判断：15*1'=15' 填空：25空*1'=25' 选择：10*2'=20'
计算：2个=15' 简答：4个=25'
第一章生物反应器设计基础
一、生物反应器的化学计量基础
1.生化反应方程式
CH m O1+aNH3+bO2 Y b CH p O n N q(生物量)+Y p CH r O s N t（产物）+cH2O+dCO2
其中：Yb、Yp分别是生物量和产物相对单位碳源量的产率。
平衡式：
C:1=Y b+Y p+d N：a=qY b+tY p
O：1+2b=nY b+sY p+c+2d H：m+3a=pY b+rY p+2c
2、维持定义
1/Y XS=1/Y max XS+m s/μ
式中: Y XS——生物量对基质的得率；Y max XS——得率最大值；
m s——维持系数；μ——比生长速率。
若方程两项乘以μ，得到基质消耗的线性方程：
σ=μ/ Y max XS + m s式中：σ——合成单位生物量的基质消耗速率。当有产物产生时
σ=μ/ Y max XS +π/ Y max XS +m s式中：π——单位生物量的产物生成率。
二、生物反应器的生物学基础
一）细胞数动力学
1．指数生长期
μ——比生长速率；
X——生长量浓度，以g/L表示；
t——生长时间。
对方程求积分：并将t为零时的生物量浓度称为X0，
则：ln(X\X0)=μt
因此倍增时间(X\X0=2时的时间t)是：t d= ln2/μ
2.减速期 Monod 方程： 二 ）产物形成动力学
（一）细胞代谢产物的生成的几种形式：
1主要产物是能量代谢的结果（Gaden （分类）Ⅰ型 ）； 例：酵母厌氧生长过程中的酒精合成
2主要产物是能量代谢的间接结果（Gaden （分类）Ⅱ型 ）； 例：霉菌好气生长过程中柠檬酸的合成和细胞中PHB 的胞内积累 3产物是二次代谢物（Gaden （分类）Ⅲ型 ） ； 例：霉菌好气发酵中青霉素的生产 4产物是胞内或胞外蛋白。 例：酶合成 计算
1. 假如通过实验测定，反应底物葡萄糖中2/3的碳转化为细胞的碳， （1）计算该反应的计量系数
C 6H 12O 6+aO 2+bNH 3
cC 4.4H 7.3O 1.2N 0.86 +dH 2O+eCO 2
(2)计算上述反应的得率系数Y X/S （g 干细胞/ g 底物）和Y X/O （g 干细胞/ g 氧）。 解: (1)1mol 葡萄糖含有的碳为6mol ，转化为细胞的碳为 6*2/3=4mol 则有 4=4.4c, c=0.909
转化为CO 2的碳量为2mol ，则有 2=e, e=2 N 平衡 b=0.86c ,b=0.782 H 平衡 12+3b=7.3c+2d, d=3.854 O 平衡 6+2a=1.2c+d+2e 所以a= 1.473 (2)
2.一发酵罐基质浓度为225g/L ，细胞浓度0.15g/L ，dX/dt=1.5g/h,当基质浓度为
175g/L ，细胞浓度为0.1g/L ，此时， dX/dt=0.875g/h,若细胞生长可用Monod 方
X/S X/O 0.909 4.412+7.3+1.216+0.8614Y =
=0.461g /g 1800.909(4.412+7.3+1.216+0.8614)Y ==1.76g /g 32 1.473
?????????（）
干细胞底物
干细胞氧
程描述，求动力学参数μmax 、Ks ？
解：已知：S1=225g/L X1=0.15g/L dX/dt=1.5g/h, S2= 175g/L X2= 0.1g/L dX/dt=0.875g/h, 由Monod 方程：
得：μ
max =20h -1
Ks=225g/L
3.已知发酵罐内细胞总浓度为400g/m 3 ，此时细胞浓度随时间变化率为0.02g/Lh ，则求（1）细胞比生长速率μ;
（2）若此时细胞处于对数生长期，细胞数量倍增时间t d 。 解：已知：X=400g/m 3， dX/dt=0.02g/Lh
(1)由 (2)t d =ln2/μ＝0.693/0.05=13.86h
4. 已知某发酵过程动力学可用下述公式描述
（1） （2） （3） 基质初始浓度为S 0=100g/L ，产物的初始浓度P 0=0，细胞初始浓度X 0＝4g/L ，基质饱和常数K S ＝25 g/L ，最大潜在比生长速率μ
max ＝0.25h
-1
，细胞对基质的得率
系数Y XS ＝0.06，单位产物的细胞质量系数Y XP ＝0.16.
试求:细胞质量倍增时间t d 及此时的基质浓度S 和产物浓度P 。
解：由（2）式 得：
积分得： 有： （4）
则细胞质量加倍后的基质浓度为
（4）代入（1）：
dX Xdt ==S S S μμmax
K +S
S
μmax K +S 1.50.150.8750.1==S S 225
μmax K +225225
μmax K +225
30.02100.05400
dX
Xdt
=
?==μμX S K S t X S ???? ??+=max d d μt X Y t S XS d d 1d d =-d 1d d d XP P X t
Y t =t
X
Y t S XS d d 1d d =-dX Y dS XS 1=-)(100X X Y S S XS -=-XS XS Y X
Y X S S -+=0010033.3306
.08
06.04100-?=-+=-+
=L g Y X Y X S S XS XS X X
X S Y Y K X X S Y t X
XS XS S XS -++-+=0000max
d d μ
令 则上式变为：
分离变量积分
即 所以有
即
从而有
则细胞质量倍增时间 第二章 通风发酵设备
1、常用通风发酵罐的类型
机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐 、通风固相发酵设备 第一节 机械搅拌通风发酵罐 1、机械搅拌通风发酵罐
原理：通入的压缩空气和搅拌叶轮实现发酵液的混合、溶氧传质，同时强化热量传递。
结构：（1）罐体：罐体由罐身、罐顶、罐底组成，
罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢。 注意：罐体上的管路越少越好，进料、补料和接种口可共同一个接口。 （2）搅拌器：作用：混合和传质
类型：轴向式（桨叶式、螺旋桨式）、径向式（涡轮式）
（3）挡板：作用：防止液面中央形成漩涡流动，增强其湍动和溶氧传质。 全挡板条件：是指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。 （4）消泡器：作用：将泡沫打破。
类型：锯齿式、梳状式及孔板式。
（5）空气分布装置：单管式分布装置、环形管的分布装置： （6）联轴器：作用：联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接 类型：联轴器有鼓形及夹壳形两种
XS S XS Y K a b X S Y a +=+=,00X
b X
X a t X --=)(d d max μt
dt X d X
X a X
b t X
X m ax 0m ax 0
)(μμ==--??
t dX X a a b X a b X
X max 0111μ=??
?
???-??? ??-+?t X a X a a b X X a b max 00ln 1ln μ=--??? ??-+t
X a X a X S Y Y K X X X S Y Y K XS XS S XS XS S max 0
00000ln ln 1μ=--++???? ?
?++t X X X =-+106ln 6.0ln 6.40
h
t d
85.38
106
ln 6.02ln 6.4=-+=
（7）轴承：为了减少震动，中型发酵罐—般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴承，底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调节。
（8）变速装置
试验罐采用无级变速装置。发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动较为简便。
（9）轴封
作用: 使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。
类型：填料函轴封（易磨损和渗漏，已不用）、端面轴封
2、发酵罐的换热装置
夹套式换热装置
竖式蛇管换热装置
竖式列管换热装置
3、气升式发酵罐（ALR）
A、工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过汽液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的汽液混合物密度降低故向上运动，而气含量小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧。
B、常见类型：气升环流式反应器、气液双喷射气升环流反应器、设有双层板的塔式气升发酵罐等
4、气升环式反应器的特点：
1 反应溶液分布均匀；
2 较高的溶氧速率和溶氧效率；
3 剪切力小，对生物细胞的损伤小；
4 传热良好；
5 结构简单，易于加工制造；
6 操作和维修方便。
5、计算
（1）平均循环时间t m
（2）液气比R
定义：发酵液环流量和通风量之比。
一气升环流式发酵罐中发酵液体积为10m 3，导流筒半径为200mm ，导流筒内发酵液的平均流速为1.5m/s ，若通风量为1m 3/min 。
计算发酵液的环流量VC （m 3/min ）、平均循环时间t m （s ）及液气比R 。 解：已知：V L =10m 3 v m =1.5m/s V G =1m3/min R E =200mm=0.2m D E =0.4m
由公式： m 3/min
S 6、自吸式发酵罐
A 、工作原理：自吸式发酵罐是一种不需要空气压缩机提供加压空气，而依靠特设的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气并同时实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐。
B 、应用：医药工业、酵母工业、生产葡萄糖酸钙、力复霉素、维生素
C 、酵母、蛋白酶等。
C 、常见类型：搅拌自吸式发酵罐、喷射自吸式发酵罐、溢流喷射自吸式发酵罐
D 、 特点：
优点：①不必配备空气压缩机及其附属设备，节约设备投资，减少厂房面积。 ②溶氧速率高，溶氧效率高、能耗低。
③用于酵母生产和醋酸发酵具有生产效率高、经济效益高的优点。 缺点：①由于罐压较低，对某些产品生产容易造成染菌。 ②必须配备低阻力损失的高效空气过滤系统。 第三章 嫌气发酵设备 1、高压水力喷射洗涤装置:
一根直立的喷水管，安装于罐中央，在垂直喷水管上钻 小孔，水平喷水管借活接头，上端和供水管，下端和垂 直分配管连接。水流在较高压力下，由水平喷水管出口 处喷出，并以极大的速度喷射到罐壁，而垂直喷水管也 以同样的水流速度喷射到罐体和罐底。
C G
V R V =
24
C E m V
D v π
=2
600.4 1.54π=???11.31=L m C V t V =106011.31=?53=C G V R V =11.311=11.31=
2、发酵罐的冷却装置
中小型发酵罐：多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却；
大型发酵罐：由于罐外壁冷却面积不能满足冷却要求，所以，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置。 此外，也有采用罐外列管式喷淋效率高等优点。 3、酒精发酵罐的计算-必考 A 、发酵罐结构尺寸的确定 发酵罐全容积的计算：
式中：V-发酵罐的全容积（m 3）
V0-发酵罐中的装液量（m 3） φ-装液系数（一般取0.85~0.90） 带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全容积为： 式中 D ：罐的直径(m) H ：罐的圆柱部分高度(m) h 1：罐底高度(m) h 2：盖高度(m)
通常：H=1.1~1.5D, h 1=0.1~0.14D, h 2=0.05~0.1D B 、发酵罐罐数的确定
对于间歇发酵，发酵罐罐数可按下式计算： 式中 N ：发酵罐个数（个）
n ：每24h 内进行加料的发酵罐数 t ：发酵周期（h ） C 、发酵罐冷却面积的计算
发酵罐冷却面积的计算可按传热基本方程式来确定，即：
式中 F ：冷却面积(m2) Q ：总的发酵热(J/h) K ：传热总系数(J/m2.h.?C) Δt m ：对数平均温度差(?C) C 、（1）总发酵热的估算
微生物在厌氧发酵过程中总的发酵热由三部分热量所组成： 生物合成热Q1、蒸发热损失Q2 、罐壁向周围散失的热损失Q3 即：Q= Q1 -（ Q2 + Q3 ） （2）对数平均温度差Δt m 的计算
?
V V =)
(332
421h h H D V
++=π1
24
+=
nt
N m
t K Q F ?=
t F ：主发酵时的发酵温度（?C ） t 1：冷却水进口温度（?C ）
t 2：冷却水出口温度（?C ）
（3）传热总系数K 值：1/K=1/K 1+1/K 2+R 垢+b/λ (4) 冷却水耗量的计算
Q A =Q B =WC p (T 2-T 1) W=Q B /C p (T 2-T 1 ) 式中：
W:冷却水耗量，kg/h T 2、T 1:冷却水进出口温度，℃ Cp:冷却水平均温度(T1+T2)/2时的比热，J/(kg.℃)
某酒精工厂，每发酵罐的进料量为24吨／小时，每4小时盛满一罐，发酵周期为72小时，冷却水的初、终温分别为20?C 和25?C ，若罐内采用蛇管冷却，K=1932 kJ/(m2.h.?C )。试确定： (1)发酵罐的结构尺寸， (2)罐数，
(3)冷却水耗量，
(4)冷却面积。(糖化醪密度为1076kg ／m3)。 (1)
2
121ln )
()(t F t
t F t F F t t t t m t -----=
?
52
3.681026.519327.2
m
Q K t F m ??=
==?
冷却水耗量的计算
例题：某酒厂发酵液的处理量为25t/h，发酵周期100h，每个酒精发酵罐的装填时间为5h，填料系数0.85，冷却水进出口温度分别为18℃、25 ℃。主发酵温度为32 ℃，发酵罐热损失为1.5×104kJ/h，蒸发热损失约为生物合成热的5%。采用小型罐进行试验时，若试验罐内的发酵液体积为0.5m3，冷却水进出口温度为18 ℃、19 ℃，流量为0.47m3/h。罐内采用蛇管冷却，生产发酵罐内采用φ108×6mm钢制蛇管进行冷却，已知发酵液密度为1080kg/m3 ，水的比热为4.182 J/(kg.℃) 。
试计算所需发酵罐的个数，冷却水耗量及所需冷却蛇管的总长度（蛇管换热按外壁计）。
4、啤酒发酵设备
一、圆筒体锥底发酵罐二、联合罐三、朝日罐
5、发酵罐锥底角，取排出角为60~130?(考虑到发酵中酵母自然沉降最有利，一定体积沉降酵母在锥底中占有最小比表面积时摩接力最小)。一般取70 ?
冷媒采用乙二醇、酒精溶液或氨（直接蒸发）。
发酵罐冷却夹套一般为2~4段，视罐的高度而定。
锥底：缩短发酵时间，具有生产上的灵活性
6、所谓CIP系统，是clean in place的简称，意即内部清洗系统。
第三章物料处理与输送设备
1、固体物料的筛选除杂设备--谷物原料粗选设备
A、大麦粗选机：结构：由筛选与风选组成
筛体内一般由三层筛面组成。
B、磁力除铁器：平板式和旋转式
2、大麦的精选及分级设备
精选目的：
主要是去除圆形杂粒，特别是断裂的半粒大麦和草籽。
分级目的：
把腹径大小不同的麦粒分开，以便在浸渍和发芽过程中保持均匀一致，提高麦芽质量和精选大麦的出芽率。
3、大麦精选机
常用的精选机有碟片式精选机和滚筒精选机。
4、粉碎类型
湿式粉碎：将水和原料一起加入粉碎机中，从粉碎机出来的是粉浆。
干式粉碎：将干物料送入粉碎机中。
5、固体物料的粉碎设备
A、锤式粉碎机
工作原理：物料从上方料斗加入，在悬空状态下就被锤刀的冲击力所破碎。然后物料被抛至冲击板上再次被击碎。此外物料在机内还受到挤压和研磨的作用。被粉碎的物料通过机壳上的筛网孔排出。
适用范围：原料（如：瓜干、高粱、玉米等）的中碎和细碎工作；各种中等硬度的物料和脆性物料。
B、辊式粉碎机
工作原理：由2个直径相同的钢辊相向转动，把放在钢辊间的物料夹住进入两辊之间，物料受挤压而破碎。
适用范围：广泛用于粒状物料的中碎和细碎。例：啤酒厂中麦芽和大米等。C、圆盘钢磨
适用范围：用于粉碎小麦、玉米、大豆、大米等。
类型：单转盘磨盘机、双转盘磨盘机
第四章培养基的制备及灭菌设备
1、淀粉质原料蒸煮糖化目的：1 将不溶性淀粉变成可溶性淀粉
2 灭菌
2、蒸煮设备：主要有罐式和柱式连续蒸煮设备。
3、注意：加热罐和后熟器的直径不宜太大，以保证醪液先进先出。
4、啤酒厂糖化设备的组合方式
四器组合：糊化锅、糖化锅、过滤槽（或压滤机）和麦汁煮沸锅。
A、糊化锅
作用：用来加热煮沸辅助原料和部分麦芽醪液，使其淀粉液化和糊化。
B、糖化锅
作用：使麦芽粉与水混合，保持一定温度进行蛋白质分解和淀粉糖化。
C、麦汁煮沸锅
作用：用于麦汁的煮沸和浓缩，使麦汁达到要求的浓度；
浸出酒花的苦味及芳香物质；
凝固蛋白质、灭菌、灭酶。
D、糖化醪过滤槽：作用：澄清麦汁
5、糊化锅的锅底设计成弧形原因
原因在弧形锅底对流体传热循环的影响上，节省搅拌动力消耗，促进液体循环，还便于清洗和液体排尽。
第五章过滤、离心与膜分离设备
1、发酵液的预处理方法：加热、凝聚和絮凝、加入盐类、调节pH、加入助滤剂
2、硅藻土过滤介质通常有三种用法：
作为深层过滤介质
作为预涂层
作为助滤剂
3、过滤设备类型
按过滤推动力，过滤可分为：
常压过滤-糖化醪过滤槽
加压过滤-板框过滤机、气压式过滤机和加压叶片过滤机
真空过滤-真空叶片过滤机
4、加压过滤设备:板框式压滤机、板式压滤机、自动板框压滤机
常用的板框压滤机有BMS,BAS,BMY和BAY等形式，B－板框压滤机，M－明流，A－暗流，S－手动压紧，Y－液压压紧；代号下面的数字表示过滤面积、内框尺寸及框的厚度。如BMY60/810-25表示明流液压压紧的板框压滤机，过滤面
积60m2,内框尺寸810×810mm,内框尺寸25mm。
5、转筒真空过滤机的结构与操作
工作原理：真空过滤设备采用大气与真空之间的压强差作为过滤操作的推动力。3区：
过滤区：转鼓中下面的一些过滤室与料液相接触。过滤室与真空系统相通，于是料液中的固体粒子被吸附在滤布的表面而形成滤渣层，滤液被吸入鼓内经导管和分配头排至滤液贮罐中。
洗涤及脱水区：当转鼓从料液槽中转出后，洗涤水喷嘴将洗涤水喷向鼓上的滤渣层进行洗涤。同时处在真空情况下，于是洗涤水和滤渣的残余水分不断地被抽入鼓内，并通过分配头将其引入另一贮罐中。
卸渣及再生区：此区内通入压缩空气或蒸汽使滤渣松散与滤布脱离，随后由刮刀将刮下。
6、离心分离设备的分类
按转速分类
（１）常速离心机（２）高速离心机（３）超高速离心机
按操作方法分类
（１）间歇式离心机---加料、分离、洗涤、卸渣等操作均系间歇进行。如三足式离心机，上悬式离心机。
（２）连续式离心机---加料、分离、洗涤、甩干、卸渣、过滤介质再生等操作是自动间歇进行地或自动连续地进行。如螺旋卸料离心机，刮刀卸料离心机等。工业上根据离心分离因数（f）大小将离心机分为三类：
①普通离心机②高速空心机③超速离心机
7、常用离心机：（一）管式离心机（二）碟式离心机
第六章蒸发与结晶设备
1、蒸发的分类
常压蒸发、真空蒸发（减压蒸发）
2、真空蒸发的优点：
（１）降低物料的沸腾温度；
（２）提高热源与物料间的温度差，加速蒸发过程；
（３）为二次蒸汽的利用创造条件，可采用双效、多效真空蒸发；
（４）蒸发器损失减少。
真空操作的缺点：
（１）溶液的沸点降低，使粘度增大，导致总传热系数下降
（２）动力消耗大。因需要有造成减压的装置
3、薄膜蒸发器的分类：
（１）管式薄膜蒸发器
升膜式蒸发器：形成的液膜与蒸发的汽流的方向相同，由下而上的并流上升。降膜式蒸发器：形成的液膜与蒸发的汽流的方向相同，由上而下并流下降。
升降膜式蒸发器：将同一蒸发器的加热管分成两程，溶液先以升膜式进行蒸发，再以降膜式进行蒸发。
4、液膜形成过程
1）溶液在加热的管子内由下而上运
动时，在管壁的液体受热温度升高，
密度下降，而管子中心的液体温度
变化较小，管内液体产生图a所示
的自然对流运动。
2）当温度升到相应沸腾温度时，溶
液便开始沸腾，产生蒸汽气泡分散
于连续的液相中。由于蒸汽的密度
小，故气泡通过液体而上升（图b)。
3）当温度不断上升，气泡大量增加，蒸汽气泡互相碰撞，小气泡聚合成较大的气泡于管子中部上升，气泡增大，气体上升的速度则加快，最后形成柱状（图c,d,e）。
4 ）当蒸汽所产生的气泡很多，流速很快，蒸汽占据了整个管子中部空间，液体只能分布于管壁，形成环形液膜，液膜上升是靠高速蒸汽对流层的拖带而形成，称为“爬膜”现象（图f)。
5、薄膜蒸发器适用物料
升膜式蒸发器
适用范围：适于处理蒸发量较大的稀溶液，热敏性和易生泡沫的溶液；
不适于浓度高、粘度大、有晶体析出溶液的蒸发。
降膜式蒸发器
适用范围：适于处理浓度、粘度较大的溶液
不适于处理易结晶、结垢的溶液。
升降膜式蒸发器：
适于处理浓缩过程中粘度变化大的溶液、厂房有限制的场合。
6、结晶的步骤
过饱和溶液的形成
晶核的形成
晶体生长
其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。
7、常用的工业起晶方法
自然起晶法：溶剂蒸发进入不稳定区形成晶核、当产生一定量的晶种后，加入稀溶液使溶液浓度降至亚稳定区，新的晶种不再产生，溶质在晶种表面生长。
刺激起晶法：将溶液蒸发至亚稳定区后，冷却，进入不稳定区，形成一定量的晶核，此时溶液的浓度会有所降低，进入并稳定在亚稳定的养晶区使晶体生长。晶种起晶法：将溶液蒸发后冷却至亚稳定区的较低浓度，加入一定量和一定大小的晶种，使溶质在晶种表面生长。
该方法容易控制、所得晶体形状大小均较理想，是一种常用的工业起晶方法。
8、立式搅拌结晶箱--较小的柠檬酸结晶
等电点结晶罐--谷氨酸结晶
卧式搅拌结晶箱--谷氨酸钠的助晶和葡萄糖的结晶
真空煮晶锅--谷氨酸钠（味精）的结晶
9、物料输送设备
流体物料输送：泵
固体物料输送：机械输送设备、气力输送装置
作业
1、简述机械搅拌通风发酵罐的结构和各主要部件的作用--3种
2、试介绍几种常用的通风发酵罐的工作原理及特点，并举例说明其应用情况。
A、机械搅拌通风发酵罐
原理：通入的压缩空气和搅拌叶轮实现发酵液的混合、溶氧传质，同时强化热量传递。
优点：高生产效率、高经济效益
不足：设备构造比较复杂,动能消耗较太,轴封易泄露和染菌.
应用：谷氨酸发酵
B、气升式发酵罐（ALR）
工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过汽液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的汽液混合物密度降低故向上运动，而气含量小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧。
特点：1 反应溶液分布均匀； 2 较高的溶氧速率和溶氧效率；
3 剪切力小，对生物细胞的损伤小；
4 传热良好；
5 结构简单，易于加工制造；
6 操作和维修方便。
应用：发酵及污水处理
C、自吸式发酵罐
工作原理：自吸式发酵罐是一种不需要空气压缩机提供加压空气，而依靠特设的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气并同时实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐。
优点：①不必配备空气压缩机及其附属设备，节约设备投资，减少厂房面积。
②溶氧速率高，溶氧效率高、能耗低。
③用于酵母生产和醋酸发酵具有生产效率高、经济效益高的优点。
缺点：①由于罐压较低，对某些产品生产容易造成染菌。
②必须配备低阻力损失的高效空气过滤系统。
应用：医药工业、酵母工业、生产葡萄糖酸钙、力复霉素、维生素C、酵母、蛋白酶等。
3、常用的粉碎设备有哪几类？简述其构造及工作过程。
A、锤式粉碎机
结构：机壳、冲击板（锯齿形）、钢质圆盘、锤刀
工作过程：物料从上方料斗加入，在悬空状态下就被锤刀的冲击力所破碎。然后物料被抛至冲击板上再次被击碎。此外物料在机内还受到挤压和研磨的作用。被粉碎的物料通过机壳上的筛网孔排出。
B、辊式粉碎机
两辊式粉碎机
结构：该机由两个直径相同，以相对方向转动的圆柱形辊筒组成。
工作过程：由2个直径相同的钢辊相向转动，把放在钢辊间的物料夹住进入两辊之间，物料受挤压而破碎。
四辊式粉碎机
结构：由两对辊筒和一组筛子组成。
五辊式粉碎机
结构：前三个辊筒为光辊，组成两个磨粹单元，后两个辊筒为丝辊，单独成为一磨碎单元。在前三辊之前和之后均配有筛选装置
六辊式粉碎机
结构：由三对辊筒组成，前2对光辊，第三对为丝辊，将筛出的粗粒粉碎成细粉
和细粒。
C、圆盘钢磨，又称盘磨机
单转盘磨盘机：
结构：单转盘磨盘机由两个带沟纹的圆盘组成，一个和轴一起转动，另一个固定在外壳上。两圆盘的缝隙可调。
工作原理：物料受到圆盘沟槽的研磨和剪切作用而被粉碎。
双转盘磨盘机：
有两只可同时旋转的转盘，两盘转动方向相反，它比单转盘产生的剪切作用更大，效率更高。
4、机械输送设备有哪几种？请说明斗式提升机的构造和原理。
4种：斗式提升机、皮带运输机、螺旋输送机、气力输送系统
斗式提升机
构造：链带、料斗等
原理：用皮带或链条做牵引带，将一个个料斗用螺钉固定在牵引带上，牵引带再由鼓轮张紧并带动运行。
膜生物反应器（MBR）介绍及设计应用 （内部资料） 北京碧水源科技发展有限公司 https://www.doczj.com/doc/704036033.html,
目录 1膜生物反应器（MBR）介绍 (1) 1.1原理 (1) 1.2工艺特点 (1) 2设计 (3) 2.1设计进水水质 (3) 2.2设计出水水质 (3) 2.3优质杂排水→城市杂用水（中水） (3) 2.3.1工艺流程 (3) 2.3.2设计说明 (4) 2.4生活污水→二级出水 (5) 2.4.1工艺流程 (5) 2.4.2设计说明 (6) 2.5生活污水→国家一级A标准 (9) 2.5.1工艺流程 (9) 2.5.2设计说明 (9)
1膜生物反应器（MBR）介绍 1.1原理 膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）简称MBR，是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间（HRT）和泥龄（STR）完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用。 图1 膜生物反应器工作原理简图 1.2工艺特点 （1）出水水质优良、稳定。高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理即直接可回用。具有较高的水质安全性。
微反应器因为具有良好的混合于传热学近年来在聚合反应中表现出非常大的潜力。本文对微反应的相关特点进行了详细的介绍。使得其在聚合反应中成为化工高分子领域的研究热点。 （1）微通道反应器微通道的比表面积一般为5000—50000m2m-3,而在常规反应容器内,比表面积约为100m2m-3,少数为1000m2m-3。微通道的比表面积大,具有很大的热交换效率,即使是激烈的放热反应,瞬间释放出大量反应热也能及时移出,维持反应温度在安全范围内。由于反应物总量少,传热快,特别适用于研究异常激烈的合成反应而避免爆炸的危险。 （2）可以将各种催化剂固定在芯片微通道中得到高比表面积的微催化床,提高催化效率。 （3）在微通道反应器中进行合成反应时,反应物配比、温度、压力、反应时间和流速等反应条件容易控制。反应物在流动过程中发生反应,浓度不断降低,生成物浓度不断提高,副反应较少。 （4）微通道反应器采用连续流动的方式进行反应,对于反应速度很快的化学反应,可以通过调节反应物流速和微通道的长度,控制它们在微通道反应器中的反应时间。 （5）由于微通道反应器中微通道宽度和深度比较小,一般为几十到几百微米,使反应物间的扩散距离大大缩短,传质速度快,反应物在流动的过程中短时间内即可充分混合 （6）在微通道反应器中进行合成反应时,需要反应物用量甚微,
不但能减少昂贵、有毒、有害反应物的用量,反应过程中产生的环境污染物也极少,实验室基本无污染,是一种环境友好、合成研究新物质的技术平台。 （7）在微通道反应器中得到产物的量与近代分析仪器,如GC、GC2MS、HPLC及NMR的进样量相匹配,使近代分析仪器可用于直接在线监测反应进行的程度,大大提高了研究合成路线的速度。 （8）随着微加工技术的发展,由微传感器、微热交换器、微混合器、微分离器、微反应单元、微流动装置等组成的集成系统,在合成反应研究中受到越来越多的关注。 （9）微通道反应器微流控芯片高通量、大规模、平行性等特点使多个或大量微反应器的集成化与平行操作成为可能,从而提高了合成新物质、筛选新药物的效率,大幅度地降低了研究成本。 上海惠和化德生物科技有限公司，是一家专注于微反应器连续工艺开发及工业化的创新性高科技公司。公司于2015年6月在中国（上海）自由贸易试验区内成立，随着业务的发展，公司于2019年10月整体搬迁至上海化学工业园内。公司上海本部实验室配备十余套微反应器，并与梅特勒托利多共建化学过程联合实验室、与沈阳化工研究院和上海化工研究院共建过程安全联合体、与南大淮安高新技术研究院共建特殊反应实验室等。公司主要服务于国内外精细化工企业，帮助客户进行微反应器连续流工艺咨询与评估、工艺开发、工业化项目投资和管理等。公司立足于客户具体项目，以“以终为始”的项目开发思路为指导，着眼于“双赢”和共同发展。目前，公司已经完成
MBR膜生物反应器 一、MBR技术简介 膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至8000~10000mg/L，甚至更高；污泥龄(SRT)可延长至30天以上。 膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。 1.MBR 的技术原理 MBR 工艺一般由膜分离组件和生物反应器组成, 由膜组件代替二次沉淀池进行固液分离。由于膜能将全部的生物量截留在反应器内, 可以获得长泥龄和高悬浮固体浓度,有利于生长缓慢的固氮菌和硝化菌的增殖,不需进行延时曝气就能实现同步硝化和反硝化, 从而强化了活性污泥的硝化能力, 膜分离还能维持较低的F?M , 使剩余污泥产率远小于活性污泥工艺, 且系统运行更加灵活和稳定。2. MBR 工艺中膜选择的技术要点 MBR 从膜分离的角度主要涉及微滤、超滤、纳滤及反渗透。由于无机膜的成本相对较高, 目前几乎所有的膜技术都依赖于有机的高分子化合物。应用于MBR 的膜材料既要有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性, 同时应具有较高的水通量和较好的抗污染能力。目前, 国内外常采用的方法是膜材料改性或膜表面改性，能有效地提高膜组件的通量和抗污染能力。 另一点需要考虑的因素是膜的孔径, 由于曝气池中活性污泥是由聚集的微生物颗粒构成, 其中一部分污染物被微生物吸收或粘附在微生物絮体和胶质状的有机物质表面,尽管粒子的直径取决于污泥的浓度、混合状态以及温度条件, 这些粒子仍存在着一定的分布规律,考虑到活性污泥状态与水通量, 最好选择0.10～0.40 微米孔径的膜。
生物反应器 指以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定对生物化工产品的质量、收率（转化率）和能耗有密切关系。生物反应器的设计、放大是生化反应工程的中心内容，也是生物化学工程的重要组成部分。 分类从生物反应过程说，发酵过程用的反应器称为发酵罐；酶反应过程用的反应器则称为酶反应器。另一些专为动植物细胞大量培养用的生物反应器，专称为动植物细胞培养装置。 发酵罐发酵罐若根据其使用对象区分，可有：嫌气发酵罐、好气发酵罐、污水生物处理装置等。其中嫌气发酵罐最为简单，生产中不必导入空气，仅为立式或卧式的筒形容器，可借发酵中产生的二氧化碳搅拌液体。 若以操作方式区分，有分批操作和连续操作两种。前者一般用釜式反应器，后者可用连续搅拌式反应器或管式及塔式反应器。好气发酵罐按其能量输入方式或作用原理区分，可有： ①具有机械搅拌器和空气分布器的发酵罐这类发酵罐应用最普遍，称为通用式发酵罐。所用的搅拌器一般为使罐内物料产生径向流动的六平叶涡轮搅拌器，它的作用为破碎上升的空气泡和混合罐内的物料。若利用上下都装有蔽板的搅拌叶轮，搅拌时在叶轮中心产生的局部真空,以吸入外界的空气,则称为自吸式机械搅拌发酵罐。 ②循环泵发酵罐用离心浆料泵将料液从罐中引出，通过外循环管返入罐内。在循环管顶端再接上液体喷嘴，使之能吸入外界空气的,称喷射自吸发酵罐。 ③鼓泡塔式发酵罐以压缩空气为动力进行液料搅拌，同时进行通气的气升发酵罐。目前，世界所发展的大型发酵罐是英国卜内门化学工业公司的发酵罐，它以甲醇为原料生产单细胞蛋白的压力循环气升发酵罐,其直径为7m，高为60m，总容量为 2300m□，自上至下有5000～8000 个喷嘴进料。目前，还有些发酵产品，如固体曲等，使用专门设计的能调节温、湿度的旋转式固体发酵装置。 生产甲烷（沼气）用的是嫌气发酵罐，也称消化器或沼气发生器，这种发酵罐装有搅拌器，顶部有的有浮顶。 污水生物处理装置中，最简单的是曝气池，装有表面曝气叶轮。为了节省占地面积，开发了一种利用气升式发酵罐原理的深井式污水处理池或大至 20000m□的多循环管式曝气装置。此外，还有生物滤池和生物转盘等装置，把能降解污水中有害物质的菌或原生动物，以生物膜的形式附在填料或转盘上。 酶反应器可分游离酶及固定化酶反应器两大类。 ①游离酶反应器以水溶液状态与底物反应。若为分批釜式反应器，酶就不能回收；若用连续釜式反应器并附有一个能把大分子的酶留在系统内的超滤装置则可使酶连续使用。也可将酶液置于用超滤材料制成的U形管或中空纤维管中,并将其置于釜式或管式反应器进行操作，这样也可使酶连续使用。后者接近连续管式反应器。 ②固定化酶反应器除了和化学反应器类似的固定床反应器和流化床反应器外，还有多种特殊设计。例如：将酶固定在惰性膜片上，再卷成螺旋状置于反应器中,或将酶固定在中空纤维的内壁制成反应器；也可将固定化酶置于金属网框中进行酶反应。在反应中产气(如CO2)严重时，可考虑采用多层酶反应器。采用固定化细胞时的反应器，基本上和固定化酶反应器相同，但在好气培养时要便于空气导入和废气排出。
日本宇部兴产公司是采用HSO工艺技术的最大己内酰胺生产商，现生产能力为365kt·a -1， 占世界己内酰胺总生产能力的6.84%，生产装置分布在日本、西班牙和泰国。该工艺技术成熟，投资小，操作简单，催化剂价廉易得，安全性好。但主要缺点是：(1)原料液NH3·H2O和H2SO4消耗量大，在羟胺制备、环己酮肟化反应和贝克曼重排反应过程中均副产大量经济价值较低的(NH4)2SO4，每生产1t己内酰胺大约会副产4.5t(NH4)2SO4，副产(NH4)2SO4最多；(2)能耗(水、电、蒸汽)高，环境污染大，设备腐蚀严重，三废排放量大。特别是(NH4)2SO4副产高限制了HSO工艺的发展。 1.3.2 SNIA工艺(甲苯法) 意大利SNIA公司开发的SNIA工艺是唯一以甲苯为主要原料的己内酰胺生产工艺。该工艺又称为甲苯法，是将甲苯氧化制得苯甲酸，加氢制得苯甲酸，接着与亚硝酰硫酸反应生成己内酰胺硫酸盐，己内酰胺硫酸盐再经水解得到己内酰胺。 在SNIA工艺制备己内酰胺中，含己内酰胺60%左右的酰胺油先经NH3·H2O苛化，然后经甲苯萃取、水萃取制成30%的己内酰胺水溶液。己内酰胺水溶液经KMnO4氧化和过滤、三效蒸发、脱水浓缩、预蒸馏、NaOH处理和蒸馏、轻副产物蒸馏和精馏、重副产物蒸馏和精馏等精制过程，才能得到符合标准的纤维级己内酰胺成品。 1999年，中国石化石家庄化纤责任有限公司采用意大利SNIA公司甲苯法生产技术， 耗资35亿元，建成一套生产能力为50kt·a -1 的己内酰胺生产装置，2002年与中国石化科 学研究院合作开发并应用非晶态镍催化剂引入苯甲酸加氢反应系统部分取代Pd/C催化 剂以及己内酰胺水溶液加氢取代KMnO4工艺技术，将生产能力扩建到70kt·a -1。 尽管SNIA工艺为己内酰胺生产提供了新的原料路线，采用甲苯为原料，不经过环己酮肟直接生产己内酰胺，但酰胺化反应过程条件苛刻，收率较低，生成的副产物成分复杂，每生产1t己内酰胺副产3.8t(NH4)2SO4。而且工艺精制过程存在流程长、工艺控制复杂、能耗大、产品质量不稳定、优级品率低的问题，投资大，生产设备高度专业化，难以转换用途。基于生产成本高、(NH4)2SO4副产品量大、影响己内酰胺质量的副产物多的问题，加之受SNIA公司规模及发展战略影响，目前国外已无采用SNIA工艺的己内酰胺生产装置。 1.3.3 BASF/Polimex-NO还原工艺(苯法) 德国BASF公司和波兰Polimex公司开发了BASF/Polimex-NO还原工艺，对硫酸羟胺制备进行了工艺改进：采用NH3与纯O2催化氧化制得NO，NO在搅拌釜式反应器中，反应温度40℃、压力1.5MPa、H2SO4介质和Pt催化剂作用下被H2还原来制备硫酸羟胺。环己酮肟生产采用二段逆流肟化流程，进料环己酮萃取肟化硫铵中的有机物后再进入肟化反应系统。在肟化过程中每生产1t环己酮肟(中间产品)会副产0.64t(NH4)2SO4，(NH4)2SO4溶液中的环己酮用蒸汽气提回收后返回反应系统。反应生成的环己酮肟经过饱和浓度的硫铵母液干燥脱水。环己酮肟在发烟H2SO4催化作用下经两级串联贝克曼重排器制得己
膜生物反应器 科技名词定义 膜生物反应器 membrane bioreactor;MBR 定义1： 膜技术与生物技术结合的使系统出水水质和容积负荷都得到大幅提高的一种污水处理装置。 所属学科： 海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海水资源开发技术（三级学科）定义2： 一种含有固定酶或细胞、可用来促进特定生物化学反应的反应器。是工业生化在生产工艺上采用的一种膜技术。 简介 膜生物反应器 膜-生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物。因此系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至10,000mg/L，污泥龄(SRT)可延长30天以上，于如此高浓度系统可降低生物反应池体积，而难降解的物质在处理池中亦可不断反应而降解。故在膜制造技术不断提升支援下，MBR处理技术将更加成熟并吸引着全世界环境保护工业的目光，并成为21世纪污水处理与水资源回收再利用唯一选择。 用途
污水处理:中国是一个缺水国家,污水处理及回用是开发利用水资源的有效措施。污水回用是将城市污水通过膜生物反应器等设备的处理之后,将其用于绿化、冲洗、补充观赏水体等非饮用目的,而将清洁水用于饮用等高水质要求的用途。城市污水就近可得,免去了长距离输水:其在被处理之后污染物被大幅度去除,这样不仅节约了水资源,也减少了环境污染。污水回用已经在世界上许多缺水的地区广泛采用,被认为具有显著的社会、环境和经济效益。 迸出水水质比较: 设计进水水质:BOD5<30Omg/l CODcr<50Omg/l SS<30Omg/l T--N<4-5mg/l 出水水质:BOD5<5mg/l NH4+-N<1.Omg/l CODcr〈2Omg/l 浊度<1NTU 膜生物反应器 SS=Omg/l 细菌总数<20个/ml T-N<0.5mg/l 大肠杆菌数未检出 膜的种类繁多,按分离机理进行分类,有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类,有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜) ;按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。 工艺 膜生物反应器(MBR)是杨造燕教授及其领导的科研小组历经10年时间研究开发出来的新型污水生物处理装置,该技术被称为"21世纪的水处理技术",该项目曾被列为国家八?五、九?五重点科技攻关项目并被国家列为"中国21世纪议程实施能力及可持续发展实用新技术",此项技术在国内处于领先水平,部分指标达到国际领先水平。 MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离。这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的,而且具有污水三级处理传统工艺不可比拟的优点: 1、高效地进行固液分离,其分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,出水悬浮物和浊度接近于零,可直接回用,实现了污水资源化。
乙酸乙酯反应器的设计 ： 班级：化学工程与工艺二班学号：3009207057
目录 第一章背景介绍 (3) 1 乙酸乙酯的理化性质 (3) 2 乙酸乙酯的用途 (3) 第二章乙酸乙酯的发展 (4) 1 乙酸乙酯的实验室制法 (4) 2 工业合成乙酸乙酯的工艺 (5) 第三章设计的方法与步骤 (6) 1 物料核算 (8) 1-1 流量计算 (8) 1-2 反应体积及时间的计算........................................................................。（9） 2 热量核算 (10) 2-1 能量衡算 (10) 2-2 换热设计 (13) 第四章设计心得 (14) 第五章文献检索 (15)
一、背景介绍 1、乙酸乙酯的理化性质 乙酸乙酯ethyl acetate 简写EA 乙酸乙酯又称醋酸乙酯。纯净的乙酸乙酯是无色透明具有刺激性气味的液体，是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性、快干性，用途广泛，是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂，被广泛用于醋酸纤维、乙基纤维、氯化橡胶、乙烯树脂、乙酸纤维树酯、合成橡胶、涂料及油漆等的生产过程中。其主要用途有：作为工业溶剂，用于涂料、粘合剂、乙基纤维素、人造革、油毡着色剂、人造纤维等产品中；作为粘合剂，用于印刷油墨、人造珍珠的生产；作为提取剂，用于医药、有机酸等产品的生产；作为香料原料，用于菠萝、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。我们所说的酒很好喝，就是因为酒中含有乙酸乙酯。乙酸乙酯具有果香味。因为酒中含有少量乙酸，和乙醇进行反应生成乙酸乙酯。因为这是个可逆反应，所以要具有长时间，才会积累导致酒香气的乙酸乙酯。 危险特性：易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触会猛烈反应。在火场中，受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。燃烧（分解）产物：一氧化碳、二氧化碳。现场应急监测方法：气体检测管法实验室监测方法：无泵型采样气相色谱法(WS/T155-1999，作业场所空气）应急处理处置方法：一、泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源，防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏：用活性炭或其它惰性材料吸收。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容；用泡沫覆盖，降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器，回收或运至废物处理场所处置。 2、乙酸乙酯的用途 其主要用途有：作为工业溶剂，用于涂料、粘合剂、乙基纤维素、人造革、油毡着色剂、人造纤维等产品中；作为粘合剂，用于印刷油墨、人造珍珠的生产；作为提取剂，用于医药、有机酸等产品的生产；作为香料原料，用于菠萝、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的主要原料。用作溶剂，及用于染料和一些医药中间体的合成。是食用香精中用量较大的合成香料之一，大量用于调配香蕉、梨、桃、菠萝、葡萄等香型食用香精。是硝酸纤维素、乙基纤维素、乙酸纤维素和氯丁橡胶的快干溶剂，也是工业上使用的低毒性溶剂。还可用作纺织工业的清洗剂和天然香料的萃取剂，也是制药工业和有机合成的重要原料。
化学化工学院 化工专业课程设计 设计题目：管式反应器设计 化工系
化工专业课程设计——设计文档质量评分表（100分） 评委签名: 日期：
目录 绪论 .........................................................错误!未定义书签。1设计内容与方法介绍..........................................错误!未定义书签。 反应器设计概述............................................错误!未定义书签。 设计内容..................................................错误!未定义书签。 生产方法介绍..............................................错误!未定义书签。 反应器类型特点............................................错误!未定义书签。 反应器选择及操作条件说明..................................错误!未定义书签。2工艺计算....................................................错误!未定义书签。 主要物性数据..............................................错误!未定义书签。 计算，确定管长，主副反应收率.............................错误!未定义书签。 管数计算..................................................错误!未定义书签。3压降计算公式................................................错误!未定义书签。4催化剂用量计算..............................................错误!未定义书签。5换热面积计算................................................错误!未定义书签。6反应器外径计算..............................................错误!未定义书签。7壁厚计算....................................................错误!未定义书签。 8 筒体封头计算................................................错误!未定义书签。9管板厚度计算................................................错误!未定义书签。10设计结果汇总...............................................错误!未定义书签。11设计小结...................................................错误!未定义书签。
MBR膜生物反应器调试与管理大全:一.浸没式MBR膜组件的运行方法 1、清水运行 (1)检查和设置 清水运行前，请先进行以下检查准备工作。 (a)请再次确认空气管、污水管的正确连接。 (b)确认膜元件箱体在曝气箱上已固定好。 (c)确认膜组件放置的反应池已清洗完毕。打开保护盖。泥土和灰尘可能会对损坏膜组件。 (d)将清水放入池之前，打开空气排放阀，排出膜元件中的空气。 (e)将清水(自来水或过滤水)放至运行水位。 (f)放水完毕后，将空气排放阀关闭。 (2)清水运行 请按以下要领进行清水运行。 (a)曝气鼓风机启动后，请确认曝气量和曝气的均匀性。 *清水运行时可能会有泡沫产生。这种现象可能是由于膜中含有的不溶性的可生化的亲水性物质导致的。可以不管这一现象而继续运行。 (b)一台鼓风机对多台膜组件送风时，应供给保证各个膜组件的空气量相同。如果有严重的不同，请检查管道构造(接口管粗细等)和各送气管情况，使送气量达到一致。 (c)清水调试时，请检查控制设备的性能。
(d)清水调试时，请测定设计过滤水量(通常时及最大、最小流量时)下的膜间压差、水温，并进行记录保管。 (e)清水调试时，性能测试结束后，请马上停止过滤和曝气。 2、种泥的投加 必须进行种泥的投加。如果不进行种泥投加，直接用膜分离原水，可能较早地产生膜的堵塞。 请按以下要点实施种泥的投加。 (1)请预备好处理同种废水的种泥。推荐采用MLSS浓度在20,000mg/L左右的种泥。 (2)投加种泥后紧接着开始投入原水。请通过微细格栅(缝隙5mm以下)等来投入，从而去除夹杂的物质。 (3)种泥投入的量应能使膜浸没槽MLSS浓度在7,000mg/L以上。 *请勿使用接种剂。 3、运转开始 种泥投加完毕后，首先开始曝气，接着开始过滤运行，同时开始原水供给。过滤水量稳定时，请测定、记录下实际运行的过滤水量下的膜间压差、水温。运行管理相关的事项在后面进行说明。 二、浸没式MBR膜组件的运行管理 1、标准运行条件 膜组件的标准运行条件如表1-1所示。 为了保持良好的处理能力，必须确保MLSS浓度、黏度、DO(溶解氧)及pH等处理条件在合适的围。 原水中含有较多的夹杂物或粗粒的SS(悬浮物质)，以及油脂成分比重较大时，必须进行适当的前处理。
节水与回用 膜生物反应器处理生活污水及中水回用 荆肇乾1, 吕锡武1, 赵硕伟2 (1.东南大学环境科学与工程系,江苏南京210096;2.镇江生态环境咨询中心, 江苏镇江212001) 摘 要: 针对生活污水的特点,在小试基础上建成了膜生物反应器中水回用示范工程(24 m3/d)。运行结果表明,出水浊度、BOD5、NH3-N、动植物油平均浓度分别为1.8NT U、8.7mg/L、 1.69mg/L、0.58mg/L,出水无色无味,各项水质指标均优于《城市污水再生利用———城市杂用水 水质》(G B/T18920—2002)标准。膜及膜面凝胶层对稳定系统出水水质起到了决定性作用。 关键词: 生活污水; 膜生物反应器; 中水回用 中图分类号:X703.1 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2006)18-0077-03 D om esti c Sewage Trea t m en t and Reuse Usi n g M em brane B i oreactor J I N G Zhao2qian1, LV Xi2wu1, ZHAO Shuo2wei2 (1.D ept.of Environm ental Science and Eng ineering,S outheast U n iversity,N anjing210096, China;2.Z henjiang Ecologica l and Environm ental Consultation Center,Zhenjiang212001, Ch ina) Abstract: Based on the characteristics of domestic se wage and p il ot2scale experi m ental operati on, a de monstrati on p r oject of me mbrane bi oreact or(MBR)f or domestic se wage treat m ent and reuse was es2 tablished(24m3/d).Operati on results show that the average concentrati on of turbidity,BOD5,NH3-N and oil in the effluent are1.8NT U,8.7mg/L,1.69mg/L,and0.58mg/L,res pectively.The efflu2 ent is col orless or odorless.The para meters of the effluent are better than the R euse of U rban R ecycling W a ter—W ater Q uality S tanda rd for U rban M iscellaneous W a ter Consum ption(G B/T18920-2002). Me mbrane and gel layer on the membrane surface are critical t o the stabilizati on of effluent quality. Key words: domestic se wage; me mbrane bi oreact or(MBR); waste water reuse 1 示范工程概况 在实验室小试研究基础上,建成了设计流量为24m3/d的中水回用示范工程———中国冶金设备南京有限公司污水处理和中水回用工程,处理出水可用作厂区内冲厕、洗车和绿化景观用水。 污水处理及回用工艺流程见图1。 污水首先经格栅去除较大的漂浮物及悬浮物后进入调节池(池内设置组合填料),调节池设计考虑较长的水力停留时间(充分考虑污水水量变化较大的特点),污水水质、水量在此均和后经污水提升泵(液位控制、自动启闭、1用1备、自动切换)提升进入膜生物反应器(MBR),大部分污染物在此得到降解[1、2],最后经自吸泵间歇抽吸(抽吸12m in,停止3m in)出水, 出水经过紫外灯杀菌器消毒后进入清水池。 图1 工艺流程 Fig.1 Sche matic diagra m of de monstrati on p r oject 第22卷 第18期2006年9月 中国给水排水 CH I N A WATER&WASTE WATER Vol.22No.18 Sep.2006
反应器选型与设计 一、反应器类型 反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。 1.1釜式反应器： 反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。 优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。 缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。 1.2 管式反应器 ①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。 ②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。 ③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。 ④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。 ⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。 ⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。用于加压反应尤为合适。 1.3 固定床反应器 固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。②催化剂机械损耗小。③结构简单。 固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。 1. 4 流化床反应器 （1）流化床反应器的优点 ①由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可 16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。 高达3280 ~ ②由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层 400/(2? )]，全床热容量大，热稳定与内浸换热表面间的传热系数很高[200 ~ 性高，这些都有利于强放热反应的等温操作。这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。 流化床内的颗粒群有类似流体的性质，可以大量地从装置中移出、引入，并可以在两个流化床之间大量循环。这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。使得易失活催化剂能在工程中使用。
MBR膜生物反应器调试与管理 一．浸没式MBR膜组件的运行方法 1、 清水运行 （1） 检查和设置 清水运行前，请先进行以下检查准备工作。 （a）请再次确认空气管、污水管的正确连接。 （b）确认膜元件箱体在曝气箱上已固定好。 （c）确认膜组件放置的反应池内已清洗完毕。打开保护盖。泥土和灰尘可能会对损坏膜组件。 （d）将清水放入池内之前，打开空气排放阀，排出膜元件中的空气。 （e）将清水（自来水或过滤水）放至运行水位。 （f）放水完毕后，将空气排放阀关闭。 （2）清水运行 请按以下要领进行清水运行。 （a）曝气鼓风机启动后，请确认曝气量和曝气的均匀性。 * 清水运行时可能会有泡沫产生。这种现象可能是由于膜中含有的不溶性的可生化的亲水性物质导致的。可以不管这一现象而继续运行。 （b）一台鼓风机对多台膜组件送风时，应供给保证各个膜组件的空气量相同。如果有严重的不同，请检查管道构造（接口管粗细等）和各送气管情况，使送气量达到一致。 （c）清水调试时，请检查控制设备的性能。 （d）清水调试时，请测定设计过滤水量（通常时及最大、最小流量时）下的膜间压差、水温，并进行记录保管。 （e）清水调试时，性能测试结束后，请马上停止过滤和曝气。 2、 种泥的投加 必须进行种泥的投加。如果不进行种泥投加，直接用膜分离原水，可能较早地产生膜的堵塞。 请按以下要点实施种泥的投加。 （1）请预备好处理同种废水的种泥。推荐采用MLSS浓度在20,000mg/L左右的种泥。 （2）投加种泥后紧接着开始投入原水。请通过微细格栅（缝隙5mm以下）等来
投入，从而去除夹杂的物质。 （3）种泥投入的量应能使膜浸没槽MLSS浓度在7,000mg/L以上。 * 请勿使用接种剂。 3、 运转开始 种泥投加完毕后，首先开始曝气，接着开始过滤运行，同时开始原水供给。过滤水量稳定时，请测定、记录下实际运行的过滤水量下的膜间压差、水温。运行管理相关的事项在后面进行说明。 二 浸没式MBR膜组件的运行管理 1、 标准运行条件 膜组件的标准运行条件如表7-1所示。 为了保持良好的处理能力，必须确保MLSS浓度、黏度、DO（溶解氧）及pH等处理条件在合适的范围。 原水中含有较多的夹杂物或粗粒的SS（悬浮物质），以及油脂成分比重较大时，必须进行适当的前处理。 又，必须添加消泡剂来除去膜分离槽内的泡时，请使用不易积垢的酒精类消泡剂。此外，表7-1所示的为标准的运行条件，并不是适合各种废水处理的条件范围。使用环境（特别是污泥性状）不同时，可能会有所差异。 表7-1 膜组件的标准运行条件
膜生物反应器原理结构 时间：2007年12月14日 膜生物反应器 (Membrane Bioreactor，简称MBR)是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型高效的污水处理与回用工艺。它利 用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT） 可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，膜生物 反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。下面是作用原理 基本图例 1.前言 随着全球范围经济的快速发展和人口的膨胀，水资源短缺已成为全球人类共同面临的严峻挑战。为解决困扰人类发展的水资源短缺问题，开发新的可利用水源是世界各国普遍关注的课题。世界上不少缺水国家把污水再生利用作为解决水资源短缺的重要战略之一。这不仅可以消除污水对水环境的污染，而且可以减少新鲜水的使用，缓解需水和供水之间的矛盾，给工农业生产的发展提供新的水源，取得显著的环境、经济和社会效益。开展新型高效污水处理与回用技术的研究对于推进污水资源化的进程具有十分重要的意义。 膜-生物反应器是近年新开发的污水处理与回用技术。该技术由于具有诸多传统污水处理工艺所无法比拟的优点，在世界范围受到普遍关注。本文将对近年来膜-生物反应器污水处理与回用技术的研究与应用进行介绍。
2.膜-生物反应器的技术原理与特点 在膜-生物反应器中，由于用膜组件代替传统活性污泥工艺中的二沉池，可以进行高效的固液分离，克服了传统活性污泥工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，从而具有下列优点[1]： (1)能高效地进行固液分离，出水水质良好且稳定，可以直接回用； (2)由于膜的高效截留作用，可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定； (3)生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积省；...... MBR膜生物反应器 2003-06-17 技术概况 ·由于采用了先进的膜生物反应器技术，使系统出水水质在各个方面均优于传统的污水处理设备，出水水质在感官上已接近于自来水的情况，可以作为中水回用。 ·由于膜的高效分离作用，不必设立沉淀、过滤等固液分离设备，不需反冲洗，且出水悬浮物浓度远低于传统固液分离设备，使整个系统流程简单，易于集成，系统占地大为缩小。·生物膜反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质，不需设消毒设备，不需加药，不需控制余氯，使管理和操作更为方便，并可节省加药消毒所带来的长期运行费用。 ·生物膜反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，不需污泥回流和排放剩余污泥。·整个系统自动化程度高，运行管理简单方便。 ·采用先进的日本进口中空纤维膜，膜使用寿命长，单位体积膜面积高，膜具有自修复能力，从而减少了设备维护工作。 ·通过独特的运行方式，使膜表面不易堵塞，洗膜间隔时间长，且洗膜方式简单易行。·独特的膜组件运行方式使水处理所需能耗很低。 技术原理 MBR膜生物反应器技术将超滤膜与生物反应器有机地结合起来，克服了传统污水处理工艺的流程冗长、占地面积大、操作管理复杂等缺点，稳定可靠，出水水质优于一般中水水质标准。 适用范围中水回用 应用实例清华中水 北京汇联食品废水处理工程 膜生物反应器（MBR）是一种由膜过滤取代传统生化处理技术中二次沉淀池和砂滤池的水处理技术。与传统的污水处理生物处理技术相比，MBR具有以下主要特点：＾出水水质好； 由于膜的高效截留，出水中悬浮固体的浓度基本为零；对游离菌体和一些难降解的大分子颗粒状物质巨头截留作用，生物反应器内生物相丰富，如，世代时间较长的
. 生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计） XX：高金利 班级：生工2072 学号：3072106245 时间：2010年11月20日
第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征 一、啤酒是以大麦喝水为主要原料，大米、酒花和其他谷物为辅料经制麦、糖化、发酵酿制而成的一种含有二氧化碳、酒精和多种营养成分的饮料酒。我国是世界上用谷物原料酿酒历史最悠久的国家之一，但我国的啤酒工业迄今只有100余年的历史。改革开放以来，我国啤酒工业得到了很大的发展，生产大幅度增长，发展到现在距世界第二位。由于啤酒工业的飞速发展，陈旧的技术，设备将受到严重的挑战。为了扩大生产，减少投资保证质量，满足消费等各方面的需要，国际上啤酒发酵技术子啊原有传统技术的基础上有很大进展。尤其是采用设计多种形式的大容量发酵和储酒容器。这些大容器，不依靠室温调节温度，而是通过自身冷却来控制温度，具有较完善的自控设施，可以做到产品的均一性，从而降低劳动强度，提高劳动生产率。 就发酵罐的外形来分，主要有圆柱锥形底罐、圆柱蝶形罐、圆柱加斜底的朝日罐和球形罐等。 二、啤酒发酵罐的特点 1、单位占地面积的啤酒产量大；而且可以节约土建费用； 2、可以方便地排放酵母及其他沉淀物（相对朝日罐、通用罐、贮就罐而言）；
3、发酵温度控制方便、有效，麦汁发酵时对流好，发酵速度快，可以缩短发酵周期（相对卧式罐、发酵槽而言）； 4、可以回收利用二氧化碳，并可有利于啤酒的口味稳定性与非生物稳定性（相对开口容器而言）； 5、可以一关多用，生产工艺比较灵活；简化生产过程与操作，而且酒损也现对减少； 6、制作相应要比其他发酵罐简单； 7、便于自动控制，如自动清洗和自动灭菌，节省人力与洗涤费用，卫生条件好。 三、露天圆锥发酵罐的结构 （一）罐体部分 露天圆锥发酵罐的罐体有灌顶、圆柱体与锥底3部分组成，其中：灌顶：为圆拱形，中央开孔用于可拆卸大直径法兰，以安装CO2与CIP管道及其连接件，灌顶还装有真空阀，安全阀与压力传感器。圆柱体：为发酵罐主体，发酵罐的高度主要决定于圆柱体的直径与径高比，由于大直径的光耐压低，考虑到使用钢板的厚度，一般直径＜6.0m。 圆锥底：它的夹角多为60—90°，也有90—120°，但这多用于大直径的罐及大容量的罐；如夹角过小会使椎体部分很高。露天圆锥发酵罐圆锥底的高度与夹角有关，大致占总高的1/4—1/3。圆锥底的外壁一般安装冷却夹套、阀门与视镜、取样管阀、测温、测压的传感元件或温度计，CO2洗涤装置等。
UASB工艺系统设计方法探讨 简介:本文全面的介绍了UASB系统的设计问题,介绍了厌氧预处理工艺与UASB反应器的负荷设计原则与设计方法。重点介绍了混凝土结构的矩形UASB反应器各个部分尺寸的计算与确定原则。对UASB的进水配水系统与布水方式进行了详细的介绍。对于三相分离器与UASB建筑材料等问题也进行讨论。 关键字:UASB反应器,预处理,配水系统,三相分离器,建筑材料,设计 简介:本文全面的介绍了UASB系统的设计问题,介绍了厌氧预处理工艺与UASB反应器的负荷设计原则与设计方法。重点介绍了混凝土结构的矩形UASB反应器各个部分尺寸的计算与确定原则。对UASB的进水配水系统与布水方式进行了详细的介绍。对于三相分离器与UASB建筑材料等问题也进行讨论。 关键字:UASB反应器,预处理,配水系统,三相分离器,建筑材料,设计 一、概述 厌氧处理已经成功地应用于各种高、中浓度的工业废水处理中。虽然中、高浓度的废水在相当程度上得到了解决,但就是当污水中含有抑制性物质时,如含有硫酸盐的味精废水在处理上仍有一定的难度。在厌氧处理领域应用最为广泛的就是UASB反应器,所以本文重点讨论UASB反应器的设计方法。但就是,其与其它的厌氧处理工艺有一定的共同点,例如,流化床与UASB都有三相分离器。而UAS B与厌氧滤床对于布水的要求就是一致的,所以结果也可以作为其她反应器设计参考。
包含厌氧处理单元的水处理过程一般包括预处理、厌氧处理(包括沼气的收集、处理与利用)、好氧后处理与污泥处理等部分,可以用图1所示的流程表示。 二、UASB系统设计 1、预处理设施 一般预处理系统包括粗格栅、细格栅或水力筛、沉砂池、调节(酸化)池、营养盐与pH调控系统。格栅与沉砂池的目的就是去除粗大固体物与无机的可沉固体,这对对于保护各种类型厌氧反应器的布水管免于堵塞就是必需的。当污水中含有砂砾时,例如以薯干为原料的酿酒废水,怎么强调去除砂砾的重要性也不过分。不可生物降解的固体,在厌氧反应器内积累会占据大量的池容,反应器池容的不断减少最终将导致系统完全失效。 由于厌氧反应对水质、水量与冲击负荷较为敏感,所以对于工业废水适当尺寸的调节池,对水质、水量的调节就是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用就是均质与均量,一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中与与预酸化等功能。在调节池中设有沉淀池时,容积需扣除沉淀区的体积;根据颗粒化与pH调节的要求,当废水碱度与营养盐不够需要补充碱度与营养盐(N、P)等;可采用计量泵自动投加酸、碱与药剂,通过调节池水力或机械搅拌达中与作用。