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第四章生物工程工厂能源与动力设备第一节生物工程工厂供水设备一、用水质量分级二、生物工业的用水质量要求三、水处理系统及设备如何评价水质？两因素：①微生物污染；②化学杂质工业用水质量分级①普通水②来自城市公用供水系统的自来水③脱盐软化水④蒸馏水。一、用水质量分级二、生物工业的用水质量要求三、水处理系统及设备1、水的过滤水的过滤作用机理水过滤是一系列不同过程的综合效应，包括筛滤、深层过滤和静电吸附常用水的过滤装置砂滤棒过滤器活性炭过滤器中空纤维超滤装置砂滤棒过滤器过滤器分上下二层，中间置放隔水板一块。隔水板即是固定滤棒的装置，又起液体过滤前后分界作用。砂滤棒（又称砂芯）系选用多孔陶瓷原料经高温烧结而成。棒身具有许多细微孔，是过滤器发挥过滤作用的主体部分，未经处理的原水经过滤棒本身透过达到过滤澄清的目的。活性炭过滤器活性微孔径为2～5nm；利用活性炭的表面吸附和机械过滤作用除去水中的杂质，常用于离子交换法和电渗析法的前处理。活性炭过滤器运行一段时间后，因截污量过多，暂时失去活性，需反洗再生，其步骤为：①反洗。清水以8～10l/(m2s)的反洗强度从底部进入，反洗时间15～20min。②蒸汽吹洗。从底部通入0.3MPa饱和蒸汽吹洗15～20min。③淋洗。用6%～8%NaOH溶液（40℃）从顶部通入洗涤。洗涤量为活性炭体积的1.2～1.5倍。④正洗。原水至顶部通入，冲洗至出水符合规定水质要求。中空纤维超滤装置利用反渗透原理，截留水中盐类、颗粒、胶体、细菌及有机物，达到分子级过滤。2、水的软化及脱盐离子交换装置电渗析装置离子交换装置固定床离子交换装置水处理中最简单的方法是采用固定床，即将离子交换树脂装填于管柱式容器中，形成固定的树脂层。操作时，交换、反洗、再生、清洗四个过程间歇反复地在同一装置中进行，而离子交换树脂本身不移动，也不流动。有单床、多床、混合床、多层床缺点是树脂用量多而利用率低，操作不连续。连续离子交换装置为提高树脂利用率，20世纪60年代出现了连续式离子交换装置，有移动床和流动床两种。流动床是完全连续工作的，它在进行交换的同时不断从交换塔内向外输送失效的交换树脂，且又不断向交换塔内输送再生后的树脂。其缺点是交换树脂磨损较大，耗电量较多。1－交换塔；2－清洗塔；3－再生塔移动床离子交换装置电渗析装置阳膜阴膜利用阴、阳离子交换膜对水中离子具有选择性和透过性的特点。在外加直流电场的作用下，使原水中阴、阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜迁移，从而达到除盐的目的。电渗析器结构电渗析器有立式和卧式两种。由离子交换膜、隔板、电极、极框、压紧装置等组成。卧式电渗析器装置1-阳极室2-导水板3-压紧框4-膜堆5-阴极室6-压滤机式锁紧装置立式电渗透装置3、水的杀菌氯杀菌常用的氯杀菌剂有活性二氧化氯、漂白粉和次氯酸钠水的杀菌方法很多，目前常用氯、臭氧及紫外线杀菌二氧化氯是最理想的消毒剂（最高级的消毒剂AI-WHO）其活力是其他氯系列杀菌剂的2-5倍,是氯气的2.6倍。二氧化氯发生器臭氧杀菌空气空压机去雾器两级冷却器硅胶吸湿器分子筛吸湿器过滤器臭氧发生器臭氧臭氧杀菌流程1-空气净化降温干燥器2-臭氧发生器3-变压器4-喷射器5-消毒水池臭氧发生器成套设备紫外线杀菌波长为200～295nm的紫外线有杀菌能力四、供水系统设备水源选择：地下水、城市水源取水方式：大口井、深井供水系统：供水方式：直流供水、循环供水、连续供水自来水供水系统：地下水供水系统供水系统远程监控：第二节生物工程工厂供电设备车间设备第三节发酵工厂洁净蒸汽系统设备发酵工厂洁净蒸汽的工艺要求蒸汽压力稳定，以保证热加工过程的稳定性，通过稳压阀和缓冲罐来实现；蒸汽应维持一定的干度；保持蒸汽流量稳定，且含有较少的不凝性气体，以提高蒸汽的热效率。蒸汽分类：低压蒸汽：小于1.5Mp中压蒸汽：1.5Mp-6.0Mp高压蒸汽：大于6.0Mp工厂实际需要：0.7Mp或0.2-0.3Mp蒸汽系统设备锅炉工作原理燃油燃气蒸汽锅炉-普通蒸汽(≤0.4Mpa)热电厂-低压蒸汽（1.5Mpa）蒸汽减压阀(1.0Mpa-0.4Mpa)压缩式制冷循环实质上是一种逆向卡诺循环，制冷过程包括压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个阶段，。系统中的制冷剂饱和蒸汽被压缩机吸入压缩，成为液体放出热量。液体制冷剂经膨胀阀，压力降低，部分液体吸热汽化，使制冷剂温度降低，低温液体进入蒸发器吸收周围介质热量而汽化，气体再进入压缩机被压缩，完成一个循环过程。为了使整个系统稳定循环，设置油分离器、贮存罐、液氨分离器等附属设备单级压缩制冷循环第四节制冷系统设备一、蒸汽压缩式制冷循环：液体气化吸热—制冷一般冷却：-100℃以上深度制冷：-100℃以下制冷剂目前常用的制冷剂有氨和几种氟利昂。载冷剂采用间接冷却方法进行制冷所用的低温介质称为载冷剂。常用载冷剂有氯化钠、氯化钙水溶液、酒精和乙二醇等。二、制冷系统设备1、制冷压缩机活塞式压缩机工作原理图1-上盖2-排气阀门3-样盖4-水套5-吸气阀门6-活塞环7-活塞8-连杆体积型制冷压缩机有活塞式、滑片式和螺杆式。其中以活塞式制冷压缩机较多见压缩机的进气活门装在活塞的顶部，利用曲轴连杆使活塞上下运动。当活塞向下运动时，装在安全板上的排气活门关闭，汽缸内的压力减小，其压力较吸器管中的压力为低，则吸气阀门被打开，低压管中的氨气进入汽缸中。2、冷凝器冷凝器的作用是使高温高压过热气体冷却，冷凝成高压氨液，并将热量传递给周围介质。冷凝器有：卧式冷凝器立式冷凝器套管式冷凝器外喷淋蛇管冷凝器等。氨立式壳管式冷凝器3、膨胀阀与蒸发器膨胀阀又称节流阀，高压液氨通过膨胀阀，压力急剧下降，体积迅速膨胀，汽化吸热，使其本身的温度降低到需要的低温，再送入蒸发器。常用的手动阀有针形阀（公称直径较小）和V形缺口阀（公称直径较大）两种蒸发器立管式蒸发器如图示，分别由2～8个单位蒸发器组成，每个单位蒸发器由上下两支水平总管、中间焊接许多直立短管制成，有10、15、20m2及40m2等几种蒸发面积。整个蒸发器有输液总管、回气总管、氨液分离器、集油器及远距离液面指示器等接头。蒸发器里装有搅拌器以维持流速，使载冷剂在箱内循环。水箱下部有排水管，底及四周有绝热层。立管式蒸发器4、油氨分离器油氨分离器的作用是除去压缩后氨气中携带的油雾。油雾分离器有：洗涤式填料式离心式等几种。油氨分离器5、储氨罐贮存和供应自冷系统的液氨！6、气液分离器气液分离器的作用是维持压缩机的干冲程，同时将送入冷却排管（蒸发器）液体内的气体分出，以提高制冷效率。立式氨液分离器卧式氨液分离器7、中间冷却器作用是冷却低压级压缩机所排出的过热蒸汽，使过热蒸汽冷却到中压下的饱和气体状态。还可借中间冷却器内氨液与盘管的热交换，使去冷却设备的氨液在膨胀阀之前得到过冷。中间冷却器8、水冷却装置作用是冷却由氨冷凝器排出的循环水。水冷却装置有三种类型：喷水池自然通风冷却塔机械通风冷却塔点波式填料冷却塔喷淋冷却塔（常温-风冷）发酵罐冷冻机组（低温-制冷剂）常温和低温冷却水系统设备本章小结1.常用水的过滤装置有哪些类型?2.水的软化及脱盐有哪些？3.水的杀菌方法和设备有哪些？4.了解供水和供电系统基本组成。5.制冷系统设备主要有哪些？