W rozprawie przedstawiono modele matematyczne trzech typów hybrydowych bioreaktorów fluidyzacyjnych. Zaproponowano proste, ale wystarczająco dokładne modele hydrodynamiki takich aparatów. Przedstawione wyprowadzenia dotyczą dwusubstratowego modelu kinetyki aerobowego procesu mikrobiologicznego. Dokonano analizy właściwości stacjonarnych w zależności od pozornej prędkości powietrza dostarczanego do aparatu, stężenia substratu węglowego A w strumieniu zasilającym bioreaktor, średnicy ziaren nośnika, wysokości złoża fluidalnego w warunkach minimum fluidyzacji oraz stałej szybkości odrywania biofilmu. W rozprawie analizie poddano również wpływ kinetyki procesu mikrobiologicznego na charakterystykę stacjonarną bioreaktorów hybrydowych, tzn. analizą objęto przemiany przebiegające według kinetyki Monoda-Monoda i Haldanea-Monoda. Ponadto określono wpływ wartości współczynnika wydajności tlenu względem substratu węglowego. Określono również stabilność uzyskanych stanów stacjonarnych. Przedstawione wyniki symulacji numerycznych umożliwiają dobór warunków procesowych w hybrydowych bioreaktorach fluidyzacyjnych oraz określają występujące ograniczenia ich stosowania.
Mathematical models of three types of hybrid fluidized- bed airlift bioreactors were formulated. Simple but sufficiently accurate models of the hydrodynamics of such bioreactors were proposed. The presented mathematical models of the bioreactor were formulated for a double-substrate aerobic kinetics of a microbiological process. The analysis of the steady-state characteristics of hybrid fluidized-bed bioreactors was related to the assessment of the influence of the following process parameters: mean residence time of the liquid in the vessel, superficial velocity of air supplied the apparatus, concentration of the carbonaceous substrate in the liquid stream supplied to the device, diameter of carrier particles, height of the fluidized bed under minimum fluidization conditions and biofilm detachment rate coefficient. The influence of kinetics of the microbiological process on the steady-state characteristics of hybrid bioreactors was also analyzed, i.e. the analysis included transformations following the Monod-Monod and Haldane-Monod kinetics. In addition, the influence of the yield coefficient of oxygen with regard to the carbonaceous substrate was determined. The stability of the obtained steady states was also determined. Based on the presented findings both the process conditions of the hybrid fluidized-bed bioreactors and the applicability ranges of these devices for a given aerobic process can be determined.
