Разработка и расчет промышленного аппарата газоочистки

В процессе выращивания аэробных микроорганизмов, в частности кормовых дрожжей на гидролизатах и предгидролизатах древесины, для обеспечения клеток кислородом в биореактор подается воздух. На Братском БЛХЗ установлены биореакторы объемом 1250 м³ и 600 м³., в которые подается воздух с объемным расходом 5 и 2,8 м³/с (18000 и 10000 м³/ч) соответственно. Очистка отходящего воздуха из биореакторов объемом 600 м³ не предусмотрена. Воздух, отходящий из биореактора, имеет относительную влажность 100 % и содержит взвешенные капли культуральной жидкости с большим числом клеток выращиваемых микроорганизмов от 2,5×10⁶ до 4,0×10⁶ и более клеток в кубическом метре воздуха. Концентрация биомассы в биореакторе составляет 74 г/л.

В связи с реальными производственными условиями необходимо спроектировать аппарат газоочистки (для биореактора объемом 600 м³) с объемным расходом воздуха 10000 м³/ч. По разработанной методике (раздел 7.4) был выполнен расчет промышленного газоочистного аппарата.

По данным экспериментальных исследований и результатам расчета был изготовлен промышленный газоочистной аппарат и проведены испытания на Братском биолесохимическом заводе.

Аппарат представляет собой цилиндрический сосуд высотой 1800 мм, диаметром 1300 мм. Выполнен из нержавеющей стали, имеет плоскую крышку и днище. В стенке аппарата имеются три окна из оргстекла размером 90 ´ 1230 мм, расположенные равномерно по контуру.

Отработанный воздух поступает из биореактора через пять воздухоподводящих патрубков с элементами в виде усеченного конуса с воздухораспределительными отверстиями, выполненными на боковой поверхности конуса, диаметром 5 мм с шагом е = 0,025 м. Конус погружен в промывную жидкость (вода), находящуюся в аппарате. Глубина погружения регулируется изменением уровня промывной жидкости. Схематическое изображение аппарата представлено на рис. 7.10.

Рис. 7.10. Схема промышленного аппарата газоочистки:

1 – корпус; 2 – воздухоподводящий патрубок; 3 – элемент; 4 – каплеуловитель; 5 – реактор; 6 – подача промывной жидкости; 7 – слив флотируемых микроорганизмов; 8 – слив осадка.

 

Условия проведения эксперимента: газоочистной аппарат установлен и обвязан в отделении чистой культуры; температура отходящего воздуха – 39^оС; концентрация биомассы в биореакторе – 74 г/л.

Для повышения точности результатов эксперимента в каждом варианте (разный расход отходящего воздуха) опыта принималось по 4 пробы, 3 чашки Петри с питательной средой и 1 с глицерином с последующим 10, 100, 1000 кратным разведением. Разведение и посев проб, взятых на глицерин, производилась стерильной водой в стерильных условиях микробиологического бокса. При подсчете титра число выросших колоний (табл.7.8 и 7.9) умножалось на кратность разведения.

Результаты промышленных испытаний аппарата газоочистки на БЛХЗ показали хорошее совпадение экспериментальных данных, полученных на модели и промышленном аппарате газоочистки, что свидетельствует о правильности установленной конструкции аппарата газоочистки и надежности переноса конструктивных и режимных параметров с модели на промышленные аппараты.

Таблица 7.8

Результаты анализа воздуха после очистки

Вариант 1

Объемный расход воздуха Q, м³/ч

 

482

Разведение

Без разведения

Разведение

в 10 раз

В 100 раз

В 1000 раз

Номер чашки 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Число колоний на чашке, шт   3   0   2   0   0   0   0   0   0   0   0   0 Среднее число колоний, шт

1,66

0

0

0

Число клеток в 1 м³ воздуха, кл/м³

 

83

 

0

 

0

 

0

Вариант 2

Объемный расход воздуха Q, м³/ч

 

403

Номер чашки 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Среднее число колоний, шт

1,33

0

0

0

Число клеток в 1 м³ воздуха, кл/м³

 

66,5

 

0

 

0

 

0

Число колоний на чашке, шт   0   3   21   0   0   0   0   0   0   0   0   0

 

Продолжение табл. 7.8

Вариант 3
Объемный расход воздуха Q, м3/ч	536
Разведение	Без разведения			Разведение
				в 10 раз			В 100 раз			В 1000 раз
Номер чашки	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Число колоний на чашке, шт	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Среднее число колоний, шт	0,33			0			0			0
Число клеток в 1 м3 воздуха, кл/м3	17			0			0			0
Вариант 4
Объемный расход воздуха Q, м3/ч	600
Разведение	Без разведения			Разведение
				в 10 раз			В 100 раз			В 1000 раз
Номер чашки	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Число колоний на чашке, шт	6	0	2	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Среднее число колоний, шт	2,66			0			0			0
Число клеток в 1 м3 воздуха, кл/м3	133			0			0			0

Таблица 7.9