搖動平臺式光生物反應器混合特性和微藻培養(yǎng)的研究.pdf

1、碩士學位論文搖動平臺式搖動平臺式光生物反應器混合特性光生物反應器混合特性和微藻培養(yǎng)微藻培養(yǎng)的研究的研究StudyonMixingacteristicsCellGrowthinRockingPlatfmPhotobieact作者姓名：朱賀專業(yè)：生物化工學號：21418031指導教師：遲占有教授完成日期：2017.05.29大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文I摘要微藻在各個領域都有巨

2、大的應用潛力。但是傳統(tǒng)的微藻培養(yǎng)系統(tǒng)制作和操作成本過高，使得微藻培養(yǎng)并不能低成本滿足微藻的市場需求，開發(fā)出一套低成本的培養(yǎng)系統(tǒng)迫在眉睫。在傳統(tǒng)的微藻培養(yǎng)中碳源是以CO2的形式提供的，所以使得整個系統(tǒng)所需要的混合攪拌強度較大，增大了微藻培養(yǎng)的生產(chǎn)成本。所以本文基于碳酸氫鹽碳捕獲和藻類生產(chǎn)綜合系統(tǒng)（BICCAPS），建立了搖動平臺上光生物反應器系統(tǒng)，以期待實現(xiàn)利用自然力驅動微藻培養(yǎng)的過程，減少微藻培養(yǎng)的生產(chǎn)成本。本文主要就搖動平臺培養(yǎng)微藻的

3、能力以及混合特性展開了研究。首先，利用小型搖動平臺和簡單方盒子作為光生物反應器，對超嗜鹽桿藻在不同光照、液層厚度和搖動周期下進行了培養(yǎng)。發(fā)現(xiàn)超嗜鹽桿藻在以碳酸氫鹽為碳源、沒有CO2鼓泡通氣的情況下中生長良好，最高細胞密度可達2.73gL，充分證明了BICCAPS的可行性。其次對小型搖動平臺光生物反應器中氧氣傳質系數(shù)（kLa）、混合時間以及細胞受光特性研究表明，反應器在搖晃周期為1秒時，2.5、5.0、7.5和10cm液層厚度的kLa值分

4、別33.49、5.76、3.86以及1.04h1；在搖動周期為2秒時則分別為1.50、1.15、0.57以及0.84h1。反應器內部的混合時間，為0.7~67.7min。利用Fluent模擬計算出反應器內部的藻細胞的光暗循環(huán)頻率，結果表明，此系統(tǒng)不同液層厚度的光暗循環(huán)頻率差異較大。最后在戶外，利用了一種水驅動式搖床，在100cm100cm的薄膜式生物反應器中，進行了放大的微藻培養(yǎng)。并對放大后的搖動平臺的kLa、混合時間以及細胞受光特性進

5、行了研究。培養(yǎng)了超嗜鹽桿藻、鹽生杜氏藻、富油新綠藻和海水小球藻。經(jīng)過13天的培養(yǎng)超嗜鹽桿藻細胞密度能達到1.36gL，鹽生杜氏藻細胞密度達到0.41gL，富油新綠藻細胞密度能到達1.06gL。經(jīng)過9天的培養(yǎng)，海水小球藻細胞密度能達到1.34gL。另外在傳質和混合特性上都可以滿足微藻的正常生長。由此表明，搖動平臺式光生物反應器適合培養(yǎng)各種嗜鹽堿微藻，可以通過自然力簡單地提供混合，具有節(jié)約能源、反應器制作成本低、供碳便宜、人力維護少等特點。