新型套管式光生物反應(yīng)器的設(shè)計及微藻培養(yǎng)性能實驗.pdf

1、為了改善光生物反應(yīng)器中的傳熱傳質(zhì)特性,緩解在擴(kuò)大培養(yǎng)規(guī)模時環(huán)境濃度梯度對微藻生長的影響,讓微藻細(xì)胞比較均勻的得到光照和營養(yǎng)物質(zhì),強(qiáng)化光生物反應(yīng)器中光照方向的混合效果,達(dá)到大規(guī)模高效培養(yǎng)微藻的目的,本文設(shè)計沿程曝氣型和內(nèi)螺旋型兩種套管式光生物反應(yīng)器。在此基礎(chǔ)之上以 Chlorella vulgaris為培養(yǎng)對象,BG-11為培養(yǎng)基,以細(xì)胞干重、溶氧量、pH為檢測指標(biāo),對其中沿程曝氣型套管式光生物反應(yīng)器的性能進(jìn)行初步的實驗測試。本文主要的研

2、究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)針對管式光生物反應(yīng)器中由于濃度梯度所帶來的管段長度受限的問題,從而提出了一種新型沿程曝氣型套管式光生物反應(yīng)器的設(shè)計,同時為了測試該反應(yīng)器的性能,設(shè)計并搭建一套多功能微藻培養(yǎng)實驗臺,該實驗臺不僅可以較為精確的控制微藻生長條件,優(yōu)化微藻大規(guī)模培養(yǎng)時的培養(yǎng)參數(shù),也可以測試微藻的固碳、氣體和污水處理能力。
　　(2)在實驗過程中發(fā)現(xiàn),沿程曝氣型套管式光生物反應(yīng)器和錐形瓶相比,培養(yǎng)體積擴(kuò)大了72倍,培養(yǎng)1

3、0天后微藻的比生長率下降了33.24％,單位體積產(chǎn)率下降了69.84%,下降程度均有所降低,說明沿程曝氣型套管式光生物反應(yīng)器在實現(xiàn)微藻高效規(guī)模化培養(yǎng)方面具有一定的優(yōu)勢。
　　(3)相同的實驗條件下,套管式光生物反應(yīng)器采用沿程曝氣的供氣方式,比生長率比光管式光生物反應(yīng)器提高了42.94%,單位體積產(chǎn)率提高了137.50%;比兩端曝氣的供氣方式,比生長率提高了17.39%,單位體積產(chǎn)率提高了46.15%。說明套管式光生物反應(yīng)器采用內(nèi)管

4、沿程曝氣的形式,不僅增大單位光照面積,也在一定程度上促進(jìn)了微藻的生長。
　　(4)通入氣體為空氣時,沿程曝氣型套管式光生物反應(yīng)器中溶氧量一直維持在6.0-7.0mg/L之間,波動程度較小,明顯優(yōu)于對照組實驗,藻液pH值由7.5上升至9.0,處于微藻可適應(yīng)范圍(4.5-10.6),尚可通過在空氣中混入CO2進(jìn)行調(diào)節(jié),說明沿程曝氣型套管式光生物反應(yīng)器可在一定程度上緩解由濃度梯度所帶來的管長的限制。
　　本文設(shè)計了兩種套管式光生物