半开放光生物反应器中扰动强化产油微藻生长的生理特性动态响应及废水培养应用

本文推荐：该研究通过自设计半开放光生物反应器（PBR），系统探究了流体动力学扰动对产油微藻（如Desmodesmus sp.）生长、光合活性（Y(II)/ETR）及脂质积累（TAG产量达204.07 mg/L）的影响，揭示了0.178 m/s流速下的最优生长条件（生物量660.54 mg/L，脂质生产力30.02 mg·L-1·d-1），并证实其在生活废水中高效脱氮除磷（TN>99%，TP>87%）与生物柴油原料生产的双重价值，为微藻能源化与废水回用提供了创新方案。

　　

亮点

本研究通过半开放光生物反应器实现了产油微藻的高效培养，系统解析了流体动力学扰动对微藻生理特性的动态影响，为生物能源与废水净化协同技术提供了新见解。

藻类培养

产油微藻Desmodesmus sp.及其突变株AT151（通过常压室温等离子体ARTP诱变获得）被选为光生物反应器培养对象。突变株筛选基于特定辐射参数下的脂质积累能力优化。

光生物反应器中流动条件对微藻生长的影响

通过量化流体动力学参数（流速、循环时间等）与细胞增殖的关联性发现：

• 流速0.178 m/s（对应流量1.0 L/s）时生物量达峰值660.54 mg/L，脂质生产力30.02 mg·L^-1·d^-1

• 叶绿素a浓度31.90 mg/L，光合量子效率Y(II)和电子传递速率ETR同步提升

• 低于临界流速时，生物量与流速呈正相关（p<0.05）

结论

半开放光生物反应器在废水培养中展现出卓越性能：

• 营养盐去除率：总氮(TN)>99%、总磷(TP)>87%、有机碳(TOC)41%

• 脂质分析：三酰甘油(TAG)产量204.07 mg/L，较野生株提升84%，关键酶ACCase和DGAT显著过表达

• 脂肪酸组成呈现高饱和/单不饱和特性，符合生物柴油理想原料标准