Реактор биохимический

Изотопы находят широкое применение в научных исследованиях, где они используются как меченые атомы для выяснения механизма химических и, в частности, биохимических, процессов. Для этих целей необходимы значительные количества изотопов. Стабильные изотопы получают выделением из природных элементов, а радиоактивные в большинстве случаев с помощью ядерных реакций, которые осуществляются искусственно в результате действия на подходящие элементы нейтронного излучения ядерных реакторов или мощных потоков частиц с высокими энергиями, например дейтронов (ядер дейтерия й), создаваемых ускорителями. Один и тот же изотоп можно получить различными путями. Так, например, для получения радиоактивных изотопов водорода, углерода, фосфора и серы, наиболее широко используемых в практике биологических исследований, осуществляются следующие ядерные реакции [c.26]

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]

В табл. 3.34 приведены показатели качества воды после очистки в реакторе биохимического окисления. [c.294]

ОЧИСТКА ВОДЫ ОТ СЕРОВОДОРОДА В РЕАКТОРЕ БИОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ [c.164]

Рис, 1У.2. Лабораторная установка для очистки воды от сероводорода в реакторе биохимического окисления [c.165]

Кроме расчетов тепловых, гидродинамических и массообменных процессов и расчетов, связанных с особенностью технологических процессов (кинетических, биохимических и т.п.), при выборе реакторов объемного типа необходимо провести ряд поверочных прочностных расчетов. К таким расчетам относят расчет допускаемого давления в реакторах, расчет допустимого давления в греющей рубашке и приварных змеевиках и, наконец, механические расчеты перемешивающих устройств, [c.86]

Таблица 1У.З. Результаты лабораторных н стендовых испытаний реактора биохимического окисления для [c.166]

Метод очистки воды от сероводорода в реакторе биохимического окисления имеет следующие преимущества по сравнению с очисткой в аэротенке-смесителе [c.169]

Исследование работы реактора биохимического окисления сероводорода при его содержании в воде до 14— 18 мг/л с целью выбора оптимальных параметров работы сооружений проводилось с помощью элементов теории планирования экспериментов [17]. [c.169]

Рекомендуемые технологические параметры реактора биохимического окисления для очистки воды от сероводорода следующие содержание сероводорода в исходной воде до 20 мг/л, после реактора биохимического окисления 0,1—0,3 мг/л время пребывания воды в реакторе биохимического окисления 0,5 ч расход воздуха 2—5 м на 1 м воды. [c.172]

Реактор биохимического окисления представляет собой резервуар, загруженный гравием крупностью зерен 20—50 мм. Высота гравийной загрузки 1 м, высота слоя воды над загрузкой не менее 1 м. По дну резервуара прокладываются две распределительные системы нз дырчатых труб для равномерного распределения воды и воздуха. Диаметр отверстия для распределения воды равен [c.172]

Приведены краткие сведения о биохимических процессах. Описаны типы биохимических реакторов, принципы их устройства и действия, факторы, влияющие па производительность. На конкретных примерах показано аппаратурное оформление процессов биохимической технологии, в том числе с использованием средств автоматического контроля и управления. [c.272]

Химическое производство представляет собой иерархическую структуру по горизонтали подготовка сырья, химическое превращение и выделение продуктов. Каждая из стадий может содержать произвольное количество разнородных процессов, отличающихся природой определяющих явлений, а именно а) гидродинамические процессы перемещение жидкостей и газов в аппаратах и трубопроводах получение и разделение неоднородных систем газ - жидкость (туманы), газ - твердое вещество (пыли), жидкость - твердое вещество (суспензии), жидкость -жидкость (эмульсии) б) тепловые процессы кипение, испарение и конденсацию, выпаривание в) диффузионные процессы экстракцию, абсорбцию, адсорбцию, кристаллизацию, мембранные, ректификацию и т. д. г) химические процессы химические превращения в реакторах д) биохимические процессы биохимические превращения в реакторах, аэротенках и т. д. [c.15]

Одним из важных этапов разработки математической модели биохимического реактора является этап формирования кинетической модели. [c.97]

Для точного определения объема реактора — аэротенка необходимо располагать данными о скоростях биохимических окислительных процессов, в частности о лимитирующей скорости реакции наиболее медленно окисляющегося компонента. Одновременно требуются данные о скоростях массо- и теплопередачи, в первую очередь о скорости растворения кислорода в сточной воде, так как вта массообменная стадия может оказаться лимитирующей. [c.256]

Типовой процесс условно принят за самую малую часть системы, хотя в свою очередь он состоит из отдельных частей. В дальнейшем он рассматривается как элемент, не подлежащий дальнейшему расчленению. Такими элементами являются все известные процессы и соответствующие им аппараты химической технологии (гидродинамические, механические, массо- и теплообменные, химические и биохимические). Сюда относятся также вспомогательные элементы для обеспечения надежной и безопасной работы оборудования и управления им. Некоторое промежуточное положение между элементом и цехом занимает так называемая группа элементов , например, каскад химических реакторов, цепь теплообменников, комплекс компрессоров. Иногда целесообразно вводить в рассмотрение этот промежуточный уровень иерархии. [c.16]

Математическое моделирование и оптимизации химических и биохимических процессов и реакторов [c.5]

Для получения меченых соединений приходится, как правило, исходить из простых веществ, выделяемых в виде обогащенных каким-либо стабильным изотопом или получаемые/ в ядерных реакторах. Более сложные соединения синтезируют химическим или биохимическим путем. Например, многие сложные природные органические молекулы с меченым углеродом 1 С выделяют из растений, выращенных в среде Поскольку химические свойства [c.29]

Современным подходом к изучению таких сложных, многомерных и взаимосвязанных систем, в которых протекают процессы физической, химической и биохимической природы, является системный анализ с применением методов математического моделирования для описания количественных закономерностей на всех уровнях иерархии системы. В первой монографии Моделирование биохимических реакторов данная методология была развита [c.3]

На практике встречаются такие процессы, для которых при стационарных условиях подачи сырья и в условиях стабилизации управляемых параметров макрокинетика определяется не только концентрацией реагентов, но и временем, которое они провели в зоне реакции. Сюда относятся некоторые биохимические реакции с изменением свойств реагентов в зависимости от возраста [12]. Эти процессы будем называть процессами с нестационарной кинетикой. Знание характера нестационарной зависимости позволяет оценить ее влияние на технологические и конструктивные параметры и несет существенную информацию для составления математического описания процессов и рещения вопросов оптимизации [13]. Нестационарность процессов учитывается путем введения в кинетическое уравнение переменного зо времени коэффициента неста-ционарности реакции, который определяется по результатам экспериментов, поставленных в реакторах идеального перемешивания периодического или непрерывного действия. Предполагается, что предварительными исследованиями установлено существование для рассматриваемого процесса математического описания вида [c.275]

Таким образом, в биореакторе одновременно протекают процессы на микроуровне, к которым относится совокупность физических и биохимических явлений, происходящих с отдельными клетками, и процессы на макроуровне, к которым относятся гидродинамические тепловые и диффузионные явления (рис. 1.5). Согласно системному подходу к исследованию биохимического реактора рассмотрение всей совокупности процессов на микро- и мак- [c.12]

Кинетические модели роста популяции микроорганизмов, составляя основу общей математической модели процесса в биохимическом реакторе, не могут отразить всю сложную совокупность [c.54]

Понятно, что использование каскада аппаратов для проведения биохимических процессов открывает большие возможности наиболее эффективного управления этими процессами. В этих случаях возможна подпитка отдельных аппаратов дополнительными потоками субстрата и регулирования подачи кислорода в те или иные аппараты и, наконец, возможно регулирование процесса вследствие разной интенсивности перемешивания в реакторах. Все это ведет к тому, что для каждого из аппаратов системы может быть использована индивидуальная модель структуры потоков. Здесь открывается возможность за счет комбинации моделей структуры потоков отдельных ячеек сформулировать требования к конструкции наиболее эффективного реактора. [c.75]

В табл. 1V.5 приводятся результаты опытов по очистке имитата природных вод, содержащих 120 мг/л сероводорода, на моделях реактора биохимического окисления и аэротенка-смесителя, который применяется обычно на практике для биохимической очистки сточных вод. [c.169]

Сравнение показателей работы этих сооружений показывает, что применяемый в настоящее время аэротеик-смеситель с вторичным отстойником и рециркуляцией активного ила значительно уступает предложенному Г. Ю. Ассом реактору биохимического окисления по основным технико-экономическим показателям. [c.169]

Иерархическая структурная схема БТС в зависимости от степени ее детализации может охватывать большое число уровней, начиная от ферментативных реакций на уровне отдельных клеток и кончая уровнем функционирования целых подсистем, например ферментация, разделение микробиологических суспензий и т. д. Однако количественный анализ такой структурной схемы в целом с использованием методов математического моделирования представляет собой сложную задачу. С практической точки зрения более эффективно при анализе системы выделить в иерархической схеме ближайшие уровни, описывающие поведение основных подсистем и элементов БТС. Элементами БТС являются условно неделимые единицы — технологические аппараты, в которых осуществляется целенаправленное протекание технологических процессов физической, химической или биохимической природы. К таким аппаратам относятся инокулятор — аппарат для получения засевной биомассы микроорганизмов биохимический реактор — аппарат для проведения процесса микробиологического синтеза флотаторы, центрифуги, сепараторы — аппараты для разделения микробиологических суспензий и др. [c.18]

Реакторы периодического действия более гибки , чем непрерывнодействующие, и в них нетрудно подобрать соответствующие условия проведения определенных реакций. Используются они также, когда процесс еще не освоен полностью, или когда продукт может подвергнуться внезапному отравлению , как в биохимических процессах (тогда теряются меньшие партии материала), или когда скорость основного превращения мала и время для его проведения велико. В последнем случае время, затрачиваемое на предварительные и конечные операции в системе периодического действия, не очень заметно отражается на общей производительности установки. Тогда нужно определить время, необходимое для получения максимального количества продукта в данной установке (тр ), или время проведения процесса таким образом, чтобы максимально уменьшилась стоимость продукта. [c.418]

Продолжительность техно тогического цикла биохимического реактора определяется как сум.. а длительностей фаз, образу ющих технологическую стадию. Каждой фазе соответствует собственное характеристическое уравнение б[1охнмического реактора. [c.104]

Одним из основополагающих принципов микробиологической очистки воды является иммобилизация микроорганизмов в очистном сооружении [9]. Задача заключается в выборе и реализации приемлемого способа иммобилизации, обеспечивающего сохранение биохимической активности микроорганизмов в отношении загрязнений воды и предотвращение их существенного выноса из биореактора. Также они должны быть неспецифичными (универсальными), максимально простыми, дещевыми, обеспечивающими удерживание значительного количества микроорганизмов в реакторе при экстремальных условиях (изменении состава и концентрации загрязнений, гидравлического режима). Этим требовяниям более всего удовлетворяет иммобилизация микроорганизмов путем адгезии на поверхности носителя. Поскольку при изучении взаимодействия клеток с носителями часто используют аппарат, разработанный для адсорбции из растворов, в литературе наряду с термином адгезия (прилипание к поверхности) употребляют термин адсорбция (удержание у поверхности), особенно в отношении начального периода процесса взаимодействия. [c.167]

Биохимические процессы в основе осуществляют превращение Одной субстанции в другую с помощью живых клеток, однако более рационально и экономично, чем химическое превращение. И в основе их описания широко используется математический аппарат описания многофазных химических реакторов. Ферментационная среда представляет собой многофазную систему, содержащую пузырьки газа (аэрирующий газ — источник кислорода), питательную жидкость и квазитвердую фазу (клетки — продуценты биомассы). Гидродинамика такой системы чрезвычайно сложна, поэтому чаще всего анализ структуры потоков сводится к псевдогомоген-ной системе (водная фаза — клетки). Но даже и в общем случае модели структуры потоков и массопереноса, полученные для процессов химического превращения, с учетом характерных особенностей могут быть использованы при исследовании биохимических реакторов [1, 50, 511. [c.141]

Ниже мы рассмотрим закономерности биохимической кинетики применительно к моделированию процессов биологической очистки сточных вод и разработке моделей трансформации органических веществ в водных экосистемах. Принципы моделирования и расчета биохимических реакторов изложены в [54]. Биохимический процесс окисления кислородом органических веществ в сточных водах осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антогонизма). [c.146]

Совместно с Л.С.Гордеевым и А.Ю.Винаровым сформулированы научные принципы анализа, оптимизации, масштабирования и проектирования биотехнологических процессов. С позиций системного подхода последовательно проведен анализ эффектов и явлений, происходящих в биохимическом реакторе на микро- и макроуровне. Разработаны математические модели, учитывающие кинетику роста микробных популяций, транспорт питательного субстрата к клеткам и гидродинамическую обстановку в реакторе, характеризуемую эффектами се1регации ферментациогшой среды и неидеальностью структуры потоков в реакторе большого объема. Предложена методика решения задачи масштабного перехода от лабораторных установок к промышленным биореакторам на основе вычислительных экспериментов. Показаны направления оптимизащш конструктивных и режимных параметров биотехнологических процессов. [c.13]

На более низких уровнях иерархии могут быть использованы в качестве критериев показатели отдельных сторон процесса, например показатели процесса биосинтеза, такие, как коэффициент дыхания клеток— дых = а °7ао —удельный расход элемента питания на единицу образованного в процессе биосинтеза продукта— М = аУ dXldt), или с учетом стоимости элементов питания — а ps dX dt) степень утилизации субстрата — ф = = (5о—S)/Sq. Показателями процесса аэрации и перемешивания среды являются газосодержание фг коэффициент массопередачи кислорода KlO., удельные энергозатраты на аэрацию Nrl Klu )-, удельная, вкладываемая на перемешивание мощность V, масштаб турбулентных пульсаций X = и др. Эффективно использование комплексных показателей, охватывающих различные стороны процесса. Так, учитывая, что в биохимическом реакторе передача компонентов питательной среды к клеткам осуществляется посредством их транспорта из газовой фазы через жидкую либо непосредственно из жидкой фазы, для оценки эффективности данных процессов можно использовать в качестве критериев следующие показатели [11] Г—показатель, характеризующий процессы перехода из газовой фазы в жидкую L — показатель, характеризующий процессы передачи в жидкой фазе [c.28]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология