Что такое биопленочный реактор?

Биопленочный реактор использует колонии бактерий в лабораторных и промышленных процессах для производства таких веществ, как уксус и уксусная кислота. Он также используется для производства этанола, молочной кислоты, бутанола, фумаровой кислоты и янтарной кислоты. Биопленка также регулярно используется для очистки сточных вод, и бактерии могут поглощать или разрушать токсичные вещества в воде. Различные типы биопленочных реакторов включают мембранные реакторы с псевдоожиженным слоем, уплотненный слой, эрлифтные и анаэробные реакторы с восходящим потоком.

Внутри биопленочного реактора бактериальные клетки растут внутри структурного матрикса и прилипают к поверхности. Отдельные клетки должны сначала прикрепиться к поверхности либо электрическим зарядом, либо химическим притяжением, либо из-за концентрации питательных веществ вблизи этой поверхности. Клетки должны быть необратимо прикреплены к поверхности, чтобы сформировать биопленку, которая происходит, когда производятся внеклеточные полимерные вещества (EPS). Биопленки развиваются в реакторе по мере того, как в них образуются водные каналы, благодаря которым питательные вещества могут достигать подповерхностных зон. По мере истощения питательных веществ клетки, которые сосредоточены на выработке EPS, затем разрушают матрицу для пищи и убегают.

Питательные вещества, температура и природа клеток влияют на качество биопленочного реактора. Мембранные биопленочные реакторы, в которых пленка растет на газопереносной мембране, относятся к одному типу. Бактерии используют газофазный субстрат, которым может быть водород, кислород или метан, аммиак или диоксид углерода. Загрязняющие вещества, такие как нитраты, нитриты, хлораты, бромат, арсенанте, селенат и хлороформ, могут быть превращены в безвредные продукты с помощью этого процесса.

Среду механически перемешивают в реакторе с непрерывным перемешиванием, но смесь не может перемешиваться, когда имеется пленочная структура для пленки. Реактор с уплотненным слоем сначала заполняется вспомогательными материалами до того, как бактерии вводятся, и питается снизу вверх питательными веществами. Бактериальные клетки имеют тенденцию быстро расти в этом типе биопленочных реакторов. Реакторы с верхним слоем питаются сверху, но не каждая клетка в пленке получает питательные вещества. Другие реакторы включают в себя псевдоожиженный слой, пригодный для разрушения токсичных фенольных химикатов, и реакторы для воздушных перевозок, которые смешивают воздух снизу с жидкостью в двух трубах.

Для очистки воды реакторы с анаэробным отстойником с восходящим потоком обрабатывают сточные воды и промышленные стоки. Биопленочный реактор также может быть использован для разрушения газов, а также запахов. В целом, он может обрабатывать большие объемы воды или жидкости с высокой скоростью, создавая эффективный производственный процесс.