ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аэрация из "Экологическая биотехнология" В случае прикрепленных пленок существуют ограничения толщины накапливаемой биомассы. Ее можно регулировать или концентрацией лимитирующего субстрата [366], или увеличением трения частиц друг о друга или о стенки реактора [367]. Сила трения будет зависеть от соотношения силы среза, действующей на частицы, и сил адгезии клеток к поверхности частицы. Эти силы адгезии видоспецифичны и широко варьируют для разных видов [368]. [c.186] Хотя в случае твердых частиц носителя использование пористых частиц подразумевает способность организма колонизировать частицу, содержание биомассы легко регулируется и в реакторах с барботажем, содержащих такие частицы. Пока клетки находятся в порах, избыточная биомасса, накапливающаяся благодаря клеточному росту снаружи частицы, легко удаляется при трении частиц друг о друга и о стенки реактора. В случае гифомицетов требуется значительное усилие для удаления избыточной биомассы, в этом случае для создания необходимого трения используется промывание насадки сильной струей жидкости. Для тех условий, при которых частицы не заполняются биомассой, содержание последней может быть функцией концентрации субстрата в реакторе и регулируется скоростью диффузии в частицу и из нее [369]. В ЧНБ из полиуретана содержание биомассы также зависит от размера пор [343], но эта зависимость высоко видоспецифична, поэтому отсутствуют общие правила подбора размера пор. [c.186] В случае иммобилизации in situ, например при образовании гелей, содержание биомассы устанавливается до начала процесса. Однако это начальное содержание не изменится только при отсутствии роста клеток. Если рост клеток продолжается во время работы реактора, биомасса может перераспределяться внутри геля [359]. Общее содержание биомассы также может изменяться вследствие накопления газа, что ведет к набуханию частиц. Физическая регуляция содержания биомассы в таких системах невозможна, биологическую можно осуществлять, изменяя концентрацию лимитирующего субстрата в реакторе. [c.186] Измерение содержания биомассы в большинстве типов реакторов с иммобилизованными клетками встречает значительные трудности. Эти трудности связаны с получением репрезентативных проб частиц и отделением биомассы от носителя. [c.186] После отбора репрезентативного образца для определения действительного содержания биомассы ее следует отделить от носителя. В случае стальных ЧНБ применяют высушивание биомассы вместе с частицами носителя, после чего частицы взвешивают, а биомассу удаляют путем вымачивания в растворе гипохлорита натрия. Очищенные частицы вновь взвешивают, эту массу вычитают из общей массы сухого вещества. Такая методика также может быть использована при определении содержания биомассы на твердых частицах носителя, если биомасса не полностью отделяется от частиц при высушивании. Из полиуретановых ЧНБ биомасса может быть извлечена путем отжимания и выполаскивания. Массу сухого вещества определяют при этом после фильтрования, промыва и высушивания клеток. [c.187] Содержание биомассы в гелевых частицах определяют до иммобилизации. Но этот способ дает лишь приблизительные результаты, если при работе реактора продолжается рост клеток. После иммобилизации определить содержание биомассы чрезвычайно трудно, однако можно после растворения геля [336] или косвенно — путем экстракции клеточного белка [371]. [c.187] Потребность культур в кислороде накладывает одно из наиболее серьезных ограничений на интенсификацию аэробных биологических процессов. Проблема встает особенно остро для систем с иммобилизованными клетками, к которым кислород диффундирует через твердую фазу. Отношение активности иммобилизованных клеток к таковой свободных клеток определяется как коэффициент эффективности % (О с К 1) [372]. [c.187] Да Фонсека вычислил коэффициент эффективности для кислорода в случае ЧНБ размером 6 мм из нержавеющей стали, в которых иммобилизован Асе оЬаЫег, при различном содержании биомассы. Он получил подтверждение трудности диффузии кислорода через твердую фазу при максимальном содержании биомассы, т. е. при заполненных частицах, коэффициент эффективности составил 0,025 для аэрации воздухом и 0,06 для аэрации чистым кислородом. [c.187] Остергаард и Сухозебрский [374] определяли влияние скорости газа и жидкости, а также размера частиц на Кжа в трехфазных ожиженных системах. Результаты были сопоставлены с полученными в отсутствие твердой фазы. Для псевдоожиженного слоя частиц диаметром 1 мм значение Кжй составляло приблизительно Д от такового для реактора с барботером при той же скорости газового потока, а для слоя с частицами диаметром 6 мм примерно вдвое больше, чем для реактора с барботером. [c.188] Ли и Бакли [375] подтвердили, что частицы большого диаметра (4 и 6 мм) предпочтительнее с точки зрения аэрации. Позднее Остергаард и Сухозебрский [374] доказали, что Кжа пропорционален скорости газа и не зависит от скорости жидкости. [c.188] Однако наличие пузырьков газа негативно сказывается на иммобилизованной биомассе. Они вызывают, в частности, отрыв биопленки от частиц носителя, например, в случае очистки сточных вод в псевдоожиженном слое. [c.188] Дин и Вебб [365] изучали массоперенос кислорода в системах с циркуляцией носителя и обнаружили, в общем, более низкую скорость переноса кислорода в этих системах в присутствии частиц различных размеров, форм и плотностей. [c.188] Вернуться к основной статье