- модернизация гладкостенного полостного фотобиореактора
- для облучения поверхности светопоглощения полостных фотобиореакторов
- рекомендовано использование натриевых ламп высокого давления, обеспечивающих оптимальный спектральный состав света
- спирулина хлорелла 3г/л*сут, 10г/м2*сут
- гиоцинты 1г/м2*сут
Реакторы разделены на три группы:
- тонкослойные реакторы,
- пленочные аппараты
- и аппараты для глубинного культивирования.
Рис. 1 Схема полостного фотобиореактора с механическим
перемешиванием. а) гладкостенный, б) модернизированный.
представляет собой цилиндрический сосуд с высотой равной диаметру, частично заполненный культуральной жидкостью, в центральной части которого расположена демпферная клетьевая мешалка с гибкими вертикальными перемешивающими элементами. При вращении мешалки жидкость оттесняется на периферию цилиндра, а в центральной его части образуется полость. В нее подается газовая смесь для осуществления массообмена с жидкостью.
Изготовлен и испытан его экспериментальный
образец для охлаждения одной лампы ДНат – 400 в фотобиореакторе объемом
0,01 м3=10л. Определено значение удельного теплового потока q1 через внутреннюю стенку холодильника, соответствующее этому режиму.
представлен расчет диаметра газовой полости.
При расчете мощности на освещение поверхности светопоглощения полост-
ного фотобиореактора принято допущение, что из-за больших значений уско-
рения на поверхности газовой полости, ее форму можно считать цилиндриче-
ской. Тогда диаметр газовой полости связан с диаметром реактора соотношени-
ем:
d = D−ПР (· 1 k )12 (1)
1. Полостной фотобиореактор. 7. Термостат культуральной жидкости.
2. Баллоны с СО и азотом. 8. Термостат для охлаждения источника света.
2
3. Газовый смеситель. 9. Блок управления источником света.
4. Компрессор. 10. Блок управления двигателем.
5. Газоанализатор СО2 11. Конденсатор.
6. Компрессор для продувки газоанализатора.
Рис. 7. Схема экспериментальной установки.
Максимальное значение продуктивности реактора по биомассе
- G = 3,3 г СБ/л·сутки соответствует
- X = 2,5 г СБ/л.
- Средняя производительность по поглощению СО2 – 3,4 л/л·сутки,
- по выделению О2 - 4,6 л/л·сутки.
Газовая смесь: Газовая смесь: Воздух + азот + СО2
1 – Воздух + СО2 3 – n1 = 10 об/с,
2 – Воздух + азот + СО2 4 – n2 = 11 об/с, 5 – n3 = 13 об/с
Рис.10. Влияние фактора оребрения на скорость утилизации СО2 а) для R = 0;
б) R = 0,08.
ной смеси без предварительной продувки азотом. Скорость вращения мешалки
n = 10 об/с, (KL = 5·10-3м/с). В процессе культивирования рО2 ≥ 100 %. Динами-
ка снижения концентрации СО2 в атмосфере реактора показана на рис.10а. Ско-
рость утилизации СО2 уменьшается по мере его потребления, составляя в сред-
нем - 0,68 л/ч
2. Гладкостенный фотобиореактор. (R = 0). Поглощение СО2 из газовоздуш-
ной смеси с пониженным начальным содержанием О2. При предварительной
продувке газового контура азотом в культуральной жидкости устанавливали
значение рО2 = 20 %. Скорость вращения мешалки n = 10 об/с (KL =5·10-3м/с).
Дугообразная форма графика падения концентрации СО2 сохранялась, однако
средняя скорость утилизации СО2 увеличивалась за счет пониженных значений
рО2 в культуральной жидкости и достигала 0,85 л/ч.
3. Модернизированный фотобиореактор. (R = 0,08). Поглощение СО2 из га-
зовоздушной смеси с пониженным начальным содержанием О2. Газовоздушная
смесь с предварительной продувкой контура азотом до рО2 = 20 % в культу-
ральной жидкости. Динамика снижения концентрации СО2 для скоростей вра-
щения мешалки n1 = 10 об/с (KL = 12·10-3м/с); n2 = 11 об/с (KL = 14·10-3м/с) и n3 =
13 об/с (KL = 16·10-3м/с) представлена на рис. 10б. Скорость утилизации СО2
становится постоянной. Для указанных n ее среднее значение составило 0,88
л/ч.
- Мусор
- Рядом пиролизный сжигатель мусора: получение бензина, солярки, керосина, шлака с ректификационной колонной источник СО2
- с подачей со2 на водоросли
- снятие с водорослей кислорода и аэрация рыбхоза
- Озеро с чистой водой разведение рыбы
- Очисные с микро волорослями открытые для гиоцинта
- Закрытые теплицы для хлореллы
- Цех измельчения биомассы
- Лаборатория животных бобавок и спирулины медицинской
- Плоские биореакторы на брожении
- Накопитель газа и комперессор балонов и газовозов
- Ферма хивотных кторые едят гиоцинт и хлореллу источник АЗОТА
- Паровые турбины для электричества
Электричество 5р/квт час
Производительность завода в день 4гектара:
- 1000л бензина 500саляры 100л керосина из 2т мусора 55тр
- 200м3 газа 10тр
- 200кг биомассы водорослей
- 100кг мяса 32тр
- 50кг рыбы клариуса 15тр
- 10кВт электросеть 1тр внутренне использование
- ветрогенерация 1кВт 100р внутренне использование
- солнечная 1кВт 100р внутренне использование
Итого завод 110 000 руб в день в месяц 3 300 000руб
Таким образом, при работе реактора на малых концентрациях СО2 (1÷6,5%)
снижение парциального давления кислорода в газовой смеси уменьшает инги-
бирующее действие фотосинтетического кислорода и увеличивает среднюю
скорость утилизации СО2 на 25 %. Наличие конструктивных изменений реакто-
ра в этих условиях мало влияет на процесс фотосинтеза, увеличивая среднюю
скорость утилизации СО2 на 3,5 %. Однако, для фотобиореактора VP = 0,14 м3,
работающего в системе жизнеобеспечения, увеличение суточного объема ути-
лизации СО2 при этом также составит 3,5 %, что является важным показателем
из-за жестких требований
Основные результаты и выводы.
5. При использовании в полостном фотобиореакторе оптимальной системы ос-
вещения на основе натриевых ламп, энергозатраты составляют в среднем - 82 %
на освещение и 18 % на перемешивание.
7. На основании технологических исследований образца полостного фотобио-
реактора показано, что его суточная газообменная производительность при ра-
бочем объеме 0,14 м3 соответствует потребностям одного человека. Прогнози-
руемая потребляемая мощность составляет 4,5 кВт, что в 6,5 раз ниже мощно-
сти, потребляемой трубчатым фотобиореактором аналогичного рабочего объе-ма и производительности.
