hrvatski

Matematičko modeliranje bioprocesa u horizontalnom rotirajućem cijevnom bioreaktoru

U ovom istraživanju istražena su dva bioprocesa u HRCB-u a)heterotrofni uzgoj bakterije Paracoccus denitrificans i b)uklanjanje anorganskih soli teških metala (željeza, bakra, nikla i cinka) iz otpadne vode pomoću mješovite mikrobne kulture. Proučavan je utjecaj procesnih parametara horizontalnog rotirajućeg cijevnog bioreaktora (HRCB) [brzina protoka hranjive podloge (F = 0, 5 - 2, 5 Lh^-1) i brzina rotacije bioreaktora (n = 5 - 30 min^-1)] na heterotrofni uzgoj P. denitrificans. Istraživanja utjecaj procesnih parametara HRCB-a na uklanjanje teških metala provedena su kod F = 0, 5 - 2, 0 L h^-1 i n = 5 - 30 min^-1. Integralni matematički model heterotrofnog uzgoja P. denitrificans u HRCB-u međusobno povezuje model miješanja sa "spiralnim strujanjem", difuzijski model prijenosa tvari u biofilm i kinetičkog modela potrošnje acetata, amonij iona, nastajanja i potrošnje nitrita, rasta mikrobne biomase u suspenziji odnosno mikrobnom biofilmu. Tijekom heterotrofnog uzgoja P. denitrificans integralni modeli definiraju bilance acetata, amonij iona, nitrita i mikrobne biomase u suspenziji odnosno mikrobnom biofilmu. Srednja odstupanja (pet mjesta uzorkovanja uzduž HRCB-a) između eksperimentalnih i simuliranih vrijednosti varijabli heterotrofnog uzgoja P. denitrificans bila je u intervalu od 0, 06 - 87, 88• 10^-3. Integralni model bioprocesa uspješno opisuje realno stanje u HRCB-u tijekom heterotrofnog uzgoja P. denitrificans. Integralni model bioremedijacije teških metala (Fe^2+, Cu^2+, Ni^2+, Zn^2+) međusobno povezuje model miješanja sa "spiralnim strujanjem", difuzijski model prijenosa tvari u biofilm i model bioadsorpcije (Freundlich-ova izoterma). Srednja odstupanja (tri mjesta uzorkovanja uzduž HRCB-a) između eksperimentalnih i simuliranih vrijednosti varijabli bioremedijacje teških metala bila je u intervalu 0, 01 – 5, 20• 10^-3. Na osnovi toga jasno je da integralni model uspješno opisuje proces bioremedijacije teških metala u HRCB-u. Rezultati ovog istraživanja također pokazuju da su formirani modeli bioprocesa precizni, a ujedno i robusni, te se stoga mogu primjeniti za prijenos u veće mjerilo.

horizontalni rotirajući cijevni bioreaktor; matematičko modeliranje bioprocesa; heterotrofni uzgoj Paracoccus denitrificans; uklanjanje teških metala (Fe^2+; Cu^2+; Ni^2+; Zn^2+); mješovita mikrobna kultura

nije evidentirano