平板氣升環(huán)流式微藻光反應器研究.pdf

1、微藻能源作為第三代生物燃料是國內(nèi)外新能源領域的前沿研究課題，而如何開發(fā)立體微藻光反應器實現(xiàn)高密度養(yǎng)殖微藻、以顯著提高單位占地面積上的微藻生物質(zhì)產(chǎn)量是當前的熱點和難點問題。本文研發(fā)了一種平板氣升環(huán)流式微藻光反應器，分析了閃光效應和流體動力等特性對微藻生長的影響規(guī)律。
　　 本文選擇微擬球藻作為實驗藻種，通過平板氣升環(huán)流式反應器內(nèi)實驗得到適宜微藻生長的最佳通氣速率為每升藻液內(nèi)通入空氣流量0.5 L·min-1。通過微藻培養(yǎng)液的光衰減

2、實驗，基于Lambert-Beer定律得到微藻的光衰減公式為I=I0·e-(0.4x+0.024)L。通過光強對微藻比生長速率的影響實驗，得到在35～95μmol·m-2·s-1的光強范圍內(nèi)，微藻在指數(shù)生長期的比生長速率隨光強增大而提高，但提高幅度逐漸減小。
　　 通過Fluent流體動力學軟件對反應器內(nèi)流場結(jié)構進行了計算模擬，對氣含率和液體速率的計算模擬結(jié)果進行了實驗驗證。在此基礎上計算得到導流板長度、導流板間距和裝液位高度對

3、反應器內(nèi)流場的影響規(guī)律，確定了導流板長度25cm、導流板間距20cm、液位高度35cm作為平板氣升環(huán)流式反應器的優(yōu)化結(jié)構。通過在該反應器藻液上升區(qū)內(nèi)添加橫向交叉隔板，在增大整體氣含率同時起到了良好的導流作用。數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn):上升區(qū)內(nèi)的液流形成一個順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)的交替更迭的大渦流動，加強了氣液混合和物質(zhì)傳遞，在水平光程方向上藻液速度提高到15-22倍，藻液光暗循環(huán)周期顯著降低到無橫向隔板時的1/19，由于微藻閃光效應的影響最終使微藻生物