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生物反应器是如何命名的(生物反应器的具体解释)

发布时间:2023-05-23 11:12:03

星光电脑为您整理了生物反应器是如何命名的,还有生物反应器的具体解释和什么是生物反应器,下面一起来看生物反应器吧。

生物反应器是如何命名的

什么是生物反应器?

生物反应器是用于生物反应过程的容器总称。包括酶反应器(游离酶和固定酶反应器)、固定细胞反应器、各种细胞培养器、发酵罐和转基因动植物等。可用于制备或生产某些生物反应产物,有的可作为生物传感器。

生物反应器的具体解释

生物反应器,是指利用酶或生物体(如微生物、动植物细胞)所具有的特殊功能,在体外进行生物化学反应的装置系统。
生物反应器与化学反应器不同,化学反应器从原料进入到产物生成,常常需要加压和加热,是一个高能耗过程。而生物么应器则不同,在酶和微生物的参与下,在常温和常压下就可以进行化学合成。因此,生物反应器问世之后,应受到化工部门的重视。化学工程专家认为,应该尽可能多地让化学合成过程由生物去完成。设计理想的生物反应器,就成了现代生物技术产业的一个重要任务。
设计生物反应器时要考虑两点:一是选择特异性高的酶或适宜的活细胞作为催化剂,尽可能减少副产物,提高产品产量;二是尽可能提高产物的浓度,降低成本。
生物反应器首先在发酵工业中得到应用。发酵工业中使用的生物反应器,实际上是发酵罐。另一种是以固定化酶或固定化细胞为催化剂的酶反应器。世界上最大的发酵罐高达100米,直径7米,容积为4000立方米。它远远望去,犹如一座壮观的圆形塔。

生物反应器是什么意思?

生物反应器是现代生物技术基因工程的细胞产物的生产者,就是将目的基因导入到生物体内,用其来生产目的基因的产物,一般用牛羊,有乳房生物反应器,膀胱生物反应器……

生物反应器

生物反应器(bioreactor)经历了三个发展阶段:细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。转基因动物生物反应器的出现之所以受到人们极大的关注,是因为它克服了前两者的缺陷,即细胞基因工程产物往往不具备生物活性,必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后才能成为有效的药物,而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻、成本太高而限制了规模生产。另外,转基因动物生物反应器还具有产品质量高、容易提纯的特点。
一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫做动物生物反应器。几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可以经过人为驯化为生物反应器。从生产的角度考虑,生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得,例如乳腺、膀胱、血液等,由此发展了动物乳腺生物反应器、动物血液生物反应器和动物膀胱生物反应器等。其中,转基因动物乳腺生物反应器的研究最为引人注目。
动物乳腺生物反应器的优点:
1.产品质量稳定;
2.产品成本低;
3.研制开发周期短;
4.无污染;
5.经济效益显著。
动物乳腺生物反应器的应用:
1.改良乳汁品质;
2.生产药用蛋白。
动物乳腺生物反应器存在的问题:
1.外源基因在动物体内的位点整合问题;
2.乳蛋白基因表达组织特异性问题;
3.目的蛋白的翻译后修饰问题;
4.转基因表达产物的分离和纯化问题;
5.转基因的技术与方法问题;
6.伦理道德问题。

生物膜反应器的定义

膜生物反应器(MBR)与生物膜(biofilm)反应器是两种不同的反应器。膜生物反应器一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。而生物膜反应器是在反应器中添加各种填料以便微生物附着生长使在填料上形成了一层生物构成的类似于膜的结构,这样的反应器才被称为生物膜反应器。
生物膜法是污水生物处理主要技术之一,它与活性污泥法并列,既是古老的、又是发展中的污水生物处理技术。生物膜法是根据土壤自净的原理发展起来的。
1893年,作为生物膜法的生物滤池在英国问世,并从此开始用于污水处理的实践。 20世纪30年代,开始建造了许多生物膜法反应器,主要形式是生物滤池。与活性污泥法相比,虽然生物滤池生物量高、运行费用低,但其负荷较低,卫生条件差,处理构筑物易堵塞。在40~50年代生物滤池有逐渐被活性污泥法取代的趋势。
60年代,新型有机合成材料大量问世,生物滤池的填料由碎石、炉渣逐步改进为聚乙烯、聚苯乙烯制成的波纹板、蜂窝状等有机人工合成填料,使其比表面积和孔隙率大大增加,生物膜法得到了新的发展。到了70年代,除了普通生物滤池外,生物转盘、淹没式生物滤池和生物流化床技术得到了更多的研究与应用。近年来,又涌现出大量新型的单一或复合式生物膜反应器,如微孔膜生物反应器、气提式生物膜反应器、移动床生物膜反应器以及升流式厌氧污泥床——厌氧生物滤池等。
——胡亨魁编著. 水污染治理技术. 武汉市:武汉理工大学出版社, 2009.09.
生物膜反应器详见百度百科:生物膜法
下面是膜生物反应器(MBR)
膜生物反应器(MBR)是通过膜强化生化反应的污水处理新技术。 CAS是一种应用最广的废水好氧生物处理技术。其基本流程如图1所示,是由曝气池、二次沉淀池、曝气系统(含空气或氧气的加压设备、管道系统和空气扩散装置)以及污泥回流系统等组成。
曝气池与二次沉淀池是活性污泥系统的基本处理构筑物。由初次沉淀池流出的废水与从二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池,其混合体称为混合液。在曝气的作用下,混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥和废水充分接触。废水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附并为存活在活性污泥上的微生物群体所分解,使废水得到净化。在二次沉淀池内,活性污泥与已被净化的废水(称为处理水)分离,处理水排放,活性污泥在污泥区内进行浓缩,并以较高的浓度回流曝气池。由于活性污泥不断地增长,部分污泥作为剩余污泥从系统中排出,也可以送往初次沉淀池。
图1 活性污泥法基本流程
3 MBR法 1 MBR及其分类 MBR是指将超、微滤膜分离技术与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新的污水处理装置。这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点。超、微滤膜组件作为泥水分离单元,可以完全取代二次沉淀池。超、微滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物,使之停留在反应器内,使反应器内获得高生物浓度,并延长有机固体停留时间,极大地提高了微生物对有机物的氧化率。同时,经超、微滤膜处理后,出水质量高,可以直接用于非饮用水回用。系统几乎不排剩余污泥,且具有较高的抗冲击能力。特别是1989年Yamamoto将中空纤维膜应用于活性污泥处理中,使工艺运行成本大大降低,实际应用前景广阔。因此,MBR是当今倍受国内外专家学者重视的一项高新水处理技术。 出水水质好 由于采用膜分离技术,不必设立、过滤等其它固液分离设备。高效的固液分离将废水中有悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开,不需经三级处理即直接可回用,具有较高的水质安全性。 占地面积小 膜生物反应器生物处理单元内微生物维持高浓度,使容积负荷大大提高,膜分离的高效性使处理单元水力停留时间大大缩短,占地面积减少。同时膜生物反应器由于采用了膜组件,不需要沉淀池和专门的过滤车间,系统占地仅为传统方法的60% 节省运行成本 由于MBR高效的氧利用效率,和独特的间歇性运行方式,大大减少了曝气设备的运行时间和用电量,节省电耗。同时由于膜可滤除细菌、病毒等有害物质,可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用,膜生物反应器工艺不需加入絮凝剂,减少运行成本。
膜生物反应器(MBR)工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住,省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高,水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制,而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此,膜生物反应器(MBR)工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。与传统的生物处理方法相比,是目前最有前途的废水处理新技术之一。
从整体构造上来看,MBR是由膜组件和生物反应器两部分组成。根据这两部分操作单元自身的多样性,膜生物反应器也必然有多种类型。
分置式MBR是指膜组件与生物反应器分开设置,浸没式MBR是指膜组件安置在生物反应器内部。2种反应器的流程如图2所示。
2 MBR所用滤膜及膜组件 在MBR工艺中,超、微滤膜分离的对象是活性污泥混合液。活性污泥混合液主要包括活性污泥和被处理的污水,而活性污泥是由各种胶体、絮状物和微生物(绝大部分是各种细菌)组成。膜组件长期过滤活性污泥混合液时,污染物不断地在膜表面沉积,细菌不断地向膜内部繁殖,使其生成的代谢产物在膜孔中沉淀,进而引起膜孔堵塞,使膜的通量下降,膜寿命缩短,工艺运行费用增加。
一般而言,决定膜过滤效果的主要因素是膜的孔径及孔隙率,而选择什么样的膜材料并不是关键。但是在MBR工艺中膜材料种类却强烈地影响其耐污染性,所要解决膜污染问题的最主要的途径是找到耐污染的膜材料或者是对膜进行改性。
从近期国内外MBR研究情况来看(文献的抽取有随机性),滤膜大都为较小孔径的微滤膜,或较大截留分子量的超滤膜,孔径范围为0.1~0.5μm;材质主要是疏水性的聚烯烃、聚偏氟乙烯和亲水性的聚砜、纤维素等,还有一些无机膜。疏水性的聚烯烃、聚偏氟乙烯一般做成中空纤维式膜组件,而亲水性的聚砜、纤维素膜一般做成平板式膜组件。研究表明,膜材料的疏水性易造成膜污染,因此在制膜过程(如PVDF)中会添加一些亲水有机物,如PEG和壳聚糖等。

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