Рост и условия аэрации

В процессе биологической очистки в отличие от большинства процессов биосинтеза, где преобладает монокультура, участвуют различные группы организмов, формирующие структуру биоценоза активного ила, куда могут входить гетеротрофные и автотрофные нитрифицирующие бактерии, сапрозойные простейшие, а также инфузории, коловратки и черви. В процессе биологической очистки структура биоценоза активного ила меняется в зависимости от условий развития и взаимоотношения различных групп, определяемых наличием питательного субстрата, условиями аэрации и продолжительностью очистки. Основным фазам роста ила при утилизации органического субстрата соответствует последовательное изменение биоценоза от микроорганизмов с сапрозойиым способом питания до организмов-хищников. По мере снижения концентрации органических веществ в сточной воде происходит отмирание бактерий и их потребление голозойными простейшими, количество которых увеличивается. Далее, ио мере истощения субстрата простейшие становятся нищей для хищных инфузорий, коловраток н червей [11]. Характер изменения численности особей по отдельным группам иллюстрирует график на рис.-4.18. [c.219]

Биореактор. Аппараты для проведения процессов культивирования микроорганизмов — биореакторы — можно рассматривать как технические системы, предназначенные для преобразования необходимых материальных и энергетических потоков в процессе роста и размножения клеток. Биохимические реакторы представляют собой основное технологическое оборудование, элементы схемы производства в целом, а эффективность их функционирования определяет в основном технико-экономические показатели биотехнологической системы. Многообразие форм конструктивного оформления биореакторов определяется технологическими и микробиологическими требованиями осуществляемого процесса ферментации. Так, схема на рис. 1.4 иллюстрирует различные процессы микробиологического синтеза, осуществляемые в промышленных биореакторах, а также основные условия их проведения. В биореакторе необходимо поддержание заданной температуры культивирования 1, давления Р, pH среды, окислительно-восстановительного потенциала еН, уровня растворенного кислорода Со времени ферментации т и концентрации лимитирующего субстрата 5. Для обеспечения заданных физико-химических параметров протекания процесса в биореакторе должны быть выдержаны необходимые условия тепло- и массообмена, аэрации среды и режима гидродинамического перемешивания. Рассмотренные на схеме процессы осуществляются в результате глубинного культивирования микроорганизмов в условиях аэрации и перемешивания среды. Известны также биореакторы для осуществления процесса путем поверхностного культивирования клеток с использованием микробиологических пленок и флокул, а также биореакторы для процессов с иммобилизованными на носителях ферментами [22]. [c.12]

Рост и условия аэрации [c.525]

В условиях аэрации дрожжи используют для формирования клеточного вещества также спирты, альдегиды и органические кислоты Для роста и жизнедеятельности дрожжей необходимы также следующие элементы азот, фосфор, калий, магний, железо, марганец, сера и хлор [c.184]

Очень большое влияние на рост суспензионной среды оказывает ее непрерывное перемешивание, которое обеспечивает хорошую аэрацию и предотвращает осаждение клеток. В лабораторных условиях перемешивание достигается благодаря использованию качалок или роллерных установок. При промышленном выращивании суспензионных культур применяют специальные системы, в которых идут увеличение биомассы и синтез вторичных соединений, — биореакторы. Эти системы обладают важными преимуществами возможностью управлять процессом культивирования на основе показаний датчиков кроме того, большой объем культивируемого материала позволяет забирать значительные пробы, при этом стрессовые реакции у культуры клеток не возникают. В зависимости от способа перемешивания культуральной жидкости биореакторы делят на две группы. [c.182]

Аэрация. Всем облигатным аэробам в качестве акцептора электронов необходим молекулярный кислород. Для бактерий, растущих на агаре или в тонких слоях жидкости в присутствии воздуха, кислорода обычно вполне достаточно. В жидких средах при большом объеме жидкости аэробные бактерии могут расти только на поверхности, так как в более глубоких слоях по мере удаления от поверхности условия приближаются к анаэробным. Для нормального роста аэробных микроорганизмов в глубоких слоях жидкой культуры требуется аэрация. Микроорганизмы способны использовать только растворенный кислород. В то время как минеральные соли и органические вещества можно добавлять к среде в концентрациях, обеспечивающих рост бактерий на протяжении нескольких часов и даже дней, с молекулярным кислородом этого еде- [c.181]

В реакторах с активным илом, как и в биофильтрах, механизмы селекции по субстрату и температуре не являются постоянно действующими. Два других механизма (концентрация кислорода и скорость роста) в какой-то степени зависят от условий работы реактора. Содержание кислорода изменяется в зависимости от содержания органических веществ и(или) интенсивности аэрации. Необходимая минимальная скорость роста организмов зависит от возраста ила в реакторе. [c.92]

При периодическом культивировании целесообразно создать искусственно такое установившееся состояние, при котором концентрация клеток, удельная скорость роста и окружающая клетки среда не изменялись бы со временем Такие условия возможны при непрерывном культивировании, когда клетки продуцента размножаются со скоростью, зависящей от притока питательных веществ и некоторых других условий Часть объема культуральной жидкости постоянно вытекает с той же скоростью, с какой подается среда в аппарат Метод проточного культивирования может быть организован как процесс полного вытеснения и как процесс полного смешения Осуществление первого возможно для культивирования анаэробных микроорганизмов в ферментаторе, представляющем собой трубу, в которую с одного конца непрерывно подают питательную среду и посевной материал, а из другого конца отбирают культуральную жидкость Процесс происходит без перемешивания и аэрации Когда среда и посевной материал попадают в ферментатор, популяция находится в лаг-фазе, а на выходе из ферментатора культура может находиться в любой фазе в зависимости от скорости подачи среды В ферментаторе воспроизводится полная кривая размножения, но не во времени, а в пространстве [c.306]

Микроорганизмы при росте на i-соединениях меняют свои мембраны, особенно серьезно меняется место локализации ферментов и переносчиков электронов. Они становятся похожими на мембраны нитрифицирующих и пурпурных бактерий. Однако мембраны меняются и в зависимости от условий роста (аэрация, перемешивание, pH среды, температура и т.д.). [c.153]

Осаждаемость биологического ила в нормальных условиях работы зависит от отношения FIM (рис. 11.28). Аэрационные системы продолженной аэрации с относительно высокими концентрациями ила работают в фазе эндогенного роста. Это приводит к высокой эффективности [c.314]

Рост в хемостате. Хемостат (рис, 6.9) состоит из сосуда-культиватора, в который из особого резервуара поступает с постоянной скоростью питательный раствор. Благодаря аэрации и механическому перемешиванию в культиваторе создаются оптимальные условия для снабжения клеток кислородом и для более быстрого и равномерного распределения питательных веществ, поступающих с новыми порциями раствора. По мере поступления в культиватор питательного раствора из него вытекает бактериальная суспензия. [c.200]

Отношение дрожжей к кислороду. Сбраживание дрожжами глюкозы-анаэробный процесс, хотя дрожжи-аэробные организмы. В анаэробных условиях брожение идет очень интенсивно, но роста дрожжей почти не происходит. При аэрации брожение ослабевает, уступая место дыханию. У некоторых дрожжей можно почти полностью подавить брожение усиленной аэрацией (эффект Пастера). Пастер открыл этот эффект более ста лет тому назад, исследуя процессы брожения при изготовлении вина. Это явление свойственно не только дрожжам, но и всем другим факультативно-анаэробным клеткам, включая клетки тканей высших животных. [c.268]

Бактериальная активность сильно варьирует внутри кучи руды, она выше там, где условия способствуют росту бактерий, например на участках, имеющих адекватную аэрацию. Так как реакции окисления сульфидных минералов экзотермичны, то в середине кучи за счет изоляции может происходить разогрев, который пресекает рост мезофильных штаммов, но способствует росту термофилов. Однажды инициированный процесс бактериального выщелачивания с последующим получением металла из куч руды или отвалов трудно управляем поддержание проницаемости и, следовательно, потоков раствора и воздуха, является основной практической задачей, решение которой необходимо для поддержания бактериальной активности и скорости выщелачивания металла [433]. [c.220]

Режим аэрации нарушается в результате отключения мешалки или снижения подачи воздуха в ферментер. Уменьшение степени аэрации отрицательно влияет на продуцент при выращивании посевного материала или проведении процесса ферментации. При этом снижается интенсивность дыхания продуцента, накапливаются продукты обмена (органические кислоты), которые тормозят рост и развитие культуры, изменяется pH и т. д. В таких неблагоприятных условиях ферментации продуцент образует меньше антибиотика, а в посевных аппаратах вырастает низкопродуктивный посевной материал. [c.25]

Рассмотренная математическая модель, характеризуя закономерности роста популяции в открытой системе, дает возможность обоснованно выбрать режим непрерывного процесса. Если условия культивирования (состав среды, pH, аэрация, перемешивание) отработаны при периодическом культивировании, то все особенности непрерывного способа выращивания могут быть достаточно полно проанализированы почти без постановки дополнительных экспериментов. В частности, используя математическую модель, можно найти границы допустимого изменения коэффициента разбавления, выбрать рациональную величину по- [c.174]

Эти уравнения должны быть рассмотрены во всех аэробных микробиологических процессах, если парциальные давления растворенного кислорода рОг или растворенного углекислого газа рС02 в процессе ферментации в изучаемых условиях аэрации и перемещивания изменяются в пределах, влияющих на скорость роста и развитие культуры микроорганизмов. [c.13]

Активный рост мицелия обеспечивается лучшими условиями аэрации и массообмена. Об увеличении интенсивности роста грибов при использовании ферментеров большой емкости уже сообщал А. Торев (1973). Наряду с углеводами базидиомицеты активно утилизируют ор- [c.180]

В. subtilis, способный за 25—35 ч роста при 37 С в условиях аэрации выделять в культуральную среду 3,5—4,5 г/л витамина В-> при наличии в среде в качестве источника углерода мелассы (или сахарозы). [c.111]

Угнетающее влияние на рост и развитие растений могут оказывать высокая щелочная реакция среды и тяжело- и среднеглинистый состав грунтов, который обусловливает их неблагоприятные физические свойства (плохие условия аэрации, набухание, липкость и т.д.). [c.58]

При проведении процессов культивирования микроорганизмов в биореакторах с интенсивной аэрацией и перемешиванием среды, обеспечивающих высокую скорость сорбции кислорода, концентрация его в культуральной жидкости может превышать критическую для данной культуры ( i,> Скрит). В ЭТИХ УСЛОВИЯХ удельная скорость роста микроорганизмов не будет зависеть от концентрации кислорода в среде, и кинетика роста определится соотношением р,= л(5). Используя в качестве кинетического соотношения модель Моно—Иерусалимского, получим следующую систему уравнений [c.141]

Непрерывный процесс проводят в каскаде ферментеров 4, каждый из которых отвечает за определенную стадию процесса - быстрое размножение культуры бактерий и наращивание биомассы, активное окисление спирта, замедление роста биомассы с накоплением продукта (автоингибирование), истощение популяции бактерий и их гибель. В соответствие со стадиями процесса в каждом ферментаторе поддерживаются заданные условия культивирования (концентрации спирта и кислоты, температура, степень аэрации). Подаваемый в ферментеры [c.428]

Концентрация растворенного кислорода. Скорость растворения кислорода в сточной воде не должна быть ниже скорости его потребления микроорганизмами активного ила. Это требование обусловлено тем, что для кислорода, как и для всякого субстрата, наблюдается влияние его концентрации на скорость роста микроорганизмов, описываемое зависимостью, аналогичной уравнению Моно. Снижение концентрации растворенного кислорода ниже некоторого предельного значения приводит к снижению скорости роста ила и, следовательно, к снижению скорости очистки. Трудность регулирования аэрации заключается в том, что в данном случае приходится иметь дело не с отдельным ми1фОорганизмом, а с целым консорциумом, дыхательные хараетеристики которого могут меняться в зависимости от того, какие формы микроорганизмов преобладают в нем в данных условиях. Исследования показали, что при концентрации растворенного кислорода до 1мг/л не происходит существенного изменения скорости очистки, однако при концентрации до 0,5 мг/л процесс очистки ухудшается. Поэтому рекомендуется поддерживать количество растворенного кислорода в интервале от I до 5 мг/л. [c.105]

Размножение дрожжей (брожение сусла) Процесс выращивания дрожжей заключается в посеве маточных дрожжей на специально приготовленном сусле и создании соответствующих условий (температура и аэрация) для быстрого роста и размноже ния дрожжевых клеток Этот процесс осуществляется в дрожжера [c.198]

Ферментаторы периодического действия из групп ФЖГ применяют с 1944 г в промышленности для получения антибиотиков, витаминов и других биологически активных веществ (см рис 88) Его конструкция обеспечивает стерильность ферментации в течение длительного времени (нескольких суток) при оптимальных условиях для роста и жизнедеятельности продуцента Ферментаторы такой конструкции изготавливают на 1,25, 2,0, 2,5, 3,2, 4,0, 5,0, 6,3, 10,0, 16,0, 20,0, 32,0, 50,0, 63,0, 100,0 и 160,0 м Как видно из рисунка, это цилиндрический вертикальный аппарат со сферическим днищем, снабженный аэрирующим, перемешивающим и теплопере-дающим устройствами Воздух для аэрации поступает в фермен- [c.302]

Биохимический процесс разрущения органических загрязнений сточных вод в анаэробных условиях производится комплексом анаэробных микроорганизмов в результате количество загрязнений уменьшается за счет превращения кх в газы и растворимые соли, а также за счет роста биомассы анаэробных микроорганизмо-в. После метантенков сточная вода перед подачей ее в сооружения аэробной биохимической очистки должна быть освобождена от биомассы анаэробных микроорганизмов путем аэрации — от растворенных газов, которыми она обогащается в метантенках. [c.142]

Пробочный характер потока в длинных прямоугольных аэротенках (азротенках-вытеснителях) приводит к неравномерному по длине сооружения приросту биомассы. Относительно высокое отношение F/M в головной части аэротенка уменьшается но мере того как смесь жидкости с илом проходит через аэротенк. Так как период аэрации составляет 6—8 ч и может значительно увеличиваться в период низкого расхода, микроорганизмы перед их возвращением в начало сооружения находятся в фазе эндогенного роста. Эта ослабленная голодающая микробиальная популяция должна быстро адаптироваться в условиях возобновленного поступления органических веществ из сточной воды. Возникают некоторые проблемы, связанные с неустойчивостью процесса, если расходы сточной воды превышают 2000 м7сут. Вследствие больших колебаний по часам суток в поступлении сточных вод из малых городов функционирование аэрационных систем традиционного типа может быть сопряжено с серьезными проблемами, возникающими из-за биологической неустойчивости процесса. Это послужило главной причиной введе- [c.319]

При увеличении концентрации углекислого газа в воздухе увеличивается переход СО2 в раствор, в результате чего повышается концентрация в нем водородных ионов, и, наоборот, при уменьшении количества угле-т ислого газа в воздухе СО2 выделяется из раствора. Обогащение углекислотой почвенного раствора усиливает растворяющее действие его на минеральные соединения почвы (фосфаты и карбонаты кальция и др.), способствует переводу их в усвояемые для растений формы. В то же время очень высокое содержание углекислоты и недостаток кислорода в почвенном воздухе (например, при избыточной влажности и плохой аэрации почвы) отрицательно влияют на развитие растений и микроорганизмов. При недостатке кислорода ухудшаются дыхание и рост корней, уменьшается их поглощающая поверхность и усвоение растениями питательных веществ. В условиях плохой аэрации, при снижении концентрации кислорода в почвенном воздухе в почве начинают преобладать анаэробные, восстановительные процесссы. Хорошая аэрация почвы и интенсивный газообмен почвенного воздуха с атмосферным способствует обогащению углекислым газом приземного слоя воздуха и в то же время создает в почве более благоприятные условия для развития почвенных микроорганизмов, для питания и роста растений. [c.92]

Вместе с тем Traxler и Bernard использовали -октан и п-гексадекан в условиях анаэробного роста в присутствии в качестве конечного акцептора водорода нитратов [54]. Отмечено, что рост даже в аэробных условиях при снижении аэрации улучшается. [c.141]

Слабую обсемененность мелких частнц можно объяснить рядом причин. Так, наиболее дисперсная система, будучи более однородной и, следовател1.но, бедной по химическому составу, не обеспечивает нормальных условий для роста микробов. Возможно, что с распылением частиц уменьшаютсн размеры воздушных полостей, пронизывающих почвенную массу, что ухудшает аэрацию. В последнем случае менее благоприятными становятся также и предпосылки для конденсации воды я т. д. [c.206]

Создание благоприятных условий для роста культивируемых растений предполагает введение в почву дополнительного количества питательных веществ и воздуха, содержащего двуокись углерода. Плодородие почвы определяется степенью аэрации, количеством абсорбированной влаги, эрозиестойкостью, способностью задерживать на время ионы, содержащие биогенные элементы, и теплопередачей. Все эти параметры непосредственно зависят от пространственной структуры почвы, которая образуется преимущественно органическими веществами, возникающими как результат разложения растений или под действием почвенных микроорганизмов. Перегной (гумус) содержит огромное количество природных полимеров, лигнинов, протеинов и целлюлоз [22]. Эти вещества в большинстве своем имеют, однако, весьма малую стабильность и поэтому эффективность их в качестве структурообразовате-лей почвы сравнительно невысока. В связи с этим были опробованы некоторые синтетические полиэлектролиты, в частности, ацетат целлюлозы, метил- и карбоксиметилцеллюлоза. Одним из наиболее эффективных структурообразователей почвы оказалась натриевая соль полиакриловой кислоты [23]. Ее присутствие повышает стабильность структуры, когезию и степень аэрации почвы. Экспериментально установлено, что акриловые полиэлектролиты не оказывают токсического действия на бактерии и плесневые грибки и не влияют на процессы нитрификации, протекающие [c.288]

Вместе с тем простота закономерностей роста, выражаемая в виде экспоненты, делала эту зависимость притягательной для использования ее при проведении технологических расчетов, как это предлагает Л. М. Батунер [2] при определении необходимого уровня аэрации растущей культуры. В общем такой прием допустим, особенно, если речь идет о расчете технологических режимов начальных этапов процесса культивирования, когда отличие роста популяции от экспоненциального закона не проявляется достаточно резко. Положение принципиально не изменится, если даже этот закон будет распространен и на более поздиние сроки культивирования. Это связано с тем, что действительная интенсивность роста, а также и всех метаболических процессов на протяжении процесса культивирования будет ниже того уровня, который был рассчитан в предположении подчинения роста популяции на всем его протяжении экспоненциальному закону. В этом случае можно вполне обоснованно полагать, что растущая культура не будет испытывать недостатка ни в кислороде, ни в других компонентах субстрата, режим подачи в культуру которых (или, наоборот, удаления из культуры) будет заведомо избыточным. Другое дело, что это отражается на экономичности производства и приводит к его необоснованному удорожанию. Однако если условия культивирования (например, температуру или величину pH культуральной жидкости) регулировать по жестко заданной программе, рассчитанной в предположении экспоненциального роста, то с течением времени условия культивирования все больше и больше будут отличаться от заданных и произойдет перерегулирование процесса. И, наконец, реальная производительность процесса культивирования никогда не достигнет проектной, если таковую принимали, исходя из представлений о экспоненциальном законе роста популяции. [c.60]

В неблагоприятных же условиях культивирования (например, при нарушении изотоничности питательной среды, малой интенсивности аэрации, неоптимальном значении pH, наличии в питательной среде токсических веществ) процессы отмирания биомассы существенно влияют на рост популяции. При этом, как уже отмечалось, отсутствие в культуре нежизнеспособных микробных клеток еще не является доказательством незначимости [c.326]