搖動平臺式光生物反應(yīng)器混合特性和微藻培養(yǎng)的研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文搖動平臺式搖動平臺式光生物反應(yīng)器混合特性光生物反應(yīng)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(xué)號：21418031指導(dǎo)教師：遲占有教授完成日期：2017.05.29大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要微藻在各個領(lǐng)域都有巨

2、大的應(yīng)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(yīng)器系統(tǒng)，以期待實現(xiàn)利用自然力驅(qū)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(yīng)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(yīng)器中氧氣傳質(zhì)系數(shù)（kLa）、混合時間以及細胞受光特性研究表明，反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)部的混合時間，為0.7~67.7min。利用Fluent模擬計算出反應(yīng)器內(nèi)部的藻細胞的光暗循環(huán)頻率，結(jié)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(qū)動式搖床，在100cm100cm的薄膜式生物反應(yīng)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(zhì)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(yīng)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(yīng)器制作成本低、供碳便宜、人力維護少等特點。