O‘zbеkistоn rеspublikаsi

Рис. 3. Cхема хемостатного культивирования
Х – концентрация биомассы, S – концентрация субстрата, F – скорость подачи раствора
Хемостат является саморегулирующейся системой с идеальным перемешиванием, обладает высокой технологичностью, на его принципе осуществляется аппаратурное оформление биотехнологических процессов.
В хемостате в установившемся режиме удельная скорость роста бактерий не должна быть меньше скорости разбавления
D,ч ^-1 которая определяется по формуле
D = F/ V, (1)
где D-скорость разбавления, ч ^-1;
F-величина потока среды или пульпы, л/ч;
V- полезный объем аппарата, л.
Так, концентрация клеток при окислении закисного железа увеличивается с 10³-10⁴ до 10⁸ кл/мл при увеличении D с 0 до 0,04ч ^-1 и остается постоянной до D, равной 0,08 ч ^-1. При дальнейшем увеличении скорости разбавления ( выше 0,08- 0,09 ч ^-1) концен-трация клеток уменьшается за счет их вымывания. При этом достигается скорость окисления железа 0,6 г/лч. Максимальная удельная скорость роста биомассы _m в этих условиях достигает
0, 15 ч ^-1. Получение более высоких скоростей окисления железа, значительно превышающих 0,6 г/лч, в условиях одностадиального хемостатного культивирования практически невозможно.
При бактериальном выщелачивании золотомышьяковых концентратов D_крит составило 0,05-0,06. При выходе за пределы этих значений происходило вымывание клеток, снижение их количества в жидкой фазе и ОВП среды, повышалось значения рН и содержания мышьяка в кеках выщелачивания а также происходило накопление закисного железа.
Многочисленные исследования кинетики бактериальных процессов окисления и выщелачивания позволили сделать вывод о том, что скорость окислительных процессов, катализируемых ферментами, прямо пропорциональна концентрации биомассы в определенных пределах. Для окисления закисного железа этот предел составляет 0,05-2,5 г/л биомассы по сырому весу. Поэтому одним из путей интенсификации процессов бактериального окисления и выщелачивания является применение концен-трированной биомассы. Это, во-первых, значительно ускоряет процесс, снижает эффект ингибирующего действия ионов, перешедших в раствор при выщелачивании, что особенно важно при выщелачивании сложных по составу продуктов. Для получения плотной популяции культуры используются методы цент-рифугирования, сепарирования, электрохимического, хемостатного культивирования, иммобилизации и применения оборотных растворов.
Известно, что во всех применяемых способах бактериального выщелачивания биомасса, активная и адаптированная, безвозвратно теряется либо с продукционными растворами при подземном и кучном выщелачивании, либо с пульпой при чановом.
Использование возвращаемой биомассы дает возможность значительно повысить концентрацию активных клеток в пульпе, окислительную активность бактериальных растворов и произ-водительность установок.
Метод электрохимического культивирования является наиболее производительным из всех известных методов, однако выращивание адаптированной культуры в электрохимическом культиваторе в течение 72-96 часов не изменяет адаптивные свойства культуры. Поэтому такая культура может применяться в технологии чанового бактериального выщелачивания вместо адаптированной на начальном этапе процесса, значительно сокращая время ввода его в оптимальный режим. В дальнейшем концентрирование биомассы лучше осуществлять при исполь-зовании оборотных растворов или биомассы, выделенной из этих растворов сепарированием или центрифугированием. При выщелачивании золотомышьяковых концентратов скорость выщелачивания арсенопирита напрямую зависит от концентрации биомассы. Если при плотности биомассы 0,025 г/л по сухому весу выщелачивается 0,5 г/л мышьяка за 30 часов, то при плотности 2,5 г/л в раствор перешло мышьяка в 9 раз больше . Оптимальное соотношение концентрации биомассы, концентрации закисного железа и количества твердого в исходной пульпе при выщелачивании золотомышьяковых концентратов как 1:4:100. При таком соотношении за 65 часов выщелачивания содержание сульфидного мышьяка снижается в 3,5 раза, что достигается в присутствии неконцентрированной культуры за 120 часов, т.е. почти в 2 раза медленнее.
Для определения биомассы в технологических процессах выщелачивания применяется экспрессный метод, основанный на центрифугировании, по которому количество клеток пересчиты-вается по формуле:
x= m  3,8  10⁹ (2)
где х - количество клеток в мл;
m - масса бактерий, г/л по сырому весу.
Применяемые методы концентрирования клеток позволяют повысить их концентрацию до 3-5 г/л и более или 10¹⁰- 10¹¹кл/мл.
При бактериальном окислении закисного железа использование иммобилизованной биомассы на твердом носителе позволяет в 2-3 раза уменьшить время окисления.