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藻类光生物反应器(微藻光反应器)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-15 20:12   点击:270  编辑:admin   手机版

1. 微藻光反应器

光生物反应器是比较封闭式光生物反应器比敞开式培养系统有以下优点 2、培养条件易于控制,易于实现高密度培养,对代谢产物积累有利;

3、无污染,可实现纯种培养;是设计有光源系统的主体为透明材料的生物反应器,主要用于可进行光合作用的微藻、植物细胞、光合细菌的培养。

2. 微藻膜反应器

       微藻浮殖技术:

       设备包括光生物反应器和承载光生物反应器的漂浮载体,两者可拆卸式连接。

       光生物反应器内的培养液,随漂浮载体的运动充分混合,漂浮载体本身的运动由水力、风力、波浪能等驱动。

       漂浮载体的材质为透明材料,让阳光尽多地透过漂浮载体从光生物反应器四周照射到反应器内部,为微藻生长提供光。

       光生物反应器中微藻的生长会释放出氧气,这就要求反应器上壁与反应器中微藻培养的液面之间形成气液界面,氧气通过此气液界面进入气相之后扩散出去。

       拱形结构的材质为具有弹性的玻璃纤维,该玻璃纤维能够穿插在设置于光生物反应器外壁上表面的孔道结构中,将塑料薄膜光生物反应器像帐篷那样支撑开,形成一个内部空间,保证反应器的上表面不会塌陷而与反应器内培养液面接触。

       在光生物反应器内填充一定体积的微藻培养液时,空泡结构能够借助自身的浮力作用,将反应器的上表面与培养液分开,从而形成气液界面。

       光生物反应器其上表面上安装至少含有一个充气口,该充气口用于气体的持续鼓入,靠通入气体的压力使反应器上壁与其中微藻培养的液面之间形成空间,即,当通过空气压缩装置向反应器内部鼓入空气时,其上表面将形成由气体填充的顶空,从而形成气液界面,以利于光合作用产生的氧气逸出。

       光生物反应器和漂浮载体之间安装有可调厚度的充气气垫,通过调节充气气垫的厚度来控制光物反应器与外界散热的速率,从而控制光生物反应器内部的培养温度。

3. 藻类生物膜反应器

微藻是光合效率最高的原始植物之一,与农作物相比,单位面积的产率可高出数十倍。微藻生物柴油技术首先包括微藻的筛选和培育,获得性状优良的高含油量藻种,然后在光生物反应器中吸收阳光、CO2 等,生成微藻生物质,最后经过采收、加工,转化为微藻生物柴油。

4. 微藻光反应器设计

生物油是指在中温(500~600℃)、隔绝氧气的条件下将生物质(木材、秸秆等)颗粒物迅速加热使其裂解,再迅速冷凝后得到的一种棕黑色液体。它具有原料来源广泛、可再生、便于运输、能量密度较高等特点,是一种潜在的液体燃料和化工原料。生物油作为燃料可用于窑炉、锅炉等产热设备,将生物油用于柴油机也具有很大应用前景,对减少柴油消耗、缓解高品质燃料油供应紧张有重要意义。 生物油的元素组成及性质为:C 54%~58%(质量分数,下同),H 5.5%~7.0%,O 35%~40%,N 0~0.2%,灰分0~0.2%,水分15%~30%,密度1.2 g/cm3,高位热值16~19 MJ/kg,黏度(50℃)40~100 mPa·s,pH值2.5,固体质量分数0.2%~l%,挥发残留物约50%。 生物油的组成和理化性质受多个因素影响,如原料种类、含水量、反应器类型、反应参数、产物收集方法等,但不同途径制得的生物油仍具有一些共同的性质,如水分含量高、含颗粒杂质、黏度大、稳定性差、有腐蚀性等,这与传统石化燃料(柴油、汽油)有很大不同,也给生物油用于柴油机带来了很多困难。

5. 微藻光生物反应器

微藻,净化海洋环境的明星

你知道吗?在辽阔的蔚蓝海洋中生长着一类人们肉眼看不见的微小生物,但在显微镜下,我们却能清晰地看到它们千奇百怪的形态:有的如小球、有的似心形、有的如圆月、有的似银梭、有的如月牙、有的呈三角形。虽然它们自身的运动能力非常弱,但其特殊的体形能够很好地适应漂浮生活,可随波逐流地漂浮或悬浮在有光的表层海水中。

与陆地上的树木、作物、杂草类似,此类生物具有叶绿素,能够进行光合作用,将二氧化碳和海水中的氮、磷等营养成分合成为自身所需的有机物,同时释放氧气到大气中。它们大多是单细胞生物,故人们称其为单细胞藻类(unicellular algae);因藻体微小(一般只有千分之几毫米),人们又称其为微藻(Microalgae)。在分类学上,研究人员常把具有中央体的某些蓝藻类植物(例如螺旋藻等)也归为微藻。

目前,在中国海记录到的海洋微藻约有1800多种。由于不同种类的微藻所含的色素成分(叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素等)及比例各不相同,因而呈现出斑斓的色彩:绿藻因叶绿素a、叶绿素b含量丰富而呈草绿色;蓝藻因含较多的叶绿素“藻蓝蛋白呈现蓝绿色;红藻主要含有藻红蛋白而呈现红色或玫瑰红色;硅藻和金藻则因含有较多的叶黄素而呈现出黄色、褐色、金褐色或黄褐色。

小微藻大用途

20世纪50年代以来的研究证明,微藻是海洋中的主要初级生产者,是海洋食物链的基础,驱动着整个海洋生态系统的能量流和物质流,直接和间接地养育着几亿吨的海洋动物,因此在海洋生态系统的物质循环中起着十分重要的作用。海洋微藻一旦受到破坏,将危及其他海洋生物及整个海洋生态系统。

微藻对人类社会的生产、生活也有着十分重要的作用。目前,海洋微藻的开发利用主要集中于以下几个方面,有些用途已达到工业化生产水平,比如:作为人类的营养食品和健康食品;作为可再生生物能源,可通过热解获得生物质燃油,或通过光合作用及其特有的产氢酶系将水分解为氢气和氧气;提取色素、药物及甘油等化学产品;作为水产动物的饵料和禽畜饲料的添加剂。

然而,微藻的用途远不止这些,消除入海污染物、清洁海洋环境便是它们近年来颇受关注的一种新用途。净化海水养殖业废水

在当今集约化海水养殖业中,废水的排放是海水受到污染的一个重要原因。在鱼、虾、贝、蟹等的工厂化养殖和育苗过程中,由于饲料投喂过多,投放的干湿饲料只有约20%被养殖动物食用,过剩的饲料则在养殖水体中扩散累积,引起水体中氮、磷含量升高;同时,养殖动物的代谢作用也会造成水体中氨态氮和有机氮浓度升高。这样的废水一旦排入近岸海域,海水将因无机氮、磷的浓度增加而发生富营养化或产生赤潮,严重威胁到海洋生物的生长。因此,养殖业废水在排放前必须进行有效处理。小小的微藻就能对养殖业废水进行有效净化。

微藻生长期间,各种形式的无机氮和有机氮均可被其所利用,磷则主要以磷酸一氢根和磷酸二氢根的形式被它们吸收。当微藻被引入养殖业废水中时,藻细胞通过光合作用向水中供氧,增加水中的溶解氧,使好氧菌能够不断分解有机质,进而产生二氧化碳,作为藻细胞光合作用的碳源。因此,在净化水质的过程中,人们常将微藻与细菌联合使用,也即我们通常所说的“藻菌共生”。同时,微藻吸收利用氮、磷等营养盐合成复杂的有机质。这就是微藻净化养殖业废水的机理。

微藻光能利用效率高、生长繁殖迅速、产量高等特点,决定了其对营养物质的吸收和累积过程迅速;养殖业废水中的污染物浓度比工业废水和生活污水低得多,所以只要给微藻提供适宜的生长条件(光照、温度、pH值等),即可迅速改善废水的水质。

中国海洋大学的研究人员将一种绿藻——亚心形扁藻

(Platymonas subcordiformis)引入光一膜组合式生物反应器中,用于去除南美白对虾养殖废水中的氮磷营养盐。通过超滤膜组件良好的分离截留性能,使反应器中保持高密度的微藻细胞(藻密度达到2.51×107个细胞/毫升)。连续运行结果表明,废水中无机氮和无机磷的去除率分别达到83%和95.8%;净化后的水中,无机氮和无机磷浓度均达到《海水水质标准》(GB3097-1997)的二类标准要求,可以循环用于海水养殖,大大减轻了近岸海水的氮、磷污染负荷。

中国科学院大连化学物理研究所发明的专利——“海绵一微藻”集成系统则是首先在工厂化养殖废水中接种微藻,吸收转化海水中无机氮和无机磷为微藻生物量;接种一定时间后,将海绵放到微藻生物量增加的废水池中,滤食微藻。通过微藻和海绵生物的联合作用,污染水体得到净化,过量无机氮、磷营养盐排入海水后引发的富营养化问题也大大减轻。

分解海洋中的有机毒物

6. 藻类光反应器

主要借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物,使污水得到净化.1.按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类.厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸,甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等,如厌氧塘、化粪池、污泥的厌气消化和厌氧生物反应器等.好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气(如藻类光合作用产氧等)为污水中好氧微生物提供活动能源,促进好氧微生物的分解活动,使污水得到净化,如活性污泥、生物滤池、生物转盘、污水灌溉、氧化塘的功能.2,.按微生物的悬浮状态分为活性污泥法和生物膜法.活性污泥法微生物悬浮在污水中,如氧化沟,a2o,传统活性污泥法,sbr等等.生物膜法微生物附着在载体上,如生物转盘法,生物流化床等等.

7. 微藻光合反应器

微藻,是一种可以进行光合作用的微细藻类,其种类十分广泛,不论在海水还是在淡水环境中皆可看到微藻的存在。微藻也是目前已知地球上最古老的生物之一。作为一种体型较小的植物状生物体,其直径约在 1-50 μm 之间,没有根或叶,大多数物种含有叶绿素,利用阳光作为能源, 同时将二氧化碳转化为生物质。

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