Mixotrophic Cultivation of Tetraselmis sp.-1 in Airlift Photobioreactor

Tetraselmis sp.-1 is a new microalgae strain constructed by cell fusion technique. In this paper, the mixotrophic cultivation of Tetraselmis sp.-1 in airlift photobioreactor is investigated. Firstly, the paper calculates the light attenuation in the mixotrophic medium, and sets the light attenuation model. Secondly, it uses the same dissolved oxygen coefficient (K d) of flask culture to select the aeration of bioreactor. Finally, it sets the growth kinetic model, production (chlorophyll-a and total lipid) kinetic models and substrate (glucose) consumption kinetic model of Tetraselmis sp.-1 in airlift photobioreactor.

用于微藻培养的气升式光生物反应器

基于微藻光自养培养特性 ,构建了具有较大面积体积比的 15 L内外光源相结合的气升式光生物反应器 ,考察了两种不同形态藻细胞培养体系中 ,光强随细胞浓度及光程距离衰减的规律 ,得到了描述光衰减的数学关系式 ,即在鱼腥藻 712 0培养体系中为 I=I0 exp[- (0 .0 131+0 .987OD750 )·L],在聚球藻 70 0 2培养体系中为 I=I0 exp[- (- 0 .0 2 39+0 .0 777OD750 )·L],并据此对培养过程中光强沿反应器径向的动态分布情况进行了估算。在该反应器中进行了鱼腥藻 712 0和聚球藻 70 0 2两种蓝藻的光自养培养 ,藻细胞培养终密度分别达到 1.5 3g/ L和 3.4g/ L ,体积产率分别为 0 .31g L-1d-1和 0 .5 7g L-1d-1。

通气量和CO_2对Nannochloropsis sp.在光生物反应器中的生长和EPA合成的影响

实验考察了在气升式内环流光生物反应器中通气量、CO2含量等培养条件对Nannochloropsissp.生长及EPA合成的影响.结果表明,在气升式内环流光生物反应器中培养,Nannochloropsissp.生长速率显著提高.培养8d,Nannochloropsissp.生物量(干重)可达857mg/L,是摇床培养的2倍.在一定范围内,Nannochloropsissp.的生长速率随通气量的增加而增加,在本实验条件下,通气量为500mL/min时生长最快,而过高的通气量则对Nannochloropsissp.的生长没有促进作用.在通气中含1%(?)CO2时,可加快藻细胞的生长,最大生长速率可达不配加CO2时的1.8倍.通气量和CO2对Nannochloropsissp.细胞内总脂肪酸及EPA的积累有显著影响.在通气量为400mL/min及CO2含量为0.5%时,培养液中EPA产量最高,达到39.0mg/L.

气升式光生物反应器中Chlorella sp.优化培养与能量计算

高油脂含量的微藻能够有效利用太阳能生产生物油脂,从而实现无机碳转化为有机碳的过程.如何降低微藻培养过程的能量消耗,是实现含油微藻规模化生产生物柴油的关键.通过对气升式光生物反应器中Chlorella sp.培养条件的优化,以及不同培养条件的能量计算和比较,发现当使用侧光光纤作为内置光源时可以提高光能利用率,在适宜的通气速率（0.6 L/min）条件下,可获得单位能耗的最大生物产量4.40 g/（W·d）,较同等条件下外置光源时产量提高了8~25倍.

盐藻在气升式光生物反应器中的光自养培养

在气升式光生物反应器中进行了盐藻培养特性的研究，确定了盐藻在2.5 L气升式光生物反应器中培养的适宜条件为：温度30oC，光强1.6 mW/cm2，盐浓度16%，通气量20 ml/min. 扩大到20 L反应器培养盐藻生长良好. 采用气升式光反应器培养盐藻生长快，周期短，4~7 d后即可进入稳定期；最终细胞密度大，最大为1.6′106 cells/ml；藻液中胡萝卜素含量高，最高含量32 mg/L.实验表明气升式光生物反应器适合于盐藻的培养.

平板式微藻光反应器的流场优化及闪光效应

针对微藻闪光效应的特点，开发一种内置交叉导流横向隔板的平板气升环流式微藻光反应器．研究藻液中光衰减规律和通气流量对微藻生长的影响，通过流场数值模拟剖析闪光效应特点，实验对比不同反应器的生物质产量．得到微拟球藻液的光衰减公式，每升藻液的最佳通气流量为0．5L·min-1．反应器增加交叉导流横向隔板后，形成一个顺时针和逆时针旋转的交替更迭的大涡流动，加强气液混合和物质传递，在水平光程方向上藻液速度提高到15～22倍，藻液光暗循环周期显著降低到无横向隔板时的1／19．结果表明，快速闪光效应能够明显促进微藻光合生长，最终使微藻生物质产量提高了25％．

气升式光生物反应器内外径比对球等鞭金藻生长的影响

实验利用不同内外径比的气升式光反应器分别在 5L/min和 2L/min的充气量下研究了内外径比对球等鞭金藻生长的影响 .结果显示 ,在 2L/min充气条件下光反应器的内外径比在 0 .4、0 .6、0 .7及 0 .9等 4个水平上对球等鞭金藻的生长的影响有著差异 (P <0 .0 5 ) ;而在 5L/min充气条件下此差异不显著 (P >0 .0 5 ) ;两种充气条件下均以 0 .6、0 .7的内外径比为最适 。

纤细角毛藻的光生物反应器培养

采用正交实验的方法,在光生物反应器中对纤细角毛藻 Chaetoceros gracilis的生长进行了研究,结果表明:光照强度、通气率对藻体细胞的生长具有显著的影响,在通气培养条件下,当培养密度较高时,纤细角毛藻细胞不仅能耐受超高光照强度的照射,而且还可以获得很高的生长速度。本实验条件下, -1 7经过 5 d的培养,细胞的比生长速率﹑生物量产量和细胞密度分别达到了 0.74 d ﹑1.13 g/L和 8.1×10 /mL的较高水平。

混合系统对扁平箱式光生物反应器中钝顶螺旋藻生长的影响(英文)

在６０ｌ扁平箱式光生物反应器中，采用Ｚａｒｏｕｋ合成培养基、日光灯３０ｋｌｘ连续照射及不同的混合系统，对钝顶螺旋藻进行了分批培养。当采用气－水循环系统（ＷＲＡＳ）和气升搅拌系统（ＡＳ）时，培养过程中的溶解氧都有所降低，分别从６．７ｍｇ／ｌ降低到５．４ｍｇ／ｌ和从８．６ｍｇ／ｌ降低到２．０ｍｇ／ｌ。采用ＡＳ在第７ｄ时获得了钝顶螺旋藻生物量的最大浓度为１．８５ｇ／ｌ。仅在采用ＡＳ的培养过程中未发现有明显的有如断裂和下沉的菌丝形态学变化。结果表明，与水循环系统（ＷＲＳ）和ＷＲＡＳ相比，ＡＳ应用于扁平箱式光生物反应器中钝顶螺旋藻的培养更有效、更成功。

补充CO2对气升式光生物反应器中萱藻丝状体生长、生理及发育的影响

为实现萱藻丝状体的快速扩增,本实验以萱藻丝状体为研究对象,应用实验生态学方法对三种充气条件(充空气、连续充CO2以及基于培养液pH稳定在7.5~8.0条件的间歇充CO2)下气升式光生物反应器中萱藻丝状体的生长、生理及发育进行了比较研究。结果显示,间歇充CO2可显著提高萱藻丝状体的日均增长率,扩增18 d日均增长率为(24.15±2.34)%,显著高于充空气与连续充CO2组;间歇充CO2条件下萱藻丝状体代谢旺盛,生长良好,光合放氧及呼吸耗氧速率分别为(25.99±1.88)和(15.98±0.97)μmol O2·g^-1 FW·h^-1,较连续充CO2组分别提高了38.23%和55.05%,较充空气组分别提高了57.91%和43.46%;间歇充CO2可促进萱藻丝状体孢子囊的发育,诱导18 d孢子囊比例可达(51.03±0.78)%,显著高于充空气组与连续充CO2组;间歇充CO2条件下扩增获得的丝状体游孢子放散量及附着率最高,经阴干刺激,放散2 h后孢子放散量为(11.33±1.33)×104 ind/mg FW,48 h后附着率为(90.67±2.40)%,较连续充CO2组分别提高了17.24%和3.82%,较充空气组分别提高了99.82%和5.54%。

小球藻生长及关键营养元素代谢规律的研究

[目的]探索小球藻生长过程中关键营养元素代谢的基本规律,优化小球藻大规模培养工艺。[方法]以新型、高效的平板气升环流式光生物反应器为模式反应器培养小球藻,定时检测均匀鼓泡流下小球藻的生长状况和培养液中氮、磷、钾、钙、镁、铁等关键营养元素的浓度。[结果]小球藻在264 h内的干重浓度接近线性增加趋势;铁元素在48 h后几乎消耗殆尽;氮和磷元素在168 h后降至较低水平;镁和钙元素在96 h降至较低水平后不再明显下降;钾元素虽然是小球藻生长的重要组成元素,但其浓度始终处于波动状态,变化并不显著。[结论]小球藻的元素代谢主要发生在168 h前,各种元素的代谢速率有显著差异;生长后期虽然大多数营养元素比较缺乏,但在持续光照和通入足够二氧化碳的条件下小球藻仍然可以继续生长一段时间。

平板气升环流式光生物反应器中气泡特性的图像法分析

气泡特性是影响气升式反应器混合、传质性能的重要参数。本文通过在MATLAB环境下编程,对采集到的气泡图像经过图像二值化、孔洞填充、气泡分割等处理,考察了不同表观气速下平板气升环流式光生物反应器内的气泡特性。研究结果表明,图像法与体积膨胀法测得的气含率结果相吻合,验证了图像处理技术测量气含率的可行性。此外,图像法还可以获得反应器内气泡的详细特征(如气泡形状、大小、分布及气液相界面积等)。通过对图像中所有气泡进行统计分析,获得了反应器中气泡的平均直径随表观气速和高度变化的规律。