微藻生物膜成膜过程强化及生长调控

发布时间：2021-06-09 19:41

　　微藻可利用电厂烟气中的CO₂作为碳源、利用污水中的氮磷等作为营养物,并以太阳能作为能量来源,通过光合作用合成油脂等能源物质和其他高附加值的产物,一举达到减排除废和生物质能源产出的多重目的。相比于微藻悬浮式培养,微藻生物膜式培养可减少系统的需水量,有效提高光生物反应器内的生物质密度,且具有操作稳定、采收方便、高效节能等优势,具有更大的发展及推广潜力。微藻生物膜是微藻细胞在范德华力、静电力及胞外分泌物的粘附力的作用附着在载体表面,经过增殖生长形成的微生态群落。其过程包含微藻细胞向载体表面的运动、细胞的初始附着及生长成膜、成熟等几个阶段,是一系列含生化转化的流动传递问题。然而,目前微藻生物膜成膜生长的作用机制尚不明确,导致调控生物膜成膜及生长过程的方法较少且缺乏针对性。因此,研究微藻生物膜在载体上的成膜机理及特性,进一步提出有效的过程强化方法,提高微藻生物膜的产量,对微藻生物质能源的发展具有重要意义。本文研究了微藻生物膜在载体上成膜生长作用机理及特性,并在理论指导下提出了有效强化和调控成膜生长过程的方法。首先,在微藻细胞从悬浮液运动到载体表面的过程中,针对微藻细胞沉降速... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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全球一次能源消费量（单位：百万吨油当量）（a）及2017年各区域消费格局（%）（b）

图 1.2 光合作用的原理Fig.1.2 Schematic of photosynthesis.培养系统中 H2O 的供应和存在方式，微藻培养方式主要可分为式培养；含少量水的固定化培养，分为：含极少量水的包埋式水的生物膜式培养。藻悬浮式培养技术悬浮培养是指微藻细胞在培养基中分散呈悬浮态，是一种较为式，特别是在大规模的工业生产中应用最广，主要形式包括：闭式光生物反应器[21](图 1.3)。式培养池结构简单、造价低廉、易于维护等优点。但是，由于完全开放，外界其它的物种对培养体系的侵染较为严重；另一量水体中的迅速衰减，而开放池的搅拌方式又很难实现水体沿导致培养池内光能利用率低，微藻的光合作用效率受到限制，池内生物质培养效率较低（产量小于 1 g L-1，产率在 5-25 g L

图 1.3 四种典型的微藻悬浮式培养系统Fig.1.3 Fore typical suspension cultivation systems for microalgae特别值得注意的是，悬浮式培养系统中生物质密度低，水含量极高，达到 9[26]，且微藻细胞较小，密度与水相似[27]，这为微藻的采收过程带来了巨。为了获得供后续利用的高密度生物质，工业中通常采用离心分离、过沉降、气体浮选等方法[28]用于微藻采收。在微藻生物能源利用技术的整中，微藻采收及脱水干燥能耗占到 30%以上，极大增加了微藻成品过程术要求和成本投入，严重限制了微藻生物质能源的大规模推广应用[29, 30]为了解决上述各种问题，微藻固定化培养技术应运而生。.3 微藻固定化培养技术微藻固定化培养技术，是指利用物理或者化学手段将具有一定活性的游制或定位于一定空间内，并使其保持活性的一项生物强化技术[31]。常见定方法主要为包埋法和生物膜法[32]。包埋法是将微藻细胞包裹于凝胶聚合物的网络空间中，如：琼脂、海藻酸


本文编号：3221195