NO852361L - Aerob mikrobiologisk fremgangsmaate - Google Patents

Abstract

En aerob mikrobiologisk fremgangsmåte beskrives, hvor en mikroorganisme (2) immobiliseres i en fluid-permeabel fibermatriks (1) og tilfres en substratoppløsning (6) og en oksygenholdig gass (10), som tilføres og forlater matriksen som separate strmmer med en innbyrdes vinkel på minst 10° og bringes i tverrstrmskontakt med hverandre og med mikroorganismen (2) inne i matriksen (1). Fibermatriksen utgjøres fortrinnsvis av mineralull. Mikroorganismen immobiliseres i matriksen ved å innfres i en, fortrinnsvis konisk forkomprimert matrs, som etter innfringen av mikroorganismen etterkomprimeres for å fiksere mikroorganismen i matriksen. Videre foretrekkes det å regulere matriksens volum under forløpet av den mikrobiologiske fremgangsmåten avhengig av mikroorganismens tilvekst. En slik regulering kan finne sted på en slik måte at luftstrmmens (10) trykkfall ved passasje gjennom matriksen. (1) holdes konstant.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en aerob mikrobiologisk fremgangsmåte.

Med mikrobiologisk fremgangsmåte forstås her fremgangsmåter som innbefatter mikroorganismer, som bakterier, sopper, alger, celler o.l.

Det finnes to typer mikrobiologiske fremgangsmåter, nemlig fremgangsmåter som gjennomføres uten oksygentilførsel (aerobe fremgangsmåter) og fremgangsmåter som gjennomføres uten oksygentilførsel (anaerobe fremgangsmåter). Ved den først-nevnte typen fremgangsmåte, som oppfinnelsen hører inn under, tilføres substratoppløsning eller en oksygenholdig gass, som f.eks. luft, oksygenanriket luft eller rent oksygen, til en mikroorganisme som derved vokser og formerer seg og/eller produserer metaboliter. Det ønskede produktet ved fremgangsmåten kan enten utgjøres av mikroorganismen selv, som ved mikrobiell proteinfremstilling, eller av en metabolit fra mikroorganismen, som penicillin ved penicillinfrem-stilling, eller fremgangsmåten kan også innebære fjernelse av et uønsket stoff som opprinnelig forekom i substrat-oppløsningen og som mikroorganismen har utnyttet til sin vekst.

Forskjellige aerobe fremgangsmåter er så notorisk velkjente

at noen oppramsing eller detaljert beskrivelse av disse burde være unødvendig. Vedrørende betingelsene for den mikrobiologiske fremgangsmåten, som substratoppløsningens sammensetning, trykk, temperatur, etc., fastsettes disse på i og for seg kjent måte for konvensjonelle mikrobiologiske fremgangsmåter. Slik gjennomføres f.eks. fremgangsmåten normalt ved atmosfæretrykk mens temepraturen er ca. 0-100°C, vanligvis 20-80°C, og fortrinnsvis 20-40°C.

For at den mikrobiologiske prosessen skal forløpe så gunstig som mulig er det av betydning at tilførselen av oksygenholdig gass (i det følgende for enkelhets skyld kalt luft) og substratoppløsning er effektiv. Vanligvis forsøker- man å oppnå dette ved å føre mikroorganismen ned i substratopp-løsningen og å tilføre substratoppløsningen oksygen ved å

la luft i finfordelt form boble gjennom substratoppløsningen. Graden av finfordelingen og dermed oksygenoverførings-effektiviteten bestemmes hovedsakelig av omrøringsintensiteten i bio-reaktoren. En øvre grense for denne omrøringsintensi-teten settes av organismens fysiologi. Alle organismer og spesieltmyceldannende organismer er følsommer for de skjær-spenningene som oppstår ved intens omrøring. En annen meget vanlig fremgangsmåte er å anbringe mikroorganismen på en inert bærer, som f.eks. knust slagg, makadam, pimpstein, etc., og la substratoppløsningen spyle over en seng av den på bæreren belagte mikroorganismen samtidig som sengen luftes.

Et eksempel på dette er de biologiske sengene som anvendes ved rensing av avløpsvann. Ved disse kjente fremgangsmåtene utgjør tilførselen av substratoppløsningen til mikroorganismen ikke noe større problem, denne kan enkelt utføres slik at den finner sted raskt og effektivt. Derimot er det vanskelig å oppnå en optimalt effektiv oksygentilførsel til mikroorganismen. For at mikroorganismen skal kunne nyttig-gjøre seg oksygenet må dette nemlig diffundere gjennom den væskefasen av substratoppløsning som omgir mikroorganismen. Denne diffusjonen gjennom væskefasen er normalt meget langsom og utgjør det hastighetsbestemmende trinnet for hele fremgangsmåten. Man forsøker derfor på forskjellige måter å lette og påskynde diffusjonen, f.eks. ved omrøring, finfordeling av luften, finfordeling av substratoppløsningen i dråper etc. Disse forholdsreglene gir en viss forbedring, men er samtidig relativt energikrevende.

F.eks. utgjør kostnadene for lufting, nest etter råmaterial-og apparaturkostnadene, ofte den største kostanden ved industrielle mikrobiologiske fremgangsmåter. Dessuten er den finfordelingen som gjøres for å øke kontaktflaten væske-gass som regel ikke særskilt effektiv. Selv om substratfordelingen således finfordeles til dråper har hver dråpe en betydelig masse eller bulk som luften kun etter relativt lang tid kan diffundere helt og holdent inn i.

Fra det ovennevnte fremgår at den for aerobe mikrobiologiske fremgangsmåter hastighetsbestemmende oksygenoverførings-evnen for systemet ikke er optimal ved tidligere kjente systemer, og at dette utgjør en alvorlig ulempe, bl.a.

ved at det setter en øvre grensen for den endelige celle-konsentrasjonen eller -produktiviteten i substratet. Denne konsentrasjonen eller produktivitetenønskes nesten uten unntak så høy som mulig ved mikrobiologiske fremgangsmåter.

Det er derfor et primært formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en earob mikrobiologisk fremgangsmåte hvor disse ulempene unngås, og som oppviser en effektiv tilførsel av såvel substratoppløsning som luft på en for mikroorganismen skånsom måte.

Det er videre et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en anaerob mikrobiologisk fremgangsmåte ved hvilken mikroorganismen effektivt immobiliseres på en bærer.

Nok et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en aerob mikrobiologisk fremgangsmåte ved hvilken mikroorganismens vekst holdes optimal under hele fremgangsmåten.

Disse og andre formål og fordeler ved oppfinnelsen oppnås ved en aerob mikrobiologisk fremgangsmåte hvor en mikroorganisme immobiliseres i en fluid-permeabel matriks og tilføres en substratoppløsning og en oksygenholdig gass, kjennetegnet ved at mikroorganismen immobiliseres i en tredimensjonal fibermatriks, at substratoppløsningen og den oksygenholdige gassen tilføres og forlater matriksen som separate strømmer med en innbyrdes vinkel på minst 10°, hvorved substratoppløsningen og den oksygenholdige gassen bringes i tverrstrømskontakt med hverandre og med mikroorganismen inne i matriksen.

Andre kjennetegn ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkravene.

Vinkelen mellom strømmen av substratoppløsning og strømmen av oksygenholdig gass er fortrinnsvis minst 45° og mest foretrukket ca. 9 0°.

Det skal i denne sammenheng nevnes at det i og for seg er kjent å anvende en matriks av f.eks. mineralull som biologisk seng ved behandling av avløpsvann. Dette fremgår f.eks. av SE patentsøknad 7308380-0, som vedrører en anordning for bio-kjemisk nedbrytning av avslammet avløpsvann. Anordningen inneholder ett eller flere porøse filtere, som kan utgjøres av mineralull, og det avløpsvannet som skal renses får dryppe ned gjennom filteret, mens luft strømmer såvel under som over og gjennom filteret. Det er herved således ikke tale om noe regulert tverrstrømsforløp og fremfor alt ikke tale om et slikt tverrstrømsforløp inne i filteret, men kontakten mellom luft og væske finner i hovedsak sted utenfor filteret der væsken faller i dråper gjennom luftstrømmen over og under filteret. Dette gjør at denne anordningen lider at nettopp de ulempene med dårlig oksygenoverføringsevne som er angitt ovenfor for den kjente teknikken.

Et annet eksempel på den kjente teknikken utgjøres av SE patentsøknad 7502057-8, som vedrører en fremgangsmåte og en anordning til rensing av vann. I denne patentsøknaden føres oksygenanriktet eller luftet vann gjennom en filterseng av f.eks. mineralull i form av ett eller flere sjikt. Denne fremgangsmåten oppviser i enda høyere grad de ovenfor angitte ulempene, og det fordelaktige tverrstrømsforløpet inne i fibermatriksen, i likhet med foreliggende oppfinnelse, beskrives ikke.

Som et ytterligere eksempel på den kjente teknikken kan NO patentet 147 639 nevnes, her beskrives et biologisk kontaktfilter med flere, over hverandre anbrakte senger med perforerte bunner. Den øverste sengen kan utgjøres av mineralull. Filteret luftes ved lufttilføresel nedenifra, dvs. filteret arbeider med motstrømskontakt mellom væske og luft.

Endelig beskrives i U.S. patentskriftet 4 165 281 behandling av avløpsvann, hvor aktivt slam fikseres på fibermatter av syntetisk materiale, som nylon, polyvinylklorid o.l. Mattene plasseres nedsenket i strømmene og utluftet avløpsvann,

dvs. noe tverrstrømsforløp mellom luft og avløpsvann i mattene forekommer ikke.

I forbindelse med foreliggende oppfinnelse har man konstatert at dersom en væske føres gjennom en tredimensjonal fibermatriks hvis fibrer fuktes av væsken, og det samtidig presses en gass gjennom matriksen i tverrstrøm mot væskestrømmen,

blir gass/væske-kontakten intensiv. Væsken renner i en tynn film langs visse fibrer. Dråper som renner langs andre fibrer utsettes for omrøring i krysningspunktene mellom fibrene. Dråper som vokser seg store og faller fra en fiber slås i stykker når de treffer neste fiber. Resultatet er en intens fysisk omrøring av væsken. Ved konvensjonelle gass/væske-kontaktanordninger er som tidligere nevnt oksygen-overf øringsevnen eller materietransporten av den oppløste gassen fra den mettede væskeoverflaten til væskens umettede indre deler det hastighetsbestemmende trinnet. Ved den intense omrøringen og finfordelingen av væsken som finner sted ved foreliggende oppfinnelse, elimineres i hovedsak denne be-grensningen, dette medfører at anordningen ifølge oppfinnelsen er betydelig mer effektiv pr. volumenhet enn konvensjonelle anordninger.

Utover den forbedrede oksygenoverføringen som oppnås ved tverrstrømsforløpet mellom luft og substratoppløsning inne i fibermatriksen ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, oppviser oppfinnelsen ytterligere fordeler ved sine foretrukne utførelsesformer.

Således tilveiebringer oppfinnelsen en forbedret fremgangsmåte for immobilisering eller fiksering av mikroorganismene i fibermatriksen ved at fibermatriksen etter innføring av de, fortrinnsvis aggregerede mikroorganismene komprimeres, slik at mikroorganismene fastlåses inne i matriksen.

Fordelingen av mikroorganismene i matriksens vertikale retning kan forbedres ytterligere ved å forkomprimere matriksen før innføringen av mikroorganismene. Forkompri-meringen gjøres normalt kraftigst ved matriksens ene ende og avtar suksessivt mot matriksens motsatte ende. En slik usymmetrisk eller "konisk" forkomprimering medfører at mikroorganismene ved innføringen fordeles mer jevnt og enhetlig i matriksen. Dette er spesielt viktig ved poding med aggregater av organismer, siden disse aggregatene ved en normal fremgangsmåte forfremstilling i større skala får en omfattende størrelsesspredning. Når innføringen av mikroorganismene er avsluttet kan matriksen komprimeres, som angitt ovenfor, denne etterkomprimeringen kan hensiktsmessig finne sted på en slik måte at matriksens total-komprimering blir i det vesentlige enhetlig, dvs. matriksen etterkomprimeres mest ved innføringsenden og minst ved den motsatte enden. Alternativt kan matriksen dekomprimeres,

dvs. den forkdmprimerte enden tillates å ekspandere.

En ytterligere vesentlig fordel ved en foretrukket utførelses-form av oppfinnelsen er å la matriksen ekspandere avhengig av mikroorganismenes tilvekst under prosessens gang. Fortrinnsvis styres matriksens ekspansjon, slik at mikroorganismenes tilvekst hele tiden er optimal. En måte å styre denne ekspansjonen eller volumøkningen hos matriksen på er å opprettholde en i det vesentlige konstant væskestrøm gjennom matriksen, dvs. matriksens volum økes fortløpende, slik at væskestrømmen hele tiden holdes i det vesentlige konstant. En annen måte å styre ekspansjonen på er å holde trykkfallet for luftstrømmen gjennom matriksen konstant, dvs. fort-løpende øke matriksens volum under prosessen, slik at trykk fallet hele tiden holdes i det vesentlige konstant. Ytter-. ligere en fremgangsmåte for styring av ekspansjonen er å tilse at væsken- eller luftstrømmen står i forhold til den for øyeblikket eksisterende cellemassen.

En viktig teknisk og økonomisk faktor er trykkfallet for gasstrømmen gjennom matriksen. Ved en matriks av glassull med tetthet 23 kg/m 3, som er en normal verdi for en bygg-isoleringsskive av glassull, består matriksens volum av ca. 1% glass og 99% hulrom. Selv relativt store væskemengder kan passere gjennom en slik matriks uten at hulrommene ut-fylles til mer enn noen prosent, dette medfører at trykkfallet for gassen forblir lavt, selv ved samtidig væskestrøm.

Den fibermatriksen som utnyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan i prinsippet utgjøres av et hvilket som helst organisk eller uorganisk fibermateriale, som polymer-fibrer, f.eks. fibrer av polyvinylklorid, polyeten, poly-propen, polyakrylnitril, polyvinylalkohol, cellulose, cellulosederivat, mm, eller uorganiske fibrer, som f.eks. fibrer av metall, metalloksyder, glass, keramisk materiale, mm.

Det foretrekkes imidlertid ved oppfinnelsen spesielt å be-nytte en fibermatriks av mineralull, som glassull. Slike fibermatrikser har alle de egenskaper som kreves av en matriks ved foreliggende oppfinnelse, som inerthet, lav motstand mot gass- og væskestrøm, god formstabilitet, etc, og kan dessuten fremstilles til lav pris. Med hensyn til at mineralull, som glassull og stenull, således er et over-legent matriksmateriale, skal oppfinnelsen i det følgende beskrives med henvisning til mineralull.

Matriksens fibrer har en diameter på ca. 1-500 ym, fortrinnsvis ca. 1-100 ym, og mest foretrukket ca. 1-20 ym. For at fibrene skal fuktes tilfredsstillende bør de i seg selv være hyrofile eller ved behandling gjøres hydrofile.

Som tidligere nevnt er matriksen ved foreliggend oppfinnelse tredimensjonal, herved menes at den har en utstrekning i hver av de tre planene som står vinkelrett på hverandre på minst 10 ganger fiberdiameteren. For å øke den tredimen-sjonale fibermatriksens selvbærende evne, kan matriksens fibrer være sammenbundet i krysningspunktene ved kjemisk eller mekanisk binding. Som eksempel på kjemisk binding kan nevnes sammenbinding av fibrene i krysningspunktene ved hjelp av et polymerbindemiddel, f.eks. av fenolharpikstypen. Som ytterligere eksempel på binding kan nevnes sammensmelting av fibrene i krysningspunktene ved hjelp av varme eller opp-løsningsmiddel. Som eksempel på mekanisk binding kan nevnes nåling av fibermaterialet. En på denne måten bundet, tre-diemnsjonal matriks er i det vesentlige selvbærende, dette gjør at noen spesiell utrustning for innkapsling av matriksen vanligvis ikke er nødvendig. Det kan imidlertid i visse tilfeller være ønskelig eller hensiktsmessig å utstyre matriseelementet med ytre støtteorgan, dette kan utformes som vegger som tillater gassgjennomgang på en enkel og billig måte av f.eks. metalltrådnett eller perforerte plater.

I sin enkleste utførelsesform utgjøres matriksen av et homo-gent fiberlegeme, dvs. av fibrer med i det vesentlige samme størrelse og egenskaper. For å motvirke væskegjennomtrenging av den nedoverstrømmende væsken gjennom matriksens vertikale begrensningsvegger, kan matriksens vertikale ytterflater gjøres hydrofobe ved å behandle fibrene i disse yttersjiktene med oljer, vokser eller polymerer på i og for seg kjent måte. I disse yttersjiktene fuktes således ikke fibrene av væsken, dette gjør at motstanden mot væskegjennomtrengning er høy, mens trykkfallet for gassen forblir lavt. Dette innebærer at yttersjiktene utgjør en ytre begrensning mot matriksens indre, fuktede sjikt og slipper gjennom gassen, men hindrer gjennomtrengning av væsken.

Ytterligere alternative utførelsesformer av matriksen ifølge oppfinnelsen innbefatter flersjikts-matrikser, hvor matriks-legemet er oppbygd av flere forskjellige fibersjikt som er distingte, eller går kontinuerlig over i hverandre, som adskiller seg ved fiberdiameteren, spredningen i fiber-diameter, fiberlengden, tettheten etc. Disse fibersjiktene kan hensiktsmessig anordnes parallelt ved siden av hverandre eller konsentrisk rundt hverandre i væskens strømingsretning. Når det gjelder distinkte fibersjikt kan sjiktene enten ligge direkte mot hverandre, eller adskilles av mellomsjikt som fortrinnsvis er hydrofobe.

For å lette forståelsen av oppfinnelsen skal den nedenfor beskrives mere utførlig under henvisning til de vedlagte tegningene. På disse viser figur 1 en skjematisk tegning av tverrstrømsfremgangsmåten ifølge oppfinnelsen; figur 2 viser komprimeringen av fibermatriksen i forbindelse med innføring av mikroorganismen; figur 3 viser den skrå for-komprimeringen av matriksen; og figur 4 viser regulering av matriksens volumøkning under prosessen som en funksjon av lufttrykket over matriksen.

Ved gjennomføringen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innføres først mikroorganismene i fibermatriksen, dvs. matriksen "podes" med mikroorganismene. Dette skjer på en slik måte at mikroorganismen som sådan, eller oppslemmet i en egnet væske, tilføres fibermatriksen og holdes tilbake i denne på grunn av matriksens filtervirkning.

Såvel den innledende tilbakeholdelsen som senere tilbakeholdelse av eventuelt nydannede celler kan foruten en ren-dyrket "sileyirkning" (mekanisk tilbakeholdelse) også ut-gjøres av andre vekselvirkninger mellom mikroorganismene og fibrene, som elektriske tiltrekningskrefter, kjemiske bind-inger, overflatekjemiske- eller overflatefysikalske adhe-sjonsfenomener og fastvoksing. Fremgangsmåten er spesielt velegnet for all immobiliseringsteknikk som ikke kraftig hemmer oksygentilføreslen til organismen.

Det er ikke sikkert at alle mikroorganismene umiddelbart festes eller tilbakeholdes i matriksen. Om så er tilfellet kan væsken med den oppslemmede mikroorganismen hensiktsmessig resirkuleres og innføres på nytt i matriksen.

Denne resirkuleringen gjentas til man har oppnådd en ønsket grad av posing av'matriksen med mikroorganismen.

Den væsken som mikroorganismen er oppslemmet i ved podingen kan enten utgjøres av en fullstendig substratoppløsning, som inneholder alle de næringsstoffene som er vesentlige for mikroorganismens vekst, eller av en ufullstendig substratoppløsning, som mangler ett eller flere nærings-stoffer, hvorigjennom mikrooranismens ønskede metabolske aktivitet opprettholdes mens tilveksten motvirkes.

For å forbedre tilbakeholdelsen av mikroorganismen i fibermatriksen kan det være hensiktsmessig først å aggregere mikroorganismen på i og for seg kjent måte, og deretter innføre mikroorganismen på aggregert form i matriksen.

For ytterligere å forbedre tilbakeholdelsen av mikroorganismen i matriksen, komprimeres matriksen ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen etter at mikroorganismen er innført. Ved denne etter komprimeringen fikseres mikroorganismen på en effektiv måte i matriksen og forhindres i å forlate denne. En slik etterkomprimering er vist skjematisk i figur 2, der den med prikkede linjer antydede opprinnelige omkretsen av -matriksen 1 etter inn-føring av mikroorganismen 2 som er vist med prikker, er komprimert til det med heltrukne linjer 3 markerte slutt-volumet.

For ytterligere å forbedre innføringen av mikroorganismene i matriksen og spesielt å tilveiebringe en enhetlig fordeling av mikroorganismene utføres ifølge en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen en forkomprimering av matriksen før innføringen av mikroorganismene. En slik forkomprimering er skjematisk vist i figur 3, og foregår slik at matriksen 1 komprimeres usymmetrisk, hvorved matriksens ene ende (den nedre i figur 3) komprimeres kraftig, mens komprimeringen suksessivt avtar mot matriksens motsatte ende. Herved oppnås en forkomprimert matriks med konisk tverrsnittskonfigurasjon, som vist med heltrukne linjer 4 i figur 3. Mikroorganismene tilføres deretter,

som vist med en pil 5, ved matriksens ukomprimerte ende og trenger inn i matriksen, derved finner det sted en i det vesentlige enhetlig fordeling av mikroorgansimene i matriksen, som antydet med punktene 2, fordi matriksen, sett fra inn-føringsendene, har en stadig økende komprimering.

En matriks 1 med mikroorganismer 2 er vist skjematisk i

figur 1. Ved gjennomføringen av den mikrobiologiske fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilføres en substratoppløsning 6 til en av matriksens sideflater 7, og etter passasje av matriksen forlater substratoppløsningen matriksen gjennom den motstående sideflaten 8, som vist med pilen 9. For å tilveiebringe den gunstige og, ved oppfinnelsen tilstrebede, tverrstrømningen mellom substratoppløsning og luft inne i matriksen 1, tilføres luft 10 til en sideflate 11 av matriksen, hvor sideflaten 11 i den viste utførelsesformen i figur 1

står i det vesentlige vinkelrett mot den sideflaten 7 hvor substratoppløsningen 6 tilføres, dvs. den innbyrdes vinkelen mellom strømmen 6 av substratoppløsning og luftstrømmen 10

er 90°. Luften 10 bringes i en intens kontakt med substrat-oppløsningen 6 og mikroorganismene 2 inne i matriksen 1

under tverrstrøm og forlater deretter matriksen via en sideflate 11 motstående til sideflaten 12, som vist med pilen 13. Det skal påpekes at den i figur 1 viste fremgangsmåten er meget sjematisk illustrert, og ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utgjør strømmen av substratoppløsning og luft strømmer som er separate og adskilt fra hverandre, såvel før som etter passasje av matriksen 1. Dette kan enkelt oppnås ved hjelp av, ikke vist, tilførsels- og bortførsels-ledninger eller -kanaler. Vesentlig er det at tverrstrøms-kontakten mellom substratoppløsningen og luften finner sted inne i selve matriksen med mikroorganismene 2.

Ved lanvendelse av en homogen, hydrofil matriks 1, som i figur 1, foreligger det fare for væskegjennomtrengning ved matriksens ytterflater, spesielt på luftstrømmens "léside"

(til høyre i figur 1). For å motvirke dette kan matriksen utstyres med hodrofobe yttersjikt 14, 15, som vist i figur 1. Som tidligere nevnt er disse hydrofobe yttersjiktene gassgjennomtengelige, men i hovedsak væskeugjennomtrengelige. I de tilfellene hvor de hydrofobe yttersjiktene har til-strekkelig stivhet, kan de også fylle funksjonen som ytre støtteorganer. Derved kan de trådnettene 16, 17, som vist i figur 1 utelates.

Den substratoppløsningen 6, som vandrer ned gjennom matriksen 1, vil på grunn av trykket fra den gjennomstrømmende luften 10 presses mot matriksens ene side (den høyre i figur 1). Dette medfører at substratoppløsningen har en tendens til ikke å forlate matriksen nøyaktig under inntredelsespunktet i matriksen, men noe forskjøvet i sideretning. For å motvirke denne sideforskyvningen av den avgående substratopp-løsningen 9 kan matriksen 1 stilles noe skrått, slik at substratoppløsningen får en tendens til å bevege seg mot matriksens motstående ytterside, denne tendensen er like stor som, men motsatt rettet, tendensen til sideforskyvning. Videre kan en endret fiberorientering motvirke sideforskyvningen. Selve skråstillingen av matriksen kan enten gjøres permanent eller også gjøres automatisk og selvinnstillende ved at matrisken opplagres omkring en horisontal aksel 18, som står loddrett mot luftstrømmen 10 over matriksens tyngdepunkt. Ved det trykket som luftstrømmen 10 utøver mot matriksen 1 oppstår det et vridningsmoment, som forsøker å vri matriksen rundt akselen 18 i pilens retning 19. Den skråstillingen av matriksen 1 som derved oppnås kan ved hensiktsmessig plassering av akselen 18 bringes til å bli nøyaktig så stor at den motvirker sideforskyvningen for den avgående substratoppløsningen 9.

Et annet viktig og foretrukket trekk ved foreliggende oppfinnelse er å øke matriksens volum avhengig av mikro organismens tilvekst under forløpet av den mikrobiologiske fremgangsmåten. En på det nåværende tidspunkt foretrukket løsning på hvordan en slik regulert volumøkning kan til-veiebringes er vist skjematisk i figur 4. Matriksen 1 med mikroorganismene 2 er her anordnet slik at substratopp-løsning 6 tilføres ovenfra i en tilførselskanal 20, passerer gjennom matriksen og forlater denne ved den nedeste enden som en strøm av brukt substratoppløsning 9 i utløpskanalen 21. Luften 10 tilføres via en mot kanalen 20 i det vesentlige vinkelrett lufttilførselskanal 22, trenger inn i matriksen 1, hvor tverrstrømskontakt finner sted mellom substratoppløsningen 6 og luftstrømmen 10, hvoretter luften forlater matriksen ved den motstående sideflaten som en avgående luftstrøm 13 i en kanal 23. Matriksen 1 holdes på plass i anordningen ved hjelp av nett eller perforerte plater 24, 25, 26 i kanalene henholdsvis 20, 22 og 21. Dessuten finnes et posisjonsfikserende nett eller gitter 27

i kanalen 23, hvor gitteret er oppspent i en holder 28, som kan føres frem og tilbake i horisontal retning ved hjelp av hydrauliske sylindrer 29, som påvirkes ved hjelp av hydrau-lisk fluidum fra en ledning 30, som er utstyrt med en regu-leringsventil 31.

Videre finnes det trykkfølende sonder 32 og 33 i lufttil-førselskanalen 22, henholdsvis luftutslippskanalen 23, og disse sondene 3 2 og 33 står i forbindelse med et regulerings-organ 34, som påvirker ventilen 31 avhengig av den trykk-forskjellen som avføles av sondene 32 og 33. Ved drift er anordningens funksjon følgende: Substratoppløsning 6 og luft 10 passerer i tverrstrøm gjennom fibermatriksen 1 med mikroorganismene 2. Den perforerte posisjonsfikserte veggen 27 befinner seg herved i den i figur 4 angitte posisjonen. Etter som den mikrobiologiske prosessen skrider frem vokser mikroorganismene og øker i antall, dette medfører at en stadig større andel av fibermatriksens 1 volum opptas av mikroorganismene 2. Dette med-fører i sin tur at fibermatriksen 1 med mikroorganismene 2 yter en øket motstand mot luftstrømmen 10, denne økede motstanden avføles av de trykkfølsomme sondene 32 og 33, som avgir et signal til reguleringsorganet 34. Reguleringsorganet 34 avgir deretter et styresignal til ventilen 31, som åpnes for den hydrauliske væsken, slik at de hydrauliske sylindrene 29 kan trekke tilbake organet 28 og dermed det posisjonsfikserte, perforerte gitteret 27. Fibermatriksen 1 får da et øket volum til sin disposisjon, dvs. at den kan ekspandere til høyre sett i figur 4. Dette innebærer at matriksen ikke lenger yter like stor motstand mot luft-strømmen, dvs. trykkfallet for luftstrømmen over matriksen har avtatt. Fortrinnsvis innstilles reguleringsorganet 34 slik at trykkfallet for luftstrømmen gjennom matriksen 1 holdes konstant. Dette innebærer følgelig at den reguler-bare, posisjonsfikserte veggen 27 under forløpet av den mikrobiologiske fremgangsmåten suksessivt forflyttes mot høyre, sett i figur 4.

Oppfinnelsen er ovenfor beskrevet under henvisning til foretrukne utførelsesformer, men det innses at oppfinnelsen ikke er begrenset hertil, omfanget bestemmes derimot av de etter-følgende patentkravene.

Claims (10)

1. Aerob mikrobiologisk fremgangsmåte, hvor en mikroorganisme (2) immobiliseres i en fluid-permeabel matriks (1) og til-føres en substratoppløsning (6) og en oksygenholdig gass (10), karakterisert ved at mikroorganismen (2) immobiliseres i en tredimensjonal fibermatriks (1), at substratoppløsningen (6) og den oksygenholdige gassen (10) tilføres og forlater matriksen (1) som separate strømmer (10, 13, henholdsvis 6, 9) med en innbyrdes vinkel på minst 10°, hvorved substratoppløsningen (6) og den oksygenholdige gassen (10) bringes i tverrstrømskontakt med hverandre og med mikroorganismene (2) inne i matriksen (1).

2 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mikroorganismene (2) immobiliseres i en tredimensjonal fibermatriks (1) som i det vesentlige utgjøres av i mineralull.

3 . Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at mikroorganismene (2) immobiliseres ved at en forhånds- ; bestemt mengde av mikroorganismene innfø res i matriksen (1), hvoretter matriksen presses sammen.

4 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, ( karakterisert ved at mikroorganismene inn- føres i den ene enden av en forkomprimert matriks.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4, , karakterisert ved at den oksygenholdige gassen (10) som tilføres er luft.

6 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at substratoppløsningen (6) tilføres ved matriksens øvre ende (7) og ved hjelp av tyngdekraften strømmer i det vesentlige vertikalt gjennom matriksen (1).

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at fremgangsmåten utføres ved en temperatur på 0-100°C.

8 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at matriksens volum økes avhengig av mikroorganismenes tilvekst.

9 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at matriksen (1) skråstilles vertikalt, slik at den nederste enden (8) er forskjøvet i gassens strømningsretning (13) i forhold til matriksens øvre ende (7).

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den oksygenholdige gassen (13) forlater matriksen (1) gjennom en over-flate som er gjort hydrofob (14).