發(fā)布時(shí)間：2020-10-22 16:03

　　 利用微藻實(shí)現(xiàn)生物固碳及其能源化利用是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。跑道池是目前使用最為廣泛的開放式微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，具有造價(jià)低，易于擴(kuò)大化培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但其發(fā)展受到微藻光合效率、傳質(zhì)以及光照等因素的限制，生產(chǎn)效率低。跑道池微藻光生物反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相傳遞性能是影響微藻生長以及二氧化碳固定率的重要因素。 本文以蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa，CP）作為實(shí)驗(yàn)用藻種，針對(duì)跑道池微藻光生物反應(yīng)器內(nèi)微藻的生長特性、微藻光生物反應(yīng)器內(nèi)氣液兩相傳遞特性及其強(qiáng)化開展了研究工作。系統(tǒng)研究了氣體流量、光照強(qiáng)度、光照周期等因素對(duì)跑道池光生物反應(yīng)器內(nèi)蛋白核小球藻生長與代謝性能、藻液分層現(xiàn)象的影響。對(duì)微藻反應(yīng)器內(nèi)的氣液兩相流動(dòng)行為進(jìn)行了可視化實(shí)驗(yàn)，研究了曝氣孔徑、氣體流量及CO2濃度對(duì)光生物反應(yīng)器內(nèi)氣泡動(dòng)力行為的影響，探討了氣體對(duì)藻液分層及浮選效果的影響。提出脈沖曝氣的強(qiáng)化傳質(zhì)方式，可視化研究了脈沖曝氣條件下反應(yīng)器內(nèi)的氣泡行為，討論了曝氣間隔時(shí)間對(duì)反應(yīng)器內(nèi)蛋白核小球藻生長特性的影響。 主要研究內(nèi)容和成果如下： ①在跑道池光生物反應(yīng)器內(nèi)，在最佳氣體流量2000mL/min條件下，光照強(qiáng)度為160μmol·m-2·s-1，光照周期為16:8時(shí)最有利于蛋白核小球藻的生長；光照強(qiáng)度為90μmol·m-2·s-1和光照周期為16:8的條件均有利于藻細(xì)胞內(nèi)油脂的積累。 ②光照條件的改變對(duì)反應(yīng)器中蛋白核小球藻的生長、分層及沉降均有一定的影響，且藻液的分層與藻細(xì)胞內(nèi)油脂及碳水化合物的百分含量存在一定的吻合關(guān)系，即上層藻液中藻細(xì)胞油脂百分含量高，下層藻液中藻細(xì)胞碳水化合物百分含量高。 ③隨著曝氣孔徑的增大，反應(yīng)器內(nèi)部氣泡的直徑和運(yùn)動(dòng)速度均呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，且氣泡在藻液中的直徑和運(yùn)動(dòng)速度均小于其在純水中的直徑和運(yùn)動(dòng)速度。隨著氣體流量的增加，氣泡的直徑和運(yùn)動(dòng)速度也隨之增大。反應(yīng)器中氣泡的直徑和運(yùn)動(dòng)速度隨CO2濃度的升高而減小。 ④在20mL/min的氣體流量下，曝氣孔徑越小，藻液的分層現(xiàn)象越明顯。隨著氣體流量的增加，反應(yīng)器內(nèi)上層藻細(xì)胞濃度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。CO2濃度越高，藻液內(nèi)的分層現(xiàn)象越明顯。 ⑤與連續(xù)曝氣相比，適當(dāng)?shù)拿}沖曝氣時(shí)間能夠提高藻細(xì)胞內(nèi)葉綠素的含量，提高其光能利用率以及固碳性能，獲得較大的生物量。實(shí)驗(yàn)表明，曝氣時(shí)間為12s時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)小球藻的生長速率最高，最大的生物量為1.47g/L，是連續(xù)通氣時(shí)的2.63倍。脈沖曝氣在一定程度上可以延緩氣泡直徑和速度的增長，氣泡平均直徑為1.036mm，平均速度為7.73cm/s時(shí)，最有利于反應(yīng)器內(nèi)小球藻的生長。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：Q949.2;TK6
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 前言
    1.2 微藻培養(yǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 微藻培養(yǎng)方式
        1.2.2 影響微藻生長的主要因素
    1.3 微藻培養(yǎng)光生物反應(yīng)器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 封閉式光生物反應(yīng)器
        1.3.2 開放式光生物反應(yīng)器
    1.4 本課題主要研究工作
        1.4.1 已有研究工作不足
        1.4.2 本課題研究內(nèi)容
        1.4.3 本課題研究意義
2 培養(yǎng)條件對(duì)跑道池光生物反應(yīng)器內(nèi)微藻生長代謝及沉降特性的影響研究
    2.1 引言
    2.2 跑道池光生物反應(yīng)器及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        2.2.1 跑道池光生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)
        2.2.2 曝氣方式
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置與系統(tǒng)
    2.3 材料與培養(yǎng)方法
        2.3.1 藻種與培養(yǎng)基
        2.3.2 微藻培養(yǎng)與操作步驟
        2.3.3 分析測(cè)試方法及儀器設(shè)備
    2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        2.4.1 通氣量對(duì)微藻生長的影響
        2.4.2 光照強(qiáng)度對(duì)微藻生長及沉降特性的影響
        2.4.3 光照周期對(duì)微藻生長及沉降特性的影響
    2.5 結(jié)論
3 光生物反應(yīng)器內(nèi)氣泡動(dòng)力學(xué)行為與藻液分層現(xiàn)象研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)裝置及方法
        3.2.1 生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置和系統(tǒng)
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)手段和方法
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析
        3.3.1 曝氣孔徑對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氣泡動(dòng)力學(xué)行為及藻液分層現(xiàn)象影響研究
        3.3.2 氣體流量對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氣泡動(dòng)力學(xué)行為及藻液分層現(xiàn)象影響研究
2濃度對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氣泡動(dòng)力學(xué)行為及藻液分層現(xiàn)象影響研究'>        3.3.3 CO₂濃度對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氣泡動(dòng)力學(xué)行為及藻液分層現(xiàn)象影響研究
    3.4 結(jié)論
4 脈沖曝氣對(duì)光生物反應(yīng)器內(nèi)小球藻生長特性影響研究
    4.1 引言
    4.2 光生物反應(yīng)器及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        4.2.1 脈沖曝氣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)裝置
        4.2.2 脈沖曝氣對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氣泡動(dòng)力學(xué)行為影響實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及裝置
    4.3 實(shí)驗(yàn)對(duì)象和測(cè)量方法
    4.4 結(jié)果與分析
2濃度對(duì)微藻生長的影響'>        4.4.1 CO₂濃度對(duì)微藻生長的影響
        4.4.2 脈沖曝氣對(duì)反應(yīng)器內(nèi)小球藻生長的影響
        4.4.3 脈沖曝氣對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氣泡動(dòng)力學(xué)特性的影響
    4.5 結(jié)論
5 結(jié)論
    5.1 本文主要結(jié)論
    5.2 后續(xù)工作及展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A. 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
    B. 攻讀碩士學(xué)位期間獲得榮譽(yù)
    C. 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2851811