Характеристика отходов производства.
| Наименование отходов | Наименова- ние источ- ников выде ления | Периодичность выброса | Кол-во отходов | Нормативные Требования к выбросу | Примечания |
| Выбросы в атмосферу | |||||
| Отработанный воздух | Посевные аппараты | Непрерыв | 74,9 м3/ч | Среднесуточное ПДК=0,001 мг/м3 | Очищается с помощью фильтров для биологич. очистки воздуха |
| Отработанный воздух | Ферментер | Непрерыв | 1284 м3/ч | Среднесуточное ПДК=0,001 мг/м3 | Очищается с помощью фильтров для биологич. очистки воздуха |
| Вентиляцион-ные выбросы | Цех | Непре-рывно | Среднесуточное ПДК=1мг/м3 | Очищается с помощью скрубберов Вентури | |
| Сточные воды | |||||
| Промывные воды от мойки помещения и оборудования и прочие пром. стоки | Основное и вспомогат. технолог. оборудование | Непрерывно | 385 м3/сут | ХПК до 600 мг /л БПКП=410 мг /л pH =7,0 Nаммонийный30мг/л N нитратов 33 мг /л Фосфор 1,3 мг /л | Подвергаются первичной механ. очистке, вторич. очистке в биоокислителях |
| Дефектный посевной материал и дефектная КЖ | Ферментер | Периодически | 0,000045 м3/кг продукта | ХПК до 600 мг /л БПКП=410 мг /л pH =7,0 Nаммонийный30мг/л N нитратов 33 мг /л Фосфор 1,3 мг /л | Подвергаются термич. обработке, разбавл. в сборнике - усреднителе водой в 8–10 раз и на очистные сооружения. |
7. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Расчет и выбор оборудования для принятой в проекте технологической схемы производится по заданной мощности производства и по данным материального баланса и норм технологического проектирования.
Данные для расчета:
1. Объем производства - 50 т/г.
2. Количество рабочих дней в году - 330 дней
3. Выход препарата с 1 м3 культуральной жидкости – 0.007 т/м3
Для расчета оборудования принимаем: коэффициент заполнения для смесителей отделения приготовления питательной среды и реакторов для обработки культуральной жидкости – 0,7; сборников фильтратов и концентратов – 0,8; ферментеров – 0,7, посевных аппаратов – 0,6.
4. Расчет основного оборудования
4.1. Производственные ферментеры
4.1.1 Объем производства препарата в сутки (Q1)
Q
Q1 = ---- = 50 / 330 = 0.15 т/сутки,
t
где Q – объем производства в год;
t - количество рабочих дней в году.
4.1.2. Необходимое количество культуральной жидкости в сутки (Q2)
Q1
Q2 = ---- = 0.15 / 0.007 = 21.4 м3
q
где Q1 – объем производства препарата в сутки
q - выход препарата с 1 м3 культуральной жидкости.
4.1.3. Количество культуральной жидкости с одной ферментации при учете потерь во время ферментации (20%) составит:
Q4 = V х 0,7 х 0,8 = 50 x 0.7 x 0.8 = 28 м3,
где Q4 – количество культуральной жидкости с 1-ой ферментации;
V – полный объем ферментера, м3:
0,7 – коэффициент заполнения;
0,8 – коэффициент, учитывающий выход культуральной жидкости с учетом 20% потерь.
4.1.4. Количество ферментаций в сутки (n):
Q2
n = ------ = 21.4 / 28 = 0.77 ферментаций (1 ферментация),
Q4
где Q2 – необходимое количество культуральной жидкости в сутки;
Q4 - количество к.ж. с 1-ой ферментации.
4.1.5. Количество культуральной жидкости в год (Q5)
Q
Q5 = ---- = 50 / 0,007 = 7142,8 м3
q
где Q – объем производства препарата, т/год
q - выход препарата с 1 м3 культуральной жидкости, т/м3.
4.1.6. Продолжительность оборачиваемости одного ферментера t1= 170 часов
4.1.7. Количество рабочих часов в году (t2):
t2 = t х 24 = 330 х 24 = 7920 часов ч,
где t - количество рабочих дней в году.
4.1.8. Необходимое количество ферментеров (N):
Q5 x t1
N = ----------- = (7142,8 х 170) / (28 х 7920) = 5,5
Q4 x t2
где Q5 – количество к.ж. в год, м3
t1 - продолжительность оборачиваемости ферментера, ч.
t2 - количество рабочих часов в году, ч
Q4 - количество к.ж. с 1-ой ферментации.
Принимаем 6 ферментеров и 1 запасной.
Ферментёр: V=50 m3, H=10900 mm; D=4000 mm.
4.2. Посевные аппараты
Количество посевных аппаратов может быть определено двумя способами: либо они устанавливаются индивидуально к каждому ферментеру, если этого требуют специальные условия, либо их рассчитывают в зависимости от количества ферментаций в сутки и времени оборачиваемости посевного аппарата. В последнем случае посевной материал из одного посевного аппарата может поступать в группу ферментеров.
- Полный цикл работы одного посевного аппарата t3 = 26 часов
4.2.1. Количество посевного материала на загрузку одного производственного ферментера:
Q6 = V х 0,7 х с = 50 х 0,7 х 0,05 = 1.75 м3,
где V – полный объем ферментера, м3:
0,7 – коэффициент заполнения;
с – количество посевного материала в %.
4.2.2. Полный объем посевного аппарата при коэффициенте заполнения 0,7:
Q6
Q7 = ---- = 1.75 / 0,7 = 2.5 м3,
0,7
 |
где Q6 – количество посевного материала на одну загрузку, м3
0,7 – коэффициент заполнения посевного аппарата.
Выбираем аппарат 3 м3, диаметр 1700 мм, высота 4140 мм, двигатель АО-63-16 10 кВт 180 об/мин, масса 3150 кг
4.2.3. Количество посевных аппаратов:
n x t3
n1 = ---------- = (1 х 26) / 24 = 1,08
24 ч
где n – количество ферментаций в сутки;
t3 - полный цикл работы посевного аппарата.
Принимаем к установке 1 посевных аппаратов и один запасной.
Всего устанавливаем – 2 посевных аппаратоа.
Посевной аппарат: V=3 m3; H=3800 mm; D=2000 mm.
5. Расчет оборудования для приготовления питательной среды для производственного ферментера.
5.1. Объем среды, который необходимо приготовить, равен полезному объему ферментера (V1):
V1 = V x 0,7 = 50 х 0,7 = 35 м3,
где V – полный объем ферментера
0,7 – коэффициент заполнения.
5.2. Во время стерилизации среды происходит ее разбавление конденсатом (ориентировочно на 15-20%), в связи с этим, объем воды, используемый для приготовления среды (V2), должен быть уменьшен на 20% и составит:
V2 = V1 x 0,8 = 35 х 0,8 = 28 м3,
где V1 – полезный объем ферментера.
0,8 – коэффициент, учитывающий разбавление среды конденсатом.
Выбираем реакторы с мешалкой 32 м 3, 31,5 об/мин, диаметр 3200 мм, высота 8300 мм, 10 кВт. Устанавливаем 1реактор и 1 запасной.
5.4. Стерилизация питательной среды в установке непрерывной стерилизации (УНС)
5.4.1. Количество среды, поступающей на стерилизацию в сутки (Q8):
Q8 =V2 = 28 м3
Время стерилизации среды не должно превышать 3 ч. В соответствии с этим, производительность (q1) УНС должна составлять:
Q8
q1 = ------- = 28 / 3 = 9,3 м3/ ч
Общее время занятости УНС состоит из времени на стерилизацию среды и времени подготовки УНС к работе.
Время подготовки УНС складывается из:
Мойки – 1 ч
Ревизии арматуры – 1,5 ч
Проверки на герметичность – 1,0 ч
Стерилизации УНС – 1,5 ч
Устанавливают УНС нужной производительности и 1 запасную.
Техническая характеристика стерилизационной установки:
Время подготовки УНС складывается из:
Мойки – 1 час;
Ревизии арматуры – 1,5часа;
Проверки на герметичность – 1,0 час;
Стерилизации УНС – 1,5 часа;
τобщ=2 +5 = 7ч
Производительность, м3/ч 9.3
Время нахождения среды в нагревателе, с 4,4
Расход пара, кг/ч 657
Разбавление среды конденсатом, % 20
Нагреватель:
Объем, м3 0,045
Высота, мм 400
Диаметр, мм 235
Выдерживатель (трубчатого типа):
Тип выдерживателя змеевик
Диаметр труб, мм 225х8
Длина, м 3
Длина труб, м 20,85
Количество витков 7
Средняя скорость среды в выдерживателе, м/мин 1,39
Охладитель (труба в трубе):
Тип теплообменника для охлаждения среды труба в трубе
Площадь охлаждения, м2 4,5
Длина труб, мм 2140
Высота, мм 1350
Ширина, мм 535
Диаметр труб, мм 76/88, 133/125
Принимаем к установке 1 УНС
6. Сборники культуральной жидкости
Количество культуральной жидкости в сутки 21,4 м3
Необходимый объем сборников при коэффициенте заполнения – 0,8.
Q2
Q9 = ----- = 21,4 / 0,8 = 26,75 м3,
0,8
где Q2 – количество к.ж. в сутки, м3
0,8 – коэффициент заполнения
Выбираем сборник с необходимым полезным объемом и рассчитываем их количество.
Количество сборников:
Q9
n2 = ---------- = 26,75 / 30 = 0,89 (1 сборник),
Vп
где Q9 –необходимый объем сборников к.ж.
Vп – полезный объем сборника.
Принимаем 1 сборник и один запасной. Всего сборников культуральной жидкости 2 штуки.
Сборник: V=25m3; H=3800mm, D=3000mm.
7. Отделение мицелия
7.1. На отделение поступает 21,4 м3/сутки.
Фильтрующее оборудование выбираем по поверхности фильтрации.
Q2
S = ---------- = 21,4 / (0,5 х 20) = 2,14 м2
g1 х t6
где S – необходимая поверхность фильтрации, м2
Q2 – количество культуральной жидкости в сутки, м3
g1 – скорость фильтрации;
t6 – время работы фильтра – 20 часов (может быть 22 ч).
Принимаем к установке фильтр БОК-3-1.75: Поверхность фильтрования 3м3 и один запасной.
7.2. Сборник фильтрата культуральной жидкости.
Количество фильтрата (Q10) с учетом выхода по объему «k» %:
Q10 = Q2 x k = 21,4 х 0,99 = 21,2 м3,
где Q2 – количество культуральной жидкости в сутки, м3
k - коэффициент, учитывающий выход фильтрата на стадии.
Выбираем 1 сборник цилиндрический со сферическим днищем и рубашкой для охлаждения обьёмом 25 м3 и 1 запасной.
8. Расчет количества пеногасителя
Vпен = Q2 x 0.5 л/м3 = 21,4 х 0,5 = 10,7 литра/сутки (0,0107 м3)
9. Расчет расхода воздуха
Воздух расходуется в количестве 1 м3/м3 среды в минуту.
На 21.4 м3 будет расходоваться 21,4 м3/мин (0,36 м / сек, 1284м/час или 30816 м3/сут)
Расчёт насосов
1. Насос для перекачки питательной среды из реактора-смесителя в промежуточную ёмкость
Q11= Q / t = 28 / 2 = 14 м3/ч
Q1 – количество продукта, которое необходимо перекачать.
t - время работы оборудования
Такой же насос ставим для закачки питательной среды в ферментёр
2. Насос для подачи посевного материала в ферментёр
Q12= 1.75 / 2 = 0.875 м3/ч
3. Насос для перекачки к.ж. из ферментера в сборники
Q13 = 21,4 / 2 = 10,7 м3/ч
4. Насос для подачи фильтрата культуральной жидкости в сборники
Q14 = 21,2 / 2 = 10,6 м3/ч