Bioreaktor - definicja, wady, zalezy, zasada działania, budowa ...
Bioreaktor- jest to urządzenie o nieustannym przepływie ścieków, używane do fermentacji metanowej. Umożliwia prowadzenie procesów mikrobiologicznych, enzymatycznych oraz hodowli komórek organizmów wyższych. Pozwala na kontrolę procesu produkcji, pomiar i regulację parametrów w warunkach maksymalnego ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania możliwości zakażeń. Bioreaktory posiadają beztlenowy osad oraz beztlenową błoną biologiczną. Bioreaktor wytwarza wstępnie oczyszczone ścieki oraz biogazy, które wykorzystywane są na przykład do ogrzewania budynków oczyszczalni ścieków. Bioreaktory, o pojemności do 2 tysięcy m3 przeznaczone są do oczyszczania ścieków.
Wady bioreaktora:
- duża wrażliwość na odczyn i temperatur
- niewystarczające oczyszczenie zanieczyszczeń- należy je doczyszczać metodami tlenowymi
Budowa i zasady działania bioreaktorów (fermentorów):
- Bioreaktory pracują na zasadzie chemostatu czyli utrzymywania stężenia określonego substratu na stałym poziomie, lub turbidostatu czyli utrzymywania stałego zmętnienia pożywki lub gęstości optycznej mikroorganizmów.
- Budowa fermentorów zależy przede wszystkim od rodzaju drobnoustroju stosowanego w procesie i jego wymaganiami fizjologicznymi czyli zapotrzebowaniem na światło słoneczne i tlen, rodzajem pożywki i produktu końcowego oraz przyjętą metodą ich namnażania.
- Najprostsze rozwiązania konstrukcyjne posiadają: kadzie fermentacyjne oraz tace czyli kuwety o niewielkiej głębokości lecz dużej powierzchni.
Podział bioreaktorów ze względu na rodzaj prowadzonych w nich procesów technologicznych:
- sterylne, względnie sterylne, niesterylne
- tlenowe (aerobowe), beztlenowe (anaerobowe)
- okresowe, półciągłe, ciągłe
- wgłębne, powierzchniowe
-przeznaczone do nagromadzenia biomasy drobnoustrojów, do otrzymywania produktów endogennych i egzogennych
- idealnego wymieszania, częściowego wymieszania, przepływu tłokowego, pracujących w układzie reaktora pojedynczego, sekcyjnego lub w postaci odpowiedniego zestawu bioreaktorów
- laboratoryjne (badawcze), pilotowe, przemysłowe
- wgłębne z substratami rozpuszczalnymi i nierozpuszczalnymi (płynnymi, w postaci past lub stałymi, mineralnymi i organicznymi)
- wgłębne z udziałem różnych grup drobnoustrojów
Schemat podstawowego typu fermentora:
- Jest to najczęściej cylindryczny zbiornik wykonany ze szkła lub stali kwasoodpornej
- Zaopatrzony jest w:
- urządzenia dozujące roztwory kwasów lub zasad aby utrzymać odpowiedni zakres pH
- pożywkę lub jej składniki
- środki odpieniające
- sterylne powietrze
- urządzenia odpowiednio je dyspergujące
- elementy doprowadzające i odprowadzające czynnik grzejny i chłodzący
- zawory umożliwiające okresowe pobieranie próbek
- układ mieszający i pomiarowy
| 1- regulacja pH (dopływ kwasu lub ługu do regulacji pH), 2- dopływ pożywki, 3- wał z napędem, 4- dopływ środka odpieniającego, 5- odpowietrzanie, 6- odbojnik, 7- mieszadło trójtarczne,
| 8- płaszcz chłodzący, 9- dopływ wody chłodzącej, 10- odpływ wody chłodzącej, 11- sprężone powietrze lub gaz, 12- dyspergator powietrza, 13- kurek probierczy do autoanalizatora, 14- analizator stężenia CO2, 15- analizator zawartości rozpuszczonego tlenu, 16- zawór do opróżniania fermentora |