生物反应器的设计
第一章 生物反应器设计基础
教材及参考文献
教材：
《生物工程设备》 梁世中 主编 轻工业出版社
参考文献：
《发酵设备》 高孔荣
轻工业出版社
《发酵工程与设备》 四校合编 轻工业出版社
《抗生素生产设备》 俞俊棠 化学工业出版社
《发酵生产设备》 刘雁然 轻工业出版社
《生化工程》
伦世仪 轻工业出版社
《啤酒工程原理及设备》 吴佩倧 江西科学技术出版社
4、与化学反应器不同，生物反应器设计应具有以下一些
原则： ⑴在培养系统的已灭菌部分与未灭菌部分之间不能直接
连通； ⑵尽量减少法兰连接，因为设备震动和热膨胀，会引
起法兰连接外移位，从而导致污染； ⑶在可能的条件下，应采用全部焊接结构，所有焊接
点必须磨光，消除蓄积耐灭菌的固体物质的场所； ⑷防止死角、裂缝等情况； ⑸某些部分应能单独灭菌； ⑹易于维修； ⑺反应器可保持小的正压。
第一章 生物反应器设计基础
生物反应器的化学计量基础 生物反应器的生物学基础 生物反应器的质量传递 生物反应器的热量传递 生物反应器的剪切力问题
生物反应的特点
首先生物反应存在活细胞，在反应中可将它看作催化 剂；
其次，由于细胞是生长着的，它对营养有一定的要求， 使得参与反应的成分很多；
一个优良的生物反应器应具备： 严密的结构 良好的液体混合性能 高的传质和传热速率 灵敏的检测和控制仪表
2、判断生物反应器好坏的唯一标准是： 该装置能否适合工艺要求以取得最大的生产效率。
3、生物反应器设计的重要方面包括： 生物反应器设计的主要目标：使产品的质量高、 成本低 生物反应器设计的重要方面包括： 1）改善生物催化剂； 2）好的过程控制； 3）好的无菌条件； 4）克服速度限制因素（物质、热量、质量传 递）等。
膜生物反应器工艺的优点及膜组件设计
（ ３）生物处理单元 中污泥浓度高 、泥龄长 ，对有 机物 的去除率高。
可解决传统 活性污泥法存在 的问题。
（ 对 于氮 、磷污染物有较 高的去除率 。膜生物 ４）
２ 膜 生物反应器工艺的优 点
反应器工艺对氮和磷等营养物的去除效率亦优于传统工
赖于活性污泥的沉降特性。污泥的沉降特性除了与水质 供 了绝对 的保证 ，排水 的质量与生物絮体 的沉降性没有
有关外 ，还取决 于曝气池的运行状况 ，所以要改善污泥 关联 ，所 以，膜生物反应器工艺基本上解决了活性污泥
的沉降特性 ，必须严格控制曝气池 的操作条件 ，特别是 法 的污 泥膨 胀 问题 。
／ 值小于０２ｇ Ｏ ／ｇ Ｓ ・ 。 ．ｋＢ Ｄ ｋＭＬ Ｓ ｄ 膜生物反应器系统在这 论是传统活性污泥法还是改进型的活性污泥法 ，都存在 ＦＭ
／ 值下运行 ，是 因为泥龄相当长 ，Ｍ Ｓ 可高达 ＬＳ 污泥和微生物会随排水 流失 的问题。尽 管泥水分离在二 样 低的ＦＭ 沉池中依靠重力沉降作用完成 ，但是其分离效率完全依 ２ ｇＬ ０／ 。在膜生物反应 器工艺 中 ，由于膜为 固液分离提
对 工艺中的设计依据 、构型 、膜组件和有机 负荷 、固体停 留时间、水力停 留时间等生物反应 器的技术参数
进 行 了探 讨 ，为 膜 生物 反 应 器 中试 设 计提 供 了借 鉴 。
关键词 ： 生物反应器； 膜 活性 污泥法； 留时间； 停 污泥 中图分类号 ：７ ３ Ｘ ０ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ６ ５７ （０ ０ ９ ０ ５ — ２ １０ — ３７ ２ １ ）０ — ０ ０ ０
Ｉ 流ｌ 台Ｉ 交Ｉ 平Ｉ
生物反应器
生物反应器生物反应器是一种生物技术设备，主要用于生物发酵、生物转化和生物固定化等过程的实现，是生物技术学领域中的核心设备之一。
生物反应器按规模大小可分为实验室规模、小型工业规模、大型工业规模及超大型规模，广泛应用于生物制药、食品工业、环保工程、化工领域及实验室研究等不同领域。
本文主要介绍生物反应器的基本概念、分类、结构、功能与应用等方面的内容。
一、生物反应器的基本概念生物反应器是一种专门用于维持和促进生物体生长繁殖，并对物质能量进行转化的设备。
是利用微生物生长代谢的能力，进行化学制品或生物制品的生产。
反应器内部常温度、氧气含量、pH值、营养物浓度等参数进行监测与控制，以维持接近理想的生长环境，从而提高微生物总体产量和单独化合物的产量。
二、生物反应器的分类按微生物名称分为真菌反应器和细胞反应器两种；按操作条件分为常压和高压反应器两种；按反应器内混合方式分为不同类型，如机械混合反应器、气液混合反应器、液相连续搅拌反应器、固相悬浮式反应器等；按生产工艺分则有批量式反应器、半连续式反应器和连续式反应器等。
三、生物反应器的结构生物反应器结构包括传质层、反应层和生物活性层三个部分。
传质层由反应器外壳和传质器件（气体传输系统与吸收液传输系统）组成，热量传递和质量传递的效率决定于传质器件的选择和设计。
反应层由反应器罐体、搅拌器、传热器、控制仪等组成，其内部环境的压力、温度、营养物浓度、气相浓度、氧含量、pH值等参数决定了反应的产物和效率。
生物活性层是一个重要的环节，是水生生物或微生物参与反应的主要部分。
其中，微生物是生物活性层的核心，它们根据营养状态发生生长、代谢和能量转换等复杂的反应，完成指定的反应目的。
四、生物反应器的功能生物反应器的主要功能是实现微生物生长代谢和化学过程，从而获得所需的生物制品或化学成品。
其次，需要满足反应器内环境的生物学和物理学参数要求，如空气、水、营养物、pH、pO2、温度、压力、流量等参数，确保最大的反应效率和最佳的反应条件。
生物反应器ppt课件
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技术参数：
标准配置：
1、罐体系统：
罐体全容积：5L；工作容积：2~4L
罐体材质：硼硅玻璃+316L不锈钢；罐盖材质： 316L不锈钢
罐体设计压力：0.1Mpa；夹套设计压力： 0.25Mpa
罐盖结构：标准温度、PH、 DO 传感器插口各1 个；标准泡沫电极插口1个；通用补料接口2个； 接种口1个；排气口1个；取样管口1个
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发酵罐 发酵罐若
根据其使用对象区分， 可有：嫌气发酵罐、好 气发酵罐、污水生物处 理装置等。
其中嫌气发酵罐最为
简单，生产中不必导入 空气，仅为立式或卧式 的筒形容器，可借发酵 中产生的二氧化碳搅拌 液体。（见彩图）
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产品名称：5L离位灭菌自动台式发酵罐 型 号： SY-3005QB
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3、植物细胞培养的特殊条件
(1)光照：离体培养的植物细胞对光照条件不严格， 因为细胞生长所需要的物质主要是靠培养基供给， 但光照不但与光合作用有关，而且与细胞分化有关。
(2)激素：植物细胞的分裂和生长特别需要植物激 素的调节，促进生长的生长素和促进细胞分裂的分 裂素是最基本的激素。
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（二）描述方法
动力学的研究目的是定量地描述过程 的速率以及影响过程速率的诸多因素。
生物过程动力学研究的主要问题是生物 反应的速率，特别是细胞生长的速率、各 种基质组分的消耗速率、代谢产物的生成 速率。
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常用的有：
⑴反应速率：单位时间物质浓度的变化量。如：细胞
的生长速率、代谢产物的生成速率等。
产生的（开始时需接入菌种），为防止杂菌污染和活 性衰退，一般采用分批釜式反应器；
印染废水膜生物反应器的设计及应用
将膜分 离技术 与生物 处理 工艺相 结合 的一种 新 型废水 之 间的可 转化性 增 强 了系 统 的 调节 机 制 ， 复合 系统 使
处理技 术 。该工 艺几 乎能将 所有 的微 生 物截 留在 生 物 具有更 强 的适应 性 和稳 定 性 ， 统 的复 杂 生 态 结构 使 系 反应 器 中 ， 使反应 器 中的生物 污 泥浓 度 提高 。理 论上 ， 其具备 了较 强 的抗 冲击 负荷 能力 。 处理 工艺 为废水 经
ｄ ｘ ｓｏ ｆｕ ｎ ｏ ｌ ｄｗｉ ａｔｗａｅ ｍｉ ｉｎＴ ｐＣａ ｓＳａ ｄ ｒ ｆ ｈａ ｘｓＷ ｅ—ｖ ｒ（ Ｂ６ －３ — ２０ ） ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｔｃ ｍｐｉ ｔ Ｗபைடு நூலகம்ｓｅ ｔ ｒ ｅｌ ｅ ｈ Ｅ ｓ ｏ ｏ ｌ ｔｎ ａｄｏ ａ ｎ ｉ ｉｉ ｓ ｓ Ｓ ￣ ｒ ｅ Ｄ １２４ － ０ ６ ．
污泥 的泥龄可 以无 限长 ， 出水 的有 机 污 染 物 含量 降 水解 酸化处 理后 再 经 膜 生 物反 应 器 处 理 ， 现废 水 经 使 实 到最低 ， 以有效 去除氨 氮 ， 对难 降 解 的工业 废 水也 非 常 处理后 达标 排放 。 有 效 。 目前 ， 膜生 物 反应 器 较 多 地 用 于 中水 回用 及 易 降解 高浓度有 机 废 水处 理 ， 而用 于 印染 废水 处 理 的报
印
染 （０ ０Ｎｏ２ ２ １ ．４）
印染废水膜生物反应器的设计及应用
于 翔 ，同 帜 ， 仝攀瑞
（ 西安工程大学 环境与化学工程 学院， 陕西 西安 ７ ０ ４ ） １０ ８
摘
要： 对膜生物反应 器处理印染废水工艺进行改进 ， 采用水解酸化 ＋膜生物反应器组合 工艺 ， 并在膜生 物
多功能悬浮式生物膜反应器设计及参数计算
多功能悬浮式生物膜反应器设计及参数计算多功能悬浮式生物膜反应器是一种利用废水中自然存在的微生物对废水进行解析处理的技术。
是一台开放式的反应器。
其工作原理是将废水喷洒到一个旋转的滤网上，收集和固定废水中的微生物，使其形成一层生物膜，然后将废水继续循环通过生物膜反应器进行处理。
多功能悬浮式生物膜反应器设计方案设计多功能悬浮式生物膜反应器需要考虑废水的水质、流量，反应器的体积、形状、氧气输送系统以及滤网尺寸等因素。
首先，选取适量的反应器体积以确保废水充分接触微生物，同时也需要简单，便于操作。
其次，反应器的形状应该是圆柱形或者矩形，避免废水沉积在反应器的角落里面导致污染。
氧气输送系统应该在反应器底部和顶部装备氧气分配器，以提供充足的氧气：最后，选择适当的滤网尺寸和形状。
滤网的尺寸应该足够大，以防止微生物的堵塞，但又不能太大，这会导致废水过流，难以达到处理效果。
多功能悬浮式生物膜反应器参数计算方案多功能悬浮生物膜反应器的参数计算包括反应器的液体空间和气体空间的总体积，滤网离心半径、转速、颗粒垂直附着速度、比表面积、生物膜厚度和附着质量等。
重要参数的计算方案如下：总体积=液体容积和气体容积之和。
滤网离心半径=反应器半径*0.875。
转速=最大操作负荷/滤网个数。
颗粒垂直附着速度=2.9*10^-11*D2*H^-1.比表面积=反应器总表面积/液体体积。
生物膜厚度=附着质量/（废水流量×废水生物膜附着系数）。
多功能悬浮式生物膜反应器需要周期性维护，反应器中的生物膜需要定期清洗和更新，以保持最佳的性能。
同时也需要注意反应器的通风和清洗，以防止废水中添加的化学物质和重金属对微生物的污染。
总之，多功能悬浮式生物膜反应器是一种简单而又有效的污水处理技术，可以用于多种废水处理行业。
随着全球经济和人口的增长，生活污水和废水的数量也在迅速增加，利用多功能悬浮式生物膜反应器生物法提供了一种经济、实用和高效的解决方案。
300吨天MBR设计方案
300吨天MBR设计方案MBR（膜生物反应器）是一种用于废水处理的先进技术，它将传统的生物反应器与微孔过滤膜结合起来，能够高效地去除废水中的悬浮固体、生物污染物和颗粒物。
本文将介绍一个300吨/天MBR设计方案，共计超过1200字。
一、工艺流程1.前处理：将进水通过格栅除去较大的悬浮固体和物质，然后进入沉淀池，通过化学药剂加入和泵送等过程，使悬浮物沉淀和污泥浓缩。
2.生物反应器：将经过前处理的水进入MBR系统，与池中的生物质一起进行反应。
生物质利用废水中的有机物进行生长和代谢，产生经过微孔膜过滤后的清洁水。
3.膜过滤：通过微孔膜的过滤作用，将BOD、COD等有机污染物和微生物截留在系统中，产出经过净化的水。
二、系统设计1.膜生物反应器：根据300吨/天的处理能力，选择合适尺寸的反应器，通常是将整个系统划分为几个相同的单元，每个单元负责一定量的水处理。
2.微孔膜：选择适当的微孔膜材料和尺寸，以确保高效的固液分离效果和较长的使用寿命。
同时，需要定期清洗和维护膜系统，以保证其正常运行。
3.曝气系统：采用曝气系统供给生物池中的微生物所需的溶解氧，并提供充足的混合，以保持生物池内的均一性和稳定性。
三、关键技术要点1.水质监测系统：安装适当的水质监测设备，对进水和出水进行实时的监测和记录，以评估系统效果和质量。
2.残留污泥处理：采用污泥搅拌系统和浓缩系统来处理生物反应器中产生的残留固体，使其具有更高的干固含量，减少后续处理步骤中的污泥量。
3.自动控制系统：采用先进的自动控制技术来监控和调节系统运行状态，保证系统稳定性和性能。
四、优势和应用1.高效处理能力：MBR技术具有较高的去除率和稳定性，能够同时去除悬浮固体和水中的有机物，使废水处理效果更好。
2.占地面积小：相比传统的生物反应器，MBR技术所需的占地面积较小，适合于场地狭小的项目。
3.可重复利用水资源：由于MBR系统产出的水质较好，可以作为可重复利用的水源，用于景观灌溉或工业用途。
一种新型一体式膜生物反应器的设计
生 ， 锐等通 过 电镜对 中空纤 维 膜 的 内表 面 进行 观 刘
察 ， 现膜 内 的微 孔 中有 大 量 的 丝 状 菌 、 状 菌 和 发 球 短杆状 菌 Ｊ 。
作者简介： 润生 （ ９５ ） 男 ， 族 ， 程师 ， 学硕 士， 陈 １７一 ， 汉 工 工 研究 方 向： 水污染控 制 技术 的研 究 与 应 用。Ｅｍａ ：ｈ ｎｒｎｈ ｎ １３ － ｉ ｓｅ ｇ ｃｅ ＠ ６ ． ｌ ｕ
第１ Ｏ卷
第２ ０期 ２ １ ７月 ００年
科
学
技
术
与
工
程
Ｖ １１ Ｎ ． ０ Ｊ ｌ ０ ０ ｏ． ０ ｏ ２ ｕｙ２ １
１７ —８５ ２ １ ）０ ５２ —５ ６ １１１ （０ ０ ２ — １００
Ｓ ｉｎ ｅＴ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｎ
堵塞 ， 使膜的透过流量与分离特性下降的现象。
膜 污染 主要来 源 于 三个 方 面 。其 一是 凝 胶层 ，
即滤饼 ， 主要是 水透 过 膜后 被 截 留下 来 的部分 活 性
要定期清洗等问题 ， 严重妨碍 了一体式膜生物反应
器在工 程 中的推广 普 及 ， 也制 约 了其处 理 能 力 的进
器 的改进 提供一个 新 的途 径 。
１ 当前一体 式膜生物反应器存在的 问题
１ １ 膜 污染严 重 、 量下 降的 问题 ． 通 膜 污染是 指 与膜 接触 的料 液 中 的微 粒 、 体 粒 胶
子或溶 质 分 子 与 膜 存 在 物 理 、 学 作 用 或 机 械 作 化 用 ， 面或膜 孔 内吸附 、 积 ， 成膜 孔 径 变小 或 在膜 沉 造