室外培养微藻生物质光反应器及反应效率.pdfVIP

30 CHEhⅡCALENGINEElUNGDESIGN 化工设计2013，23(2) 室外培养微藻生物质光反应器及反应效率 李茂涛+ 鲁厚芳袁桃陶川东梁斌 四川大学化工学院四川省多相流传质与反应工程重点实验室成都610065 摘要 通过分析和比较文献数据，以户外微藻培养为基准，建立微藻室外封闭培养的光反应计算模型， 对管式微藻反应器的光吸收效率、光合作用效率以及生长模型进行计算，针对不同的光照条件计算反应器的管 径等参数，为微藻过程开发利用提供基础数据。 关键词 微藻微藻生物柴油室外培养生长动力学 随着化石能源的逐渐减少，人们对可再生能 养产率和光合作用效率，结果表明， 微藻的面积 源的关注度越来越高。生物柴油作为其中之一， 产率可达到38．2g／(m2·d)。 已在世界各国得到了广泛的工业化生产，但生物 本文对国内海口、成都、拉萨、 二连浩特的 柴油生产的最大瓶颈是原料来源问题。微藻是一 微藻培养条件进行比较，结果显示， 在不同地方 种光合自养微生物，具有生长速度快、增殖周期 的光反应器直径将随光照条件变化， 微藻产率也 短、光合效率高、营养要求低等特点…；微藻细 随不同地区变化较大。 胞中富含油脂、蛋白质、多糖等多种有价值的物 1与计算相关的参数 质，富含油脂的藻种平均油脂含量在20％～50％ 之间悼J。因此，微藻被认为是具有潜力的油脂生 1．1光反应器的选择 产物种，也是生物柴油潜在的原料来源。 微藻的培养方式目前主要有两种：一种为开 已经有大量文献报道对微藻培养的研究。 放式的跑道池培养；另一种为封闭式培养，又分 Be Quentin7chet旧。等在一个体积为50L的柱光生物 为板式和管道式光生物反应器培养。相对于开放 反应器中培养微藻，以C．sorokiniaIla为培养藻种， 式微藻培养而言，封闭式培养微藻不易受污染， 得到微藻的体积产率为10±2．2g／(m2·d)，微 培养液中水分挥发小，且可以得到比跑道池培养 藻的总光合效率达到了4．8±0．5％；在微藻培养 高5～lO倍的生物质浓度，减轻后续的微藻浓缩能 装置的研究方面，E．Molina等在综合考虑了管长、 耗。对于光照强、缺水的地方尤其适合封闭式培 光反应器里培养液的流速、气升柱高度、光接收 养，封闭培养中，板式和管式光生物反应器都面 器的构象等众多影响微藻生长的因素后，设计了 临着同样的高固定资产投入的问题，但管式相对 一个总体积为0．2m3的气升管式光生物反应器， 于板式，更容易控制反应器中培养液的均匀有序 以Phaeodactylumtricomutum为培养藻种，该反应 混合，而这被认为是提高微藻光合效率的最有效 器中微藻的浓度可达到4g／L，在稀释速率为O．04 的途径。因此本文选择管道式光生物反应器。 ／h时，微藻的体积产量可达到1．9∥(L·d)，面