湛江等鞭金藻具有很大的开发价值,不仅可以用来作为鱼虾贝类动物幼虫良好的基础饵料,也可应用于食品、医药、生物能源等领域。设计并制作出一种适于湛江等鞭金藻规模化高效率培养的光生物反应器是实现湛江等鞭金藻综合开发的基础。本文所涉及的研究工作如下:(1)湛江等鞭金藻培养主要工艺条件的确定。为实现湛江等鞭金藻高密度的生长,确定适宜的培养条件,借助小型培养容器对湛江等鞭金藻培养的主要工艺条件进行了研究。结果表明:Na NO3与KH2PO4的浓度分别为300mg/L和20mg/L,即氮磷比为15:1时湛江等鞭金藻生长最佳;湛江等鞭金藻能在CO2浓度为20%(v/v)以内的通气条件下生长,但在浓度为5%~10%(v/v)的范围内可以实现更好的生长;湛江等鞭金藻对光照有较强的适应能力,且光强在5000lx~9000lx范围内生长状况最佳。(2)管式光生物反应器的设计与制作。首先组建了一套湛江等鞭金藻室内培养实验系统,包括光照系统、通气系统和温控系统。其次采用有机玻璃管和PVC管设计并制作了三种不同形式的管式光生物反应器,分别可实现40L、50L、70L的培养规模。(3)管式光生物反应器的培养性能研究。为了测试所设计的三种不同形式的管式光生物反应器的应用效果,进行了对比培养试验,比较了不同结构的优缺点以及对湛江等鞭金藻生长的影响。首先,进行了扩大培养实验,结果表明湛江等鞭金藻在放大100倍体积培养条件下,细胞产率以及比生长率分别提高了17.84%和9.64%;其次,进行了两种供气方式的对比培养实验,结果表明采用沙头气泡石供气装置较优于气管微孔供气装置,细胞产率和比生长率分别提高了23.21%和10.73%;最后,对反应器管道排列的形式进行了对比培养实验,结果表明垂直管式较优于横管式,相同的培养条件下,垂直管式比横管式的金藻细胞产率和比生长率分别提高了43.45%和12%。(4)湛江等鞭金藻藻悬液中的光衰减研究。通过测定光在透过不同浓度藻液时在不同光程处的光强,对湛江等鞭金藻在反应器内的光衰减状态进行了研究,结合Lambert Beer定律建立了光衰减模型E=E0exp[-(0.23OD500+0.038)L],结果表明随着湛江等鞭金藻细胞密度及光程的增加,光衰减程度不断增大,在管径一定的情况下,细胞密度提高6倍,光衰减程度相应增加了35.8%。(5)光生物反应器内藻悬液流动混合性能研究。以第三种垂直管式光生物反应器为对象,对反应器的通气速率参数进行了优化,结果表明在最佳条件2L/min的通气速率下,连续培养7天细胞密度达到了2.88×107个/m L,同时得出在保持通气速率不变的情况下,管道内液体的流动速率随着藻悬液浓度的增大而有所下降。