Analiza teoretyczna i numeryczna procesu mikrobiologicznego w immobilizowanym biofilmie dla kinetyki wielosubstratowej

• Autorzy: Tabiś B.

Warianty tytułu

EN

Theoretical and numerical analysis of the microbiological process in an immobilized biofilm for multisubstrate kinetics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zastosowano podstawowe pojęcia i twierdzenia analizy funkcjonalnej do określenia istnienia i jednokrotności stanów stacjonarnych procesów mikrobiologicznych przebiegających w biofilmie immobilizowanym na ziarnie inertnym według kinetyk wielosubstratowych. Analizy tej dokonano w przestrzeni funkcji całkowalnych z p-tą potęgą. Wykazano, że optymalna do tych celów jest przestrzeń Hilberta. Uwzględniono obecność zewnętrznego i wewnętrznego oporu ruchu masy. Przedstawiono alternatywne numeryczne sposoby wyznaczania stanów stacjonarnych biofilmu. Dokonano ilościowej oceny współczynnika efektywności biofilmu na przykładzie procesu biodegradacji fenolu.

EN

Basic concepts and theorems of functional analysis were used to determine the existence and uniqueness of the steady states of microbiological processes taking place according to multisubstrate kinetics in a biofilm immobilized on inert pellets. The analysis was performed in an abstract space of functions integrable with p-power. It has been shown that the Hilbert space is the optimum one here. Both interparticle and intraparticle mass transfer resistance was taken into account. Two alternative numerical methods for determining the steady states of the biofilm are presented. Quantitative assessment of the effectiveness factor of the biofilm has been made using the biodegradation of phenol as an example.

Słowa kluczowe

PL

biofilm; kinetyka; kinetyka wielosubstratowa; proces mikrobiologiczny

EN

biofilm; kinetics; microbiological process; multisubstrate kinetics

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Inżynieria Chemiczna i Procesowa
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 23, z. 4
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr.

Twórcy

autor

Tabiś B.

• Instytut Inżynierii Chemicznej i Chemii Fizycznej Politechniki Krakowskiej

Bibliografia

• [1] PiGACHE S., TRYSTRAM G., DHOMS P., Oxygen transfer modelling and simulations for industrial continuous airliftfermentor, Biotechnol. Bioeng., 1992, 39, 923.
• [2] TANG W.T., FAN L.S., Steady state phenol degradation in a draft-tube gas-liquid-solid fluidized bed bioreactor, AIChE Journal, 1987, 33, 239.
• [3] WISECARVER K.D., FAN L.S., Biological phenol degradation in a gas-liquid-solid fluidized bed reactor, Biotechnol. Bioeng., 1989, 33, 1029.
• [4] MLAK W., Wstęp do teoriiprzestrzeni Hilberta, PWN, Warszawa, 1982.
• [5] TABIS B., Teoria i inżynieria obiektów reagujących chemicznie, WNT, Warszawa, 1994.
• [6] HAN CD., AGRAWAL S., , Function space methods for analysis of nonadiabatic tubular reactors with axial mixing. I. Uniqueness criteria of the steady state and computation of the steady state profiles Chem. Eng. Sci., 1973, 28, 1617.
• [7] TABIS B., Criterion for the uniqueness of steady states in nonadiabatic tubular reactors, Inż. Chem. Eng., 1986, 26, 746.
• [8] GAVALAS G.R., Nonlinear differential equations of chemically reacting systems. Springer-Verlag, Berlin, 1968.
• [9] Ho T.C, Uniqueness criteria of the steady state in automotive catalysis, Chem. Eng. Sci., 1976, 31, 235.
• [10] KRASNOSELSKII M.A., Topological methods in the theory of nonlinear integral equations, Pergamon Press, New York, 1964.
• [11] LIVINGSTON A.G., Biodegradation of 3,4-dichloroaniline in a fluidized bed reactor and a steady state biofilm kinetic model, Biotechnol. Bioeng., 1991, 38, 260.
• [12] TABIS B., Zasady inzynierii reaktordw chemicznych, WNT, Warszawa, 2000.
• [13] KARELS.F., LIBICKIS.B., ROBERTSON C.R., The immobilization of whole cells: Engineering principles, Chem. Eng. Sci., 1985,40,1321.
• [14] SMEHW.K., MULCAHY L.T., LAMOTTAE., Mathematical model for the fluidized bed biofilm reactor. Enzyme Microb. Technol., 1982, 4, 269.
• [15] LAIB., SHIEHW.K., Substrate inhibition kinetics in a fluidized bioparticle, Chem. Eng. Journal, 1997,65,117.
• [16] BEYENALH., TANYOLACA., The effects of biofilm characteristics on the external mass transfer coefficient in a differential fluidized bed biofilm reactor, Biochem. Eng. Journal, 1998, 1, 53.
• [17] TABIS B., Modelowanie i analiza pracy trójfazowych bioreaktorów fluidyzacyjnych. Badania własne Instytutu Inżynierii Chemicznej i Chemii Fizycznej Politechniki Krakowskiej, Kraków 2000-2002.