管式振蕩流光生物反應(yīng)器中微藻的培養(yǎng).pdf

1、人類社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，但可得的化石燃料逐漸減少，并且化石燃料的燃燒帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，因此尋找綠色可持續(xù)性的替代能源顯得尤其緊迫。生物柴油因其具有諸多的優(yōu)點(diǎn)被公認(rèn)為是具有發(fā)展前景的選擇，但是現(xiàn)有的生物柴油的原料主要以糧食作物（玉米、油菜籽等）為主，備受爭(zhēng)議。而微藻具有較高的生產(chǎn)速率，且高含油量，不需要占用耕地等諸多優(yōu)點(diǎn)有成為生物柴油原料的潛力，近年來(lái)頗受研究者關(guān)注。研究主要集中在微藻的培養(yǎng)以及微藻培養(yǎng)的反應(yīng)器開(kāi)發(fā)兩方面。

2、本文以反應(yīng)工程學(xué)理論為基礎(chǔ)，建立了新型的管式振蕩流光生物反應(yīng)器，并對(duì)其性能進(jìn)行了初步的評(píng)價(jià)，主要進(jìn)行了以下工作:
　　 1、在攪拌式的槽式反應(yīng)器中，考察了溫度、光照強(qiáng)度、培養(yǎng)液pH值以及CO2對(duì)海生橢球藻生長(zhǎng)的影響。研究結(jié)果表明，海生橢球藻在不同的pH值下比生長(zhǎng)速率不同，當(dāng)pH值為8.0時(shí)，微藻的比生長(zhǎng)速率最大;pH值低于7.0時(shí)，微藻的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，在培養(yǎng)液中CO2溶解飽和時(shí)（此時(shí)pH=4.92，25℃），微藻的生長(zhǎng)完全被抑

3、制，但是結(jié)果顯示該情況下，微藻細(xì)胞并未受到損害，微藻細(xì)胞隨著pH值的升高又恢復(fù)活力;當(dāng)光照強(qiáng)度為3000lux時(shí)，微藻的生物量在24小時(shí)內(nèi)增加了62.1％，光照強(qiáng)度高于3000lux，出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象抑制微藻細(xì)胞的光合作用;微藻在溫度為27℃時(shí)比生長(zhǎng)速率最大，溫度主要通過(guò)影響微藻細(xì)胞內(nèi)的生物酶來(lái)影響其生長(zhǎng)。
　　 2、設(shè)計(jì)并建立了一套內(nèi)徑為65mm，高1.5m，體積為21L的新型管式振蕩流光生物反應(yīng)器，反應(yīng)器由振蕩部分和培養(yǎng)部分兩

4、部分組成，通過(guò)調(diào)節(jié)振蕩泵的振幅和頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)流體流動(dòng)模式的變化，而且該反應(yīng)器采用內(nèi)置光源的光照方式，以滿足微藻細(xì)胞光合作用的需要。
　　 3、在管式振蕩流光生物反應(yīng)中對(duì)小球藻進(jìn)行了連續(xù)化培養(yǎng)，主要考察了pH值、初始濃度以及多級(jí)混合模型參數(shù)對(duì)微藻培養(yǎng)的影響。結(jié)果顯示，管式培養(yǎng)器中小球藻在pH值為7.5時(shí)比生長(zhǎng)速率最大，比文獻(xiàn)報(bào)道的值有所降低;微藻溶液的初始濃度對(duì)微藻培養(yǎng)在管式反應(yīng)器中的影響很明顯，在振蕩條件St=2.430，

5、Re0=1427.8，此時(shí)反應(yīng)器的多級(jí)混合模型參數(shù)N=9，該條件下，隨著初始濃度的升高，小球藻的比生長(zhǎng)速率逐漸降低，但是體積生產(chǎn)能力增大，即單位時(shí)間內(nèi)微藻產(chǎn)生的絕對(duì)生物量增多;調(diào)節(jié)振幅和頻率，當(dāng)多級(jí)混合模型參數(shù)N=16時(shí)，微藻溶液初始濃度為0.142g/L時(shí)，小球藻的比生長(zhǎng)速率達(dá)到最大值0.563d-1，此時(shí)體積最大生產(chǎn)能力達(dá)到95 mg/(L·d)，繼續(xù)增大初始藻液濃度，比生長(zhǎng)速率減小，生產(chǎn)能力也沒(méi)有明顯的增長(zhǎng)。
　　 綜合以