Reator biológico

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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]

Sistema de agitação[editar | editar código-fonte]

Modelo[editar | editar código-fonte]

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[editar | editar código-fonte]

Onde,

  • - concentração de substrato à entrada do reator, ;
  • - concentração de substrato à saída da lagoa, ;
  • t - tempo de retenção hidráulica;

Modelo de Mistura Completa[editar | editar código-fonte]

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[editar | editar código-fonte]

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)

Fonte[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.
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  1. Mandenius, Carl-Fredrik (2016). Bioreactors: Design, Operation and Novel Applications. [S.l.]: Wiley-VCH 
  2. «Biorreatores» 
  3. «BIORREATOR DE ESCOAMENTO EM VÓRTICES DE TAYLOR PARA CULTIVO CELULAR» 
  4. a b Oliveira, J. F. S (1995). A Lagunagem em Portugal - Conceitos Básicos e Aplicações Práticas. [S.l.]: Edições Universitárias Lusófonas