CCI20130725083

85

6.3. Kinetyka wzrostu mikroorganizmów

nym jest proporcjonalna do stężenia biomasy, zatem rzeczywista właściwa szybkość wzrostu biomasy (p) wynosi:

(6.2)

A ~ ^XS ' ^rS Ae

gdzie: F_xs - maksymalny współczynnik wydajności biomasy, r_s - właściwa szybkość zużycia substratu, /u_t - właściwa szybkość przemiany endogennej.

W modelu zaproponowanym przez Pirta założono, że jedynie część substratu jest zużywana na budowę biomasy mikroorganizmów, zaś część jest zużywana w procesach endogennych, co prowadzi do zależności:

(6.3)

1

^rs = — k^{l + m}s

^rxs

gdzie: m_s - współczynnik przemiany podstawowej.

W sensie matematycznym oba ujęcia są równoważne. Różnice występują w interpretacji przebiegu procesu dla bardzo małych stężeń substratu oraz w sposobie uwzględniania omawianego zjawiska w bilansach masowych reaktora. W przypadku modelu Herberta efekt przemiany podstawowej pojawia się w równaniach bilansu biomasy, zaś w przypadku modelu Pirta w równaniach bilansu substratu. Dane doświadczalne bardziej odpowiadają modelowi Herberta. Zgodnie z powyższymi modelami istnieje pewna minimalna szybkość asymilacji substratu (a zatem i minimalne stężenie substratu), powyżej której występuje dodatnia szybkość przyrostu biomasy. Minimalna szybkość asymilacji substratu odpowiada szybkości procesów endogennych. Dla stężeń substratu znacznie większych od minimalnego nie obserwuje się różnicy między oboma modelami.

6.3. Kinetyka wzrostu mikroorganizmów

Aby zapewnić wzrost mikroorganizmów, należy umożliwić im odpowiednio długie pozostanie w systemie. Czas ten zależy od szybkości ich wzrostu i jest bezpośrednio powiązany z szybkością, z jaką mikroorganizmy metabolizują lub usuwają zanieczyszczenia. W związku z tym odpowiednia kontrola warunków środowiskowych pozwala zapewnić odpowiednią stabilizację prowadzonych procesów przez kontrolę szybkości wzrostu mikroorganizmów.

Układy biologiczne są specyficznymi układami chemicznymi. Zatem jest możliwe wykorzystanie dobrze rozwiniętej kinetyki i dynamiki reakcji chemicznych do opisu układów biologicznych. W praktyce, efektywny opis wzrostu mikroorganizmów musi wykorzystywać różnego rodzaju uproszczenia. Z tego względu posługujemy się modelami wzrostu mikroorganizmów, których charakterystyczną cechą jest ujmowanie rzeczywistych, złożonych procesów w sposób uproszczony, eksponując jedynie niektóre istotne wielkości i zależności.

Zmiany zawartości mikroorganizmów wykazują fazowy charakter i są przedstawiane w postaci tzw. krzywej wzrostu, która dla różnych gatunków bakterii ma odpowiednie