CCI20130725098

100

6. Podstawy inżynierii bioreaktorów

Rys. 6.6. Przebiegi zmian stężeń znacznika w odptywie z reaktora kaskadowego o różnej liczbie kaskad pełnego wymieszania (S₀ - stężenie znacznika w dopływie, t_s - średni czas przebywania

znacznika w reaktorze)

Na rysunku 6.6 przedstawiono przebiegi zmian stężeń znacznika (barwnika, jonów chlorkowych, izotopu, itp.) w odpływie z omawianych typów reaktorów po rozpoczęciu ciągłego wprowadzania znacznika do dopływu. Wynika stąd, że korzystną cechą reaktora z pełnym wymieszaniem (n = 1) jest uśrednianie składu ścieków. Wraz ze wzrostem liczby kaskad (n - 5) zdolność do uśredniania maleje, a w przypadku reaktora tłokowego (n = oo) jego zdolność do uśredniania składu ścieków całkowicie zanika.

Różne warunki hydrauliczne panujące w reaktorach pełnego wymieszania i reaktorach tłokowych mają istotny wpływ na wydajność prowadzonych w nich procesów biochemicznych. W reaktorze pełnego wymieszania pracującym w warunkach ustalonych (szybkość akumulacji biomasy = 0), równanie bilansu zanieczyszczeń ma postać:

(6.59)

£S₀-Vr_vs-<2S_e=0

gdzie: r_vs - szybkość usuwania zanieczyszczeń.

Po przekształceniu równania (6.54) można uzyskać równanie na szybkość usuwania zanieczyszczeń:

^rvs ^— ‘

Q‘(S₀-S_e) V

(6.60)

W przypadku reaktora kaskadowego, składającego się z n zbiorników pełnego wymieszania, bilans zanieczyszczeń dla dowolnego n-tego zbiornika ma postać:

QS_n-_l-V_nr_ws-QS_n=0    (6.61)

gdzie: V_n - objętość n-tego zbiornika, - stężenie substratu w dopływie do n-tego zbiornika, S_n - stężenie substratu w odpływie z n-tego zbiornika.

Dla reaktora kaskadowego o łącznej objętości V, składającego się z N zbiorników o tej samej objętości, mamy: