Reator biológico – Wikipédia, a enciclopédia livre
Um reator biológico ou biorreator corresponde a um volume onde decorrem reações biológicas[1], são muito utilizados na biotecnologia, comumente para a produção de: vacinas, hidrogênio, vinagre, hormônios, bebidas alcoólicas, alimentos fermentados, remédios e muitos outros produtos.
Tipos de Biorreatores
[editar | editar código-fonte]Existem diversos tipos e classificações para biorreatores[2], para cada processo há a necessidade de escolher diversos parâmetros e a combinação destes leva a escolha das características do biorreator.
Algumas subdivisões de tipos de biorreatores e suas características são apresentadas a seguir, ressalta-se que o modelo escolhido para cada processo pode vir a ser uma combinação de vários deles:
Presença de oxigênio
[editar | editar código-fonte]De acordo com a presença de oxigênio, um biorreator pode ser classificado como:
- Aeróbio - quando as reações biológicas decorrem na presença de oxigênio livre ();
- Anóxico - quando as reações biológicas decorrem somente na presença de oxigênio combinado (e.g.: ). As bactérias aeróbias têm de romper as ligações do oxigênio com outros elementos para se oxigenar;
- Anaeróbio - quando as reações biológicas decorrem na ausência total de oxigênio. Estas reações biológicas são promovias por bactérias anaeróbias estritas ou bactérias anaeróbias facultativas.
Modo de funcionamento
[editar | editar código-fonte]- Batelada
- Batelada alimentada
- Contínuo
Sistema de agitação
[editar | editar código-fonte]- Tanque Agitado
- Fluxo Pistonado
- Escoamento em vórtices de Taylor[3]
- Gotejamento
- Pneumático
- Tipo Wave
Modelo
[editar | editar código-fonte]- Digestor anaeróbio de fluxo ascendente
- Estado Sólido
- Fibra Oca
- Fotobiorreator
- Leito Fixo
- Leito Fluidizado
Modelos Hidráulicos
[editar | editar código-fonte]Os reatores biológicos obedecem a diferentes modelos hidráulicos:
- Modelo de fluxo Pistão - A difusão lateral e a mistura podem ser nulos, isto é, uma dada massa do liquido passa através do reator sem que ocorram processos de mistura no seu percurso[4].
- Modelo de Mistura completa - O conteúdo do reator é homogêneo e igual concentração do efluente[4].
- Modelo de escoamento disperso - Modelo que tem um comportamento misto entre o de fluxo pistão e mistura completa.
- Batch - Modelo em que o afluente permanece no reator em estágio durante algum tempo e depois é descarregado.
Modelo de Fluxo Pistão
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Onde,
- - concentração de substrato à entrada do reator, ;
- - concentração de substrato à saída da lagoa, ;
- t - tempo de retenção hidráulica;
Modelo de Mistura Completa
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Para o caso de reatores em série :
Onde,
- n - número de reatores iguais em serie;
- t - tempo de retenção hidráulico por reator.
Modelo de Escoamento Disperso
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Onde,
- n - número de reatores iguais em serie;
- t - tempo de retenção hidráulico por reator;
Valores típicos de para diversas unidades de tratamento águas residuais :
- Tanque de sedimentação - = 0,2-2,0
- Tanques de arejamento de lamas ativadas :
- Longo (plug flow) - = 0,1-1,0.
- mistura completa - = 3,0-4,0$ e superior.
Lagoas:
- Tanques em série e tanques longos - = 0,1-1,0.
- Tanques simples - = 3,0-4,0 e superior.
Lagoas arejadas:
- Retangulares - = 0,2-1,0.
- Quadradas - = 3,0-4,0 e superior.
- Valas de Oxidação - = 3,0-4,0 e superior.
Critério empírico para estimar o valor do coeficiente de dispersão D:
Para lagoas e tanques com largura superior a 30 m :
- Com separadores,
- Sem separadores,
Para lagoas e tanques com largura inferior a 10 m :
- Com separadores,
- Sem separadores,
onde,
- D - Coeficiente de dispersão
- L - largura, (m)
Referências
- ↑ Mandenius, Carl-Fredrik (2016). Bioreactors: Design, Operation and Novel Applications. [S.l.]: Wiley-VCH
- ↑ «Biorreatores»
- ↑ «BIORREATOR DE ESCOAMENTO EM VÓRTICES DE TAYLOR PARA CULTIVO CELULAR»
- ↑ a b Oliveira, J. F. S (1995). A Lagunagem em Portugal - Conceitos Básicos e Aplicações Práticas. [S.l.]: Edições Universitárias Lusófonas
Bibliografia
[editar | editar código-fonte]- Arceivala, S. J. (1981), Wastewater Treatment and Disposal (part I and II), Marcel Dekker, inc.
- Metcalf & Eddy (2003), Wastewater Engineering - Treatment and Reuse, 4th Edition, MacGraw-Hill Inernatinal Edition.