基于传感器的浑浊稀疏培养操作实现生物量设定值调节与产量提升
系统与控制
2026-05-26 v1 系统与控制
摘要
本文验证了浑浊稀疏培养策略在半工业级野外光合藻循环池中的生物量控制。该方法通过自动触发稀释操作，当在线生物量估计值超过预定义阈值时即启动。为确保野外安全运行，稀释受到昼间光照期间的限制，避免在低辐射条件下移除生物量。该策略通过工业控制架构实现，采用光学监测系统进行在线生物量估计。实验在面积 80 平方米（12000 升）的循环池中连续进行了 14 天，平行的第二个循环池以稀释模式运行， nominal 稀释率为操作日的 20%，提供相同的野外条件下的背景信息。分析聚焦于传感器驱动的策略在配置和维持所需生物量浓度方面的能力，而非直接进行循环池间的性能比较。在整个作业期间，浑浊稀疏培养池的生物量阈值从 1.0 g L^{-1} 调整至 0.8 g L^{-1}，展示了在线生物量监测所带来的灵活性。除初始调整和转换天数外，收获的面积生产率从 9.52 g m^{-2} d^{-1} 提升至 23.20 g m^{-2} d^{-1}，即在降低运行阈值后。总体生物量平衡也显示出浑浊稀疏培养池的净面积生产率更高，达到 20.34 g m^{-2} d^{-1}，而平行的稀释培养池为 11.16 g m^{-2} d^{-1}。这些结果表明，在大规模野外光合藻循环池中实现稳健的浑浊稀疏生物量控制是可行的。
引用
@article{arxiv.2605.25113,
title = {Sensor-Based Turbidostat Operation Enables Biomass Setpoint Regulation and Productivity Improvement in semi-industrial Microalgae Raceway Pond},
author = {José González-Hernández and Laura Bernacchioni and Ainoa Morillas-España and José Luis Guzmán and Francisco Gabriel Acién},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25113},
year = {2026}
}