膜式光生物反應(yīng)器脫除空氣中CO-,2-的模型研究.pdf

1、微藻光生物反應(yīng)器(PBR)具有脫除空氣中CO2的能力，串接中空纖維膜組件構(gòu)建成膜式光生物反應(yīng)器(MPBR)，可改善藻液中氣液傳質(zhì)效果，提供較大的氣液接觸界面，提高微藻脫除CO2的效率。本課題從膜組件管程、殼程和膜側(cè)組分濃度分布情況，及光生物反應(yīng)器構(gòu)型、氣液流速、混合傳質(zhì)和小球藻光合/呼吸速率等方面，探討比較了膜式光生物反應(yīng)器與普通光生物反應(yīng)器脫除空氣中CO2效果，建立了氣升式柱型光生物反應(yīng)器脫除CO2的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合膜組件管程、殼程和

2、膜側(cè)組分濃度分布方程，構(gòu)建了整套膜式光生物反應(yīng)器的模型研究，模擬比較了直接鼓泡和膜組件供氣兩種不同方式下，藻液中pH、溶氧濃度(DO)隨時間的變化情況，及進(jìn)氣CO2濃度影響，預(yù)測并驗證了光照條件下出氣CO2、O2濃度的變化趨勢。模型還預(yù)測比較了相同實驗操作條件下，膜式光生物反應(yīng)器和普通光生物反應(yīng)器一周內(nèi)藻液中pH、DO隨時間的變化趨勢。 模型模擬預(yù)測結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)基本吻合，結(jié)果表明膜式光生物反應(yīng)器和普通PBR藻液中pH、DO隨光

3、暗時間交替呈周期性振蕩變化，光照條件下CO2濃度有所下降，O2濃度有所增加：普通PBR中，0.23％進(jìn)氣CO2濃度下，小球藻脫除CO2效率較高，出氣CO2濃度降低到0.025％左右達(dá)到平衡，但進(jìn)氣CO2濃度提高到0.5％，光照條件下出氣CO2濃度只稍微有所下降，降低到0.35％左右達(dá)到平衡，且DO累積嚴(yán)重，小球藻固定CO2效率明顯降低；膜式光生物反應(yīng)器藻液中DO濃度明顯低于普通光生物反應(yīng)器藻液中DO濃度，0.5％CO2進(jìn)氣濃度下，光照條