物反应器系统可被调整至期望的占空比，包括与生物反应器系统中的总时间比较的培养物花费在泡沫分离设备中的时间量。
[0065]在一些实施方式中，除了由泡沫分离设备供给的气体，气体可经由布置在亮生物反应器内的曝气管被供给到培养物。在一些实施方式中，热交换器(例如，馈送有热交换器流体的线圈)可浸入到亮生物反应器的培养物容积或泡沫分离设备的不透明罐区段中。泡沫分离设备还可提供从水性培养物去除泡沫的功能(因为泡沫已知带有污染)，并且由此去除泡沫有助于维持微生物培养物的健康。
[0066]在亮生物反应器的另一实施方式中，生物反应器可包括:开放式跑道池，其具有由中央壁分开的两个直线部、将直线部连接成封闭环的两个U形弯曲部；至少一个有机碳输送装置；以及至少一个可浸入式推进器，用于提供水性培养物穿过封闭环的混合和循环。开放式跑道池的直线部和U形弯曲部形成用于水性培养物的连续环形流体循环路径，该连续环形流体循环路径由U形弯曲部和直线部的外壁表面以及中央壁的外表面限定。沿着该连续环形流体循环路径，给培养物提供了至少一些光、养分和有机碳。开放式跑道池可接收来自自然光源(例如，阳光)、人工光源或其组合的光。开放式跑道池可在地上建造有框架或模制体，或者可建造在地面中。
[0067]在一些实施方式中，开放式跑道池的宽度总计可包括约3米到12米(约10英尺到40英尺)并且优选地约为9米(约30英尺)，长度取决于期望的培养物容积。在一些实施方式中，生物反应器的高度可为I米到12米，以允许培养物深度为0.1米到10米，优选地介于0.5米和2米之间。在一些实施方式中，培养物可开始于第一深度，然后随着接种之后培养物密度的增加而增加到最大培养物深度。开放式跑道池生物反应器的深度整合之前描述的概念:以相同的培养物容积使暗部与亮部分层(例如，暗部在使光穿透顶部培养物表面的距离下方，暗部超出使来自浸入式照明装置的光到达培养物容积内的距离)，以及更大培养物容积的热稳定性，用于降低或消除对热交换器的需要。
[0068]在一些实施方式中，分开直线部的中央壁的宽度可约为0.1米-0.6米(约为6-24英寸)，优选地约为0.25米(约10英寸)，并且高度突出超过水性培养物的深度。开放式跑道池的底板可以是平的、起伏状的或它们的组合。在一些实施方式中，跑道池的起伏状的底板为V形或U形。在一些实施方式中，底板可以是平的，以创建沿着环形培养物流动路径具有一致深度的开放式跑道池的内容积。
[0069]在用于培养兼养型微藻的系统中可一起使用一系列不同大小的开放式跑道池生物反应器，池的容积增加以适应不同阶段培养物密度的增加。第一池生物反应器可包括15，000升到20，000升的培养物容积。第二池生物反应器可包括100，000升到130，000升的培养物容积。第三池生物反应器可包括超过500，000升的培养物容积。对于每个池生物反应器，深度可以是相同的，而与容积无关，但针对不同的容积，宽度和长度可改变。例如，100，000升的池生物反应器可包括约4.5米(约15英尺)的宽度和约27米(约89英尺)的长度，包括宽度与长度的比率约为1:6 ;并且500，000升的池生物反应器可包括约9米(约30英尺)的宽度和大于27米(约90英尺)的长度。
[0070]在一些实施方式中，开放式跑道池可由聚合物模制而成，作为一件或分成联接到一起的各段。在一些实施方式中，跑道池可包括覆盖有衬里材料的刚性框架。衬里材料可被选择成抵抗由低pH培养物溶液、有机碳以及微生物培养物的其它组分造成的降解。合适的衬里的示例包括Lake Tahoe衬里、F-Clean NEW软光泽白色(100 μm)、Raven(南达科他州57104苏福尔斯的821W Algonquin街道)20miI灰色/黑色/Raven20mil白色/白色以及 Western Environmental Liner (亚利桑那州 85353 托尔森的 8121W.Harrison)聚丙稀衬里(45mil)。刚性框架可包括木材、塑料、金属及类似合适的材料。
[0071]在一些实施方式中，取决于生物反应器的容积和大小，生物反应器系统在每个U形弯曲部中可包括至少一个拱形的导向叶片，并且在每个U形弯曲部中可包括两个或更多个导向叶片。导向叶片包括高度、宽度以及形成拱形平面以用于引导水性微生物培养物的流动的曲率。导向叶片被设计成有利于水性培养物流过U形弯曲部，并且在退出U形弯曲部时改变流动方向达180度而转动进入直线部。在一些实施方式中，导向叶片的下游端可包括不对称的弯曲设计，该弯曲设计延伸过导向叶片的上游部的起始位置并且进入直线部的起始。在一些实施方式中，导向叶片包括对称的弯曲设计。在一些实施方式中，导向叶片的上游端可开始，其中直线部终结且U形弯曲部开始。在一些实施方式中，导向叶片还可通过端壁边界层迀移而创建被动漩涡，这帮助在循环期间使水性培养物混合。在一些实施方式中，布置在相同或不同的U形弯曲部中的导向叶片可具有相同的曲率分布。在一些实施方式中，布置在相同或不同的U形弯曲部中的导向叶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形弯曲部中的导向叶片组。
[0072]导向叶片的高度可大于水性培养物的深度。在一些实施方式中，导向叶片可固定到开放式跑道池的底板，并且在顶部由支撑构件固定到中央壁和U形弯曲部的外壁，并在基部固定到U形弯曲部的底板。导向叶片和支撑构件可包括由平滑固体材料形成的适合微生物培养的合适的聚合物或金属(例如，不锈钢)，或者具有包括衬里材料的表面的刚性框架，安装到框架的聚合物片材或金属片材。
[0073]开放式跑道池生物反应器的一个设计重点是使布置在可提供用于污染的积累和扩散的表面的培养物容积内的装备最小化。随着导向叶片已经布置在培养物容积中，至少一个其它功能部件可添加到、组合到或整合到导向叶片的刚性结构中，以提供超出引导流体流的功能性并且使布置在培养物容积中的分开部件的数量最小化。在一些实施方式中，导向叶片的刚性结构可包括拱形的刚性结构框架，其具有形成诸如但不限于衬里材料、聚合物或片材金属的表面的材料。覆盖框架的材料在框架内提供了足够的间距，以容纳至少一个功能部件。刚性框架可包括木材、金属、塑料或类似合适的材料。在一些实施方式中，至少一个功能部件可形成导向叶片的表面。
[0074]在一些实施方式中，至少一个其它功能部件可包括热交换器，诸如但不限于管状或板式热交换器，其被构造成接收热交换器流体并使该热交换器流体循环。在一些实施方式中，至少一个其它功能部件可包括诸如但不限于管道、喷嘴、喷射器、起泡器和栗的装置，用于输送养分介质、有机碳或其它养分。在一些实施方式中，至少一个其它功能部件可包括诸如但不限于管道、喷嘴、喷射器、起泡器和栗的装置，用于输送气体(例如，氧气、二氧化碳、空气)。在一些实施方式中，至少一个其它功能部件可包括人工照明装置，诸如但不限于LED0在一些实施方式中，至少一个其它功能部件可包括传感器或探针。
[0075]在一些实施方式中，导向叶片可包括不包括分开式框架的拱形的刚性结构，诸如单件、两件成形或模制结构。在一些实施方式中，至少一个其它功能部件可与导向叶片的无框刚性结构整合。与包括框架的导向叶片比较，将至少一个其它功能部件整合到刚性结构中可减少导向叶片的厚度。在一个非限制性实施方式中，导向叶片可包括带有空腔的拱形结构，诸如结合到边缘处以形成内腔的材料(例如，金属，塑料)的片材，这可使流体循环或用作流体(例如，加热流体、气体、有机碳溶液、养分溶液)的管道。材料的片材的表面可以是平滑的或起伏状的。
[0076]在一些实施方式中，导向叶片的整合结构可仅包含用于允许流体从贮存器引入到内腔中、在空腔内循环并且返回到贮存器的开口，诸如通过在不引入到培养物容积中的情况下使培养物热转移的空腔内循环而提供功能的热交换器流体。空腔可包括额外的内部分区，用于引导交换流体穿过流动路径或者分配流体均匀地贯穿空腔。在一些实施方式中，导向叶片的整合结构可包括额外的开口，比如当内腔用作用于将气体、有机碳或养分引入到培养容积中的管道时允许流体退出