Co to jest reaktor biofilmu?
Reaktor biofilmu wykorzystuje kolonie bakterii w procesach laboratoryjnych i przemysłowych do produkcji substancji takich jak ocet i kwas octowy. Jest również stosowany do wytwarzania etanolu, kwasu mlekowego, butanolu, kwasu fumarowego i kwasu bursztynowego. Biofilm jest również regularnie stosowany do oczyszczania ścieków, a bakterie mogą absorbować lub rozkładać toksyczne substancje w wodzie. Różne rodzaje reaktorów biofilmu obejmują membranę, złoże fluidalne, złoże upakowane, podnośnik powietrzny i reaktory beztlenowe z płaszczem beztlenowym.
W reaktorze biofilmu komórki bakteryjne rosną w matrycy strukturalnej i przylegają do powierzchni. Poszczególne komórki muszą najpierw połączyć się z powierzchnią, albo przez ładunek elektryczny, albo przez przyciąganie chemiczne, lub z powodu stężenia składników odżywczych w pobliżu tej powierzchni. Komórki muszą być nieodwracalnie przymocowane do powierzchni, aby utworzyć biofilm, co dzieje się, gdy wytwarzane są pozakomórkowe substancje polimerowe (EPS). Biofilmy rozwijają się w reaktorze, gdy tworzą się w nich kanały wodne, dzięki czemu substancje odżywcze mogą dotrzeć do obszarów podpowierzchniowych. W miarę wyczerpywania się składników odżywczych komórki skupiające się na wytwarzaniu EPS następnie rozkładają matrycę na żywność i uciekają.
Składniki odżywcze, temperatura i charakter komórek wpływają na jakość reaktora biofilmu. Reaktory z błoną membranową, w których film rośnie na membranie przenoszącej gaz, są jednym typem. Substancja w fazie gazowej, którą może być wodór, tlen lub metan, amoniak lub dwutlenek węgla, jest wykorzystywana przez bakterie. Zanieczyszczenia, takie jak azotany, azotyny, chlorany, bromian, arsenant, selenian i chloroform, można w ten sposób zredukować do produktów nieszkodliwych.
Pożywki miesza się mechanicznie w reaktorze zbiornikowym z ciągłym mieszaniem, ale mieszaniny nie można mieszać, gdy folia ma strukturę nośną. Reaktor z wypełnionym złożem jest najpierw napełniany materiałami nośnymi przed wprowadzeniem bakterii i jest zasilany od dołu do góry składnikami odżywczymi. Komórki bakteryjne mają tendencję do szybkiego wzrostu w tego typu reaktorze biofilmu. Reaktory ze złożem górnym są zasilane z góry, ale nie każda komórka w filmie otrzymuje składniki odżywcze. Inne reaktory obejmują złoże fluidalne, odpowiednie do rozkładania toksycznych chemikaliów fenolowych, oraz reaktory powietrzne, które mieszają powietrze z dna z cieczą w dwóch rurkach.
Do uzdatniania wody reaktory beztlenowe z płaszczem przepływowym w górę przetwarzają ścieki i ścieki przemysłowe. Reaktor biofilmowy może być również wykorzystywany do rozkładania gazów i zapachów. Ogólnie rzecz biorąc, może on uzdatniać duże ilości wody lub płynu z dużymi prędkościami, tworząc wydajny proces przemysłowy.