随着经济的快速发展,石油、煤等化石能源的大量使用,CO2等温室气体大量排放,导致全球生态化境日益恶化,因此CO2的减排与再利用引起人们的广泛关注。微藻具有光合效率高、生长速率快等优点,利用微藻固定CO2不仅安全性好、效率高,同时还可以生产高附加值微藻产品,因此具有良好的发展前景。螺旋藻作为世界主要经济微藻,具有生长速度快、规模化培养工艺成熟,生长在碱性环境中可以高效利用CO2或碳酸盐,是最有希望实现规模化固碳培养的经济微藻。螺旋藻培养过程中虽然已经可以部分利用CO2,但仍存在着CO2利用效率低、生产成本高等突出问题。本文首先对国内主要螺旋藻生产企业目前使用的CO2固碳补碳反应器的CO2利用效率进行了实际测量。调查发现目前使用的固碳补碳反应器不同程度存在CO2反应停留时间短（大约为0.5～3 s）、气液混合传质效率差、大量未反应气体逸散等问题,造成CO2利用效率较低,约在16%～35%左右。开放大池培养过程中CO2转化利用效率约为86%。通过计算机模拟技术主要针对现有固碳反应器进行了流场模拟,并在此基础上,针对流场混合强度低,停留时间短两个关键问题,设计了部分液循环式和气体循环式两种固碳补碳反应器。与现有的固碳反应器相比,相同气液比的情况下,改进后的固碳反应器的CO2利用效率由现有的16%～37%分别提高到47%和51%,CO2利用效率得到了有效提高。此外,本文采用螺旋藻粉为原料,对螺旋藻中藻蓝蛋白的提取制备工艺进行改进,开发低成本高纯度的藻蓝蛋白生产工艺。首先优化了藻体破碎工艺,按照1:20的料液比混合均匀,并采用水溶涨破法破碎藻细胞,其藻蓝蛋白溶出率可达80%。在室温25℃条件下,经离心固液分离后得到藻蓝蛋白粗提液,再经25%饱和度的硫酸铵盐析,可除去部分可溶性蛋白和叶绿素成份。随后对藻蓝蛋白结晶沉淀条件进行了系统优化,得到最佳的藻蓝蛋白结晶沉淀工艺条件如下:在室温25℃条件下,以60%饱和度硫酸铵条件下所得藻蓝蛋白沉淀为研究对象,硫酸铵为沉淀剂,蛋白浓度12 mg/m L,p H 7,温度25℃,硫酸铵浓度8%,可以得到A620/A280为1.7的食品级藻蓝蛋白,回收率在95%以上。将上述所得25%硫酸铵沉淀所得藻蓝蛋白粗品,利用Hitrap phenyl Fast Flow疏水层析进一步精制纯化,即可得A620/A280纯度为3.5的高纯度藻蓝蛋白,其总回收率约为40%。本文对现有螺旋藻生产工艺中固碳补碳反应器效率的调查、设计以及藻蓝蛋白制备工艺的开发为螺旋藻固碳养殖的规模化推广及深加工综合利用奠定了一定的工作基础。