مفاعل حيوي تدفق التدفق

A مفاعل حيوي تدفق التدفقهو مفاعل من ثلاث مراحل حيث يتدفق السائل لأسفل في شكل فيلم رفيع على سرير مكتظ ، ويكون بمثابة المرحلة المشتتة. الغاز ، من ناحية أخرى ، يتدفق بطريقة متزامنة أو مضادة من خلال التعبئة. وضع التشغيل الأكثر شيوعًا هو التدفق الهابط المتزامن لكل من السائل والغاز. في هذا المفاعل ، تشكل الخلايا بيوفيلمًا على شركات النقل ، مما يسمح لها بالبقاء في النظام بكفاءة.

هذا النوع من المفاعل الحيوي مفيد بشكل خاص للعمليات التي تتطلب التلامس الفعال للغاز والقلق السائل ونقل الكتلة ، مثل الميثان الحيوي وإنتاج حمض الأسيتيك. على سبيل المثال ، يمكن إنتاج حمض الأسيتيك من الهيدروجين الجزيئي (H2) وثاني أكسيد الكربون (CO2) بواسطة البكتيريا المولدة في أمفاعل حيوي تدفق التدفق. وقد أظهرت الدراسات أنه مع ظروف التشغيل المثلى ، يمكن تحقيق معدلات إنتاج عالية من حمض الأسيتيك.

بشكل عام ، توفر حلاً قابلاً للتطبيق لمجموعة واسعة من التطبيقات التكنولوجية الحيوية بسبب خصائص نقل الكتلة المعززة والقدرة على الحفاظ على الخلايا داخل النظام.

مفاعلات حيوية تدفق تدفقالاستفادة من عملية حيث يتدفق السائل الغني بالمغذيات على سرير من الكائنات الحية الدقيقة المثبتة. يتم اختيار هذه الكائنات الحية الدقيقة ، التي غالبًا ما تكون البكتيريا أو الفطريات ، على وجه التحديد لقدرتها على التحلل البيولوجي للمركبات المركزية. عندما يمر الهواء الملوث عبر المفاعل الحيوي ، يتم امتصاص المركبات العضوية المتطايرة في الفيلم السائل على سطح مادة التعبئة ، ثم تحللها الكائنات الحية الدقيقة.

لقد أظهرت الأبحاث أن TBBs يمكن أن يزيل بشكل فعال مجموعة متنوعة من المركبات العضوية المتطايرة من الهواء ، بما في ذلك الكحول الإيثيلي وكبريتيد ثنائي ميثيل وستيرين. تم العثور على هذه الملوثات عادة في البيئات الصناعية ، مثل النباتات الكيميائية ومحلات الطباعة ومرافق تصنيع الطلاء.

في دراسة باستخدام مفاعل حيوي مقياس صناعي شبه صناعي (45 DM³) ، تراوحت كفاءة إزالة الملوثات بين 92-99 ٪. تم الحفاظ على هذه الكفاءة حتى عندما تم زيادة تركيز VOC إلى 220-255 ppm ، مما يدل على متانة المفاعل الحيوي وقدرة على التكيف.

يستخدم عادة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية والصناعية ، وخاصة لإزالة الملوثات العضوية والمواد المغذية مثل النيتروجين والفوسفور. يمكن أيضًا استخدامها في عمليات ما قبل المعالجة لتقليل الحمل على وحدات العلاج الأخرى أو لتلبية متطلبات تنظيمية محددة.

في عمليات الهضم اللاهوائية ، يمكن استخدامها لإنتاج الغاز الحيوي من مواد النفايات العضوية. يوفر المفاعل الحيوي بيئة محكومة للبكتيريا اللاهوائية لتزدهر وتحويل النفايات إلى الغاز الحيوي ، والتي تتكون في المقام الأول من الميثان وثاني أكسيد الكربون.

هذا التطبيق مفيد بشكل خاص في الحد من النفايات وتوليد مصادر الطاقة المتجددة.

TBBs لها تطبيقات محتملة في علاج التربة الملوثة والمياه الجوفية. من خلال إدخال الكائنات الحية الدقيقة والمواد المغذية المناسبة في المفاعل الحيوي ، من الممكن تحفيز التحلل الحيوي للملوثات الموجودة في التربة أو المياه الجوفية.

يمكن أن تساعد هذه العملية في استعادة الجودة البيئية للمناطق المتأثرة.

يتميز التصميم الأساسي لـ TFB بنظام سرير مكتظ حيث تقوم الخلايا الميكروبية بتوصيل وتشكل الأغشية الحيوية على سطح مادة التعبئة. يسمح هذا الترتيب بنقل الكتلة المحسّنة للغاز إلى السائل ، وهو أمر ضروري لعمليات مثل الميثان الحيوي وإنتاج حمض الأسيتيك من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون.

فيمفاعل حيوي تدفق التدفق(TFB) ، يتم التحكم في إمدادات المواد الغذائية والغازات بدقة ، بشكل أساسي من خلال نظام التقطير أو بالتنقيط. يضمن هذا النظام توزيعًا مستمرًا وحتى للموارد الأساسية في جميع أنحاء المفاعل. تعتبر طريقة التسليم هذه أمرًا بالغ الأهمية لأنها تساعد في الحفاظ على ظروف النمو المثلى للكائنات الحية الدقيقة الموجودة داخل المفاعل. من خلال ضمان تدفق ثابت ومتوازن من العناصر الغذائية والغازات ، فإن الكائنات الحية الدقيقة قادرة على الازدهار وأداء وظائف التمثيل الغذائي بكفاءة.

علاوة على ذلك ، فإن تصميم TFB يشتمل على أحكام للتبادلات المتوسطة الجزئية. تتيح هذه الميزة تنظيم تركيزات الأيض الداخلية داخل المفاعل. من خلال استبدال جزء من وسط الثقافة بشكل دوري ، يمكن للمفاعل الحفاظ على الظروف المثلى للنمو والإنتاج الميكروبي. يعد هذا اللائحة ضروريًا لتحسين معدلات الإنتاج وضمان التحويل الفعال للمواد الخام إلى المنتجات النهائية المطلوبة.

في جوهرها ، فإن الإمداد المتحكم به من العناصر الغذائية والغازات ، إلى جانب القدرة على تنظيم تركيزات المستقلب من خلال التبادلات المتوسطة الجزئية ، هي ميزات التصميم الرئيسية التي تسهم في فعاليتها في تطبيقات الثقافة الميكروبية وتطبيقات المعالجة الحيوية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن TFBs قابلة للتطوير ، مما يسمح بالانتقال من عمليات على نطاق المختبر إلى الإنتاج على نطاق صناعي. أظهرت الدراسات أن TFBs يمكن أن تحقق تركيزات عالية الأنسجة ودعم معدلات نمو مناسبة للتطبيقات واسعة النطاق. يسمح تصميم المفاعل بالمرونة في التشغيل ، مما يجعله قابلاً للتكيف مع احتياجات المعالجة الحيوية المختلفة ، بما في ذلك إنتاج المنتجات النهائية البيولوجية ، وتوسيع الخلايا ، وهندسة الأنسجة.

باختصار ، يدمج التصميم آليات نقل الكتلة المتقدمة للغاز السائل ، والتكوينات القابلة للتطوير ، والمعلمات التشغيلية القابلة للتكيف ، مما يجعلها أداة متعددة الاستخدامات في تطبيقات المعالجة الحيوية وتطبيقات الثقافة الميكروبية.

الوسم : Trickle Flow Bioreact ، الصين ، مصنعي المفاعلات الحيوية للتدفق والموردين والمصنع