THIẾT BỊ PHÂN CHIA CÁC DUNG DỊCH CỦA CÁC CHẤT HOẠT HỐ SINH HỌC BẰNG MÀNG MỎNG
12.2.CÁC THIẾT BỊ SIÊU LỌC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CƠNG NGHIỆP
12.2.1. Cấu tạo
Quá trình siêu lọc được thực hiện trong khối màng dạng khung phẳng. Diện tích bề mặt làm việc của mỗi khối 10 ÷ 12 m2.
Khối siêu lọc (hình 12.5) gồm vỏ hộp 3, trong đĩ xếp các túi chứa bộ lọc phẳng 5, được phân cách lẫn nhau giữa các đệm cĩ hình dạng đặc biệt 4. Khe rãnh cĩ chiều sâu 1,0 ÷ 1,5 mm được tạo ra giữa các cặp nối của bộ lọc. Dung dịch được cơ chảy qua các rãnh. Để ngăn ngừa sự xê dịch của túi khi hoạt động thường dùng các chi tiết định vị 2, các gờ của các bộ lọc và các đệm phân chia được tì vào đĩ. Túi được bít kín trong hộp nhờ nắp trên 1. Nắp trước 8 cĩ lắp các đoạn ống để nạp dung dịch ban đầu và tháo chất cơ đặc được cố định bởi các chốt 6 qua lớp đệm kín 7 từ phía mặt
mút của máy. Đoạn ống để tháo chất thấm được bố trí ở phía sườn của máy.
Bộ lọc gồm bản trụ bằng polypropilen cĩ dạng hình vuơng, ở hai phía tấm cĩ các rãnh khía dọc, ngang với chiều sâu 0,3 mm. Dùng vải capron cĩ số sàng No 32 - 49 để bọc kín bản. Đặt màng lựa chọn ở trên, sao cho phủ kín một mặt mút của bộ lọc, chất thấm được tháo ra qua ba bộ lọc hở cịn lại.
Dung dịch ban đầu
Chất lọc Chất lọc
Hình 12.5. Khối siêu lọc
Máy vi lọc gồm 20 ÷ 25 bộ lọc và 20 ÷ 24 màng xenluloza axetat. Cĩ thể sử dụng polystrirol, thuỷ tinh hữu cơ... làm bản trụ.
Paronit (caosu amiăng), caosu và relin cĩ bề dày khác nhau được sử dụng làm lớp đệm.
Máy siêu lọc cĩ các ưu điểm sau: độ kín, sự gia cố an tồn các bộ lọc và các đệm phân cách và một lượng chi tiết khơng đáng kể tháo được.
Nhược điểm là khối lượng lao động lắp ráp và tháo dỡ máy lớn.
Máy siêu lọc (hình 12.6) hoạt động như sau: dung dịch tiệt trùng ban đầu từ thùng chứa 1 qua bộ lọc vi khuẩn 2 và bộ lọc sơ bộ 5 rồi dùng bơm 3 đẩy vào vịng tuần hồn kín. Vịng tuần hồn gồm bơm tuần hồn 6, bộ trao đổi nhiệt 7 và bốn bộ siêu lọc 8. Sau khi bơm, dung dịch được phân bổ thành hai dịng song song. Mỗi dịng chảy qua hai bộ lọc nối liên tiếp nhau, và sau đĩ chúng kết hợp lại thành dịng chung để vào bộ trao đổi nhiệt. Áp suất làm việc trong hệ được điều chỉnh bằng van. Nhiệt độ của dung dịch được giữ ổn định trong giới hạn 100C nhờ bộ trao đổi nhiệt. Chất thấm chứa các dung dịch các chất thấp phân tử vào thùng chứa 9, cịn chất cơ sau khi tuần hồn nhiều lần đến một mức nhất định thì đưa vào thùng thu nhận chất cơ 10. Việc nối liên tiếp các đường song song của các bộ vi lọc cho phép thay đổi các thiết bị trong qúa trình hoạt động và làm thuận tiện cho thao tác. Để ngăn ngừa sự xâm nhập các vi sinh vật lạ vào hệ siêu lọc, thường trang bị thêm bơm tuần hồn cĩ đệm hai mặt mút. Bơm tuần hồn 11 đẩy nước tiệt trùng từ thùng chứa vào đệm. Sau các bơm thường lắp các bộ chống rung để san bằng xung động của dung dịch. Trên các đường xả chất cơ và chất thấm lắp đặt các lưu lượng kế kiểu con quay, cịn đoạn thơng ra ngồi khơng khí cĩ các bộ lọc vi khuẩn.
Khi kết thúc quá trình các bộ vi lọc, các thùng chứa đều được rửa bằng nước và xác định hàm lượng enzim trong nước rửa. Enzim được trích ra từ nước rửa trong chu kỳ cơ tiếp theo.
Dùng dung dịch 1% monocloamin hay chất sát trùng khác để tiệt trùng thiết bị trong thời gian 15 ÷ 20 phút, sau đĩ rửa bằng nước tiệt trùng trong vịng 30 ÷ 40 phút, tiếp theo chu kỳ cơng nghệ được lặp lại.
Thiết bị vi lọc tự động liên tục cĩ năng suất cao (hình 12.7) được sử dụng trong sản xuất lớn các loại chế phẩm enzim và các chế phẩm hoạt hố sinh học khác.
Thiết bị gồm 18 bộ vi lọc 4 với diện tích bề mặt hoạt động 180 m2. Các bộ được nhĩm hố thành ba mức cơ nối nhau liên tục. Mỗi mức là một vịng tuần hồn kín, ngồi các bộ vi lọc tham gia vào vịng tuần hồn cịn cĩ bơm 2 và bộ trao đổi nhiệt 3.
254
Hình 12.6. Máy siêu lọc:
1- Thùng chứa dung dịch ban đầu; 2- Bộ lọc vi khuẩn; 3- Bơm nạp dung dịch; 4- Bộ chống rung; 5- Bộ lọc sơ bộ; 6- Bơm tuần hồn; 7- Bộ trao đổi nhiệt; 8- Khối vi lọc; 9- Thùng chứa chất lọc; 10- Thùng chứa chất cơ; 11- Bơm; 12 - Thùng chứa nước tiệt trùng
Trong mỗi mức, chất lỏng được cơ qua ba bộ liên tục.
Ở mức đầu cĩ ba dịng song song nhau, mức hai − hai và ở mức ba − một. Dung dịch từ mức đầu váo mức hai và sau đĩ vào mức ba, các chất thấp phân tử được lọc liên tục. Hệ phân bổ dịng như thế cho phép đạt tốc độ chuyển động của chất lỏng trong các rãnh đến 2 m/s, giảm bớt sức cản thuỷ lực và tiêu thụ năng lượng tối thiểu.
Hình 12.7. Máy vi lọc Vào khí quyển Nước tiệt trùng 3 4 5 4 11 Chất lọc Dung dịch ban đầu Chất cơ Vào khí quyển 12 Chất sát trùng 6 Vào khí quyển Hơi Nước Hơi Vào khí quyển Dung dịch enzim Chất lọc Chất cơ Nước
Trong tiến trình vận hành lượng chất thấm theo các mức độ của hệ được giảm xuống, cịn mức độ cơ tăng lên. Lượng chất thấm cơ bản nhận được ở mức đầu tiên, nhỏ hơn - ở mức hai và cịn nhỏ hơn nữa ở mức thứ ba, cho nên diện tích bề mặt lọc ở mức đầu là 90, ở mức hai - 60 và ở mức ba - 30m2. Dung dịch đầu được đẩy vào hệ thuỷ lực của máy từ thùng chứa 5 nhờ bơm định lượng 1 cĩ áp suất 0,6 MPa.
Máy vi lọc được trang bị hệ tự động điều chỉnh quan hệ giữa tiêu hao chất thấm và chất cơ, cho phép liên tục điều chỉnh mẫu chất cơ (phụ thuộc vào số lần tuần hồn và lượng enzim đã thu nhận được).
Thiết bị cũng được trang bị các dung lượng để chứa dung dịch sát trùng 7 và nước tiệt trùng 8, trang bị hệ nạp nước vào các bộ vi lọc trong thời gian ngừng nạp dung dịch (để bảo giữ màng xenluloza axetat) . Khơng khí thải ra khỏi hệ được làm sạch trong các bộ lọc vi khuẩn 6.
Năng suất của thiết bị là 1800 l/h.
Khĩ khăn cho việc thay thế các màng lựa chọn sau khi lọc là nhược điểm chính của các thiết bị siêu lọc.
Bảng 12.2. Đặc điểm kỹ thuật của các thiết bị siêu lọc
Các chỉ số YKΦ - 40 YKΦ - 180
Năng suất (1) tính theo dung dịch ban đầu, m3/h
Sốï lần cơ tính theo thể tích
Diện tích bề mặt của các màng, m2 Nhiệt độ lớn nhất, 0C
Aïp suất làm việc, MPa Phạm vi pH (2)
Cơng suất, kW
Cơng suất đơn vị, kW/m2 Kích thước cơ bản Khối lượng, kg 0,45 10 và hơn 40 50 0,6 5 ÷ 8 15 0,37 2150×900×2800 1800 2,0 10 và hơn 180 50 0,6 5 ÷ 8 122 0,68 10200×5300×2800 9700
Ghi chú: (1) Năng suất phụ thuộc vào các thơng số các màng được sử dụng và các tính chất các chất lỏng đem cơ.
(2) Khi sử dụng các màng cĩ nhãn hiệu YAM bằng xenluloza axetat.