CCI20130725082

6

Podstawy inżynierii bioreaktorów

6.1. Wprowadzenie

Obecnie większość ścieków może być oczyszczana w procesach biologicznych, a współczesne oczyszczalnie ścieków stanowią skomplikowane układy inżynierskie. Dlatego niezwykle ważne jest, żeby inżynierowie zajmujący się projektowaniem i analizą układów biologicznego oczyszczania ścieków mieli odpowiednią wiedzę zarówno o poszczególnych procesach oczyszczania ścieków, jak i kinetyce tych procesów. Jednocześnie ważne jest też poznanie różnego typu reaktorów oraz zasady ich działania i bilansowania. Ilościowe ujęcie procesów technologicznych jest bardzo ważnym narzędziem w każdej dyscyplinie inżynierskiej.

6.2. Zasady bilansowania wzrostu mikroorganizmów

W procesach biologicznego oczyszczania ścieków, wzrost komórek zachodzi równocześnie z utlenianiem związków organicznych i nieorganicznych. Substrat będący źródłem węgla jest zużywany przez mikroorganizmy do wytwarzania energii oraz do syntezy nowej biomasy komórek. Stosunek ilości powstałej biomasy (d_x) do ilości zużytych substratów (d_s) nosi nazwę stałej wydajności biomasy (Y):

(6.1)

dx

d_s

Część energii powstającej w wyniku rozkładu substratu jest wykorzystywana do podtrzymania funkcji życiowych komórek. Procesy te nazywane są przemianą podstawową. Przyjmując, że zużycie substratu na przemianę podstawową jest stałe, łatwo wykazać, że im większa asymilacja substratu, tym większa jego część jest zużywana do syntezy nowej masy komórkowej.

W modelu Herberta przyjęto, że część biomasy jest zużywana na przemianę podstawową (tzw. metabolizm endogenny). Szybkość zużywania biomasy w procesie endogen-