發(fā)布時間：2020-10-22 16:03

　　 利用微藻實現(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)，具有造價低，易于擴大化培養(yǎng)等優(yōu)點，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）作為實驗用藻種，針對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化開展了研究工作。系統(tǒng)研究了氣體流量、光照強度、光照周期等因素對跑道池光生物反應(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。對微藻反應(yīng)器內(nèi)的氣液兩相流動行為進行了可視化實驗，研究了曝氣孔徑、氣體流量及CO2濃度對光生物反應(yīng)器內(nèi)氣泡動力行為的影響，探討了氣體對藻液分層及浮選效果的影響。提出脈沖曝氣的強化傳質(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，討論了曝氣間隔時間對反應(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，光照強度為160μmol·m-2·s-1，光照周期為16:8時最有利于蛋白核小球藻的生長；光照強度為90μmol·m-2·s-1和光照周期為16:8的條件均有利于藻細胞內(nèi)油脂的積累。 ②光照條件的改變對反應(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，即上層藻液中藻細胞油脂百分含量高，下層藻液中藻細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)部氣泡的直徑和運動速度均呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，且氣泡在藻液中的直徑和運動速度均小于其在純水中的直徑和運動速度。隨著氣體流量的增加，氣泡的直徑和運動速度也隨之增大。反應(yīng)器中氣泡的直徑和運動速度隨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)上層藻細胞濃度呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。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}沖曝氣時間能夠提高藻細胞內(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。實驗表明，曝氣時間為12s時，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，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)器及實驗系統(tǒng)
        2.2.1 跑道池光生物反應(yīng)器的設(shè)計
        2.2.2 曝氣方式
        2.2.3 實驗裝置與系統(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 分析測試方法及儀器設(shè)備
    2.4 實驗結(jié)果與分析
        2.4.1 通氣量對微藻生長的影響
        2.4.2 光照強度對微藻生長及沉降特性的影響
        2.4.3 光照周期對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)氣泡動力學(xué)行為與藻液分層現(xiàn)象研究
    3.1 引言
    3.2 實驗裝置及方法
        3.2.1 生物反應(yīng)器的設(shè)計
        3.2.2 實驗裝置和系統(tǒng)
        3.2.3 實驗手段和方法
    3.3 實驗結(jié)果和分析
        3.3.1 曝氣孔徑對反應(yīng)器內(nèi)氣泡動力學(xué)行為及藻液分層現(xiàn)象影響研究
        3.3.2 氣體流量對反應(yīng)器內(nèi)氣泡動力學(xué)行為及藻液分層現(xiàn)象影響研究
2濃度對反應(yīng)器內(nèi)氣泡動力學(xué)行為及藻液分層現(xiàn)象影響研究'>        3.3.3 CO₂濃度對反應(yīng)器內(nèi)氣泡動力學(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)器及實驗系統(tǒng)
        4.2.1 脈沖曝氣實驗系統(tǒng)及實驗裝置
        4.2.2 脈沖曝氣對反應(yīng)器內(nèi)氣泡動力學(xué)行為影響實驗系統(tǒng)及裝置
    4.3 實驗對象和測量方法
    4.4 結(jié)果與分析
2濃度對微藻生長的影響'>        4.4.1 CO₂濃度對微藻生長的影響
        4.4.2 脈沖曝氣對反應(yīng)器內(nèi)小球藻生長的影響
        4.4.3 脈沖曝氣對反應(yīng)器內(nèi)氣泡動力學(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
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
    C. 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目

【參考文獻】

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本文編號：2851811