摇动平台式光生物反应器混合特性和微藻培养的研究
微藻在各个领域都有巨大的应用潜力。但是传统的微藻培养系统制作和操作成本过高，使得微藻培养并不能低成本满足微藻的市场需求，开发出一套低成本的培养系统迫在眉睫。在传统的微藻培养中碳源是以CO2的形式提供的，所以使得整个系统所需要的混合搅拌强度较大，增大了微藻培养的生产成本。所以本文基于碳酸氢盐碳捕获和藻类生产综合系统（BICCAPS），建立了摇动平台上光生物反应器系统，以期待实现利用自然力驱动微藻培养的过程，减少微藻培养的生产成本。本文主要就摇动平台培养微藻的能力以及混合特性展开了研究。 首先，利用小型摇动平台和简单方盒子作为光生物反应器，对超嗜盐杆藻在不同光照、液层厚度和摇动周期下进行了培养。发现超嗜盐杆藻在以碳酸氢盐为碳源、没有CO2鼓泡通气的情况下中生长良好，最高细胞密度可达2.73g/L，充分证明了BICCAPS的可行性。 其次对小型摇动平台光生物反应器中氧气传质系数（kLa）、混合时间以及细胞受光特性研究表明，反应器在摇晃周期为1秒时，2.5、5.0、7.5和10cm液层厚度的kLa值分别33.49、5.76、3.86以及1.04h-1；在摇动周期为2秒时则分别为1.50、1.15、0.57以及0.84h-1。反应器内部的混合时间，为0.7~67.7min。利用Fluent模拟计算出反应器内部的藻细胞的光暗循环频率，结果表明，此系统不同液层厚度的光暗循环频率差异较大。 最后在户外，利用了一种水驱动式摇床，在100cm*100cm的薄膜式生物反应器中，进行了放大的微藻培养。并对放大后的摇动平台的kLa、混合时间以及细胞受光特性进行了研究。培养了超嗜盐杆藻、盐生杜氏藻、富油新绿藻和海水小球藻。经过13天的培养超嗜盐杆藻细胞密度能达到1.36g/L，盐生杜氏藻细胞密度达到0.41g/L，富油新绿藻细胞密度能到达1.06g/L。经过9天的培养，海水小球藻细胞密度能达到1.34g/L。另外在传质和混合特性上都可以满足微藻的正常生长。 由此表明，摇动平台式光生物反应器适合培养各种嗜盐碱微藻，可以通过自然力简单地提供混合，具有节约能源、反应器制作成本低、供碳便宜、人力维护少等特点。此系统有希望利用自然能（水力、风能、波浪能）来驱动摇动平台，全面、大幅度降低微藻生产成本，促进其产业化应用。
光暗循环频率;光生物反应器;混合特性;微藻培养
大连理工大学
硕士
生物化工
迟占有
2017
中文
Q949.2
75
2018-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）