专利名称：一种尾气回用好氧生物发酵罐的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种尾气回用好氧生物发酵罐，特别涉及气液两相混合 搅拌装置，属流体混合反应装置领域。
背景技术：
在好氧生物反应中，用于好氧微生物培养的发酵罐的常规结构包
括罐体、人孔、机械搅拌装置(根据需要设置)、挡板、換热装置(内 盘管或外半管)、压缩空气进气管、压缩空气进气管末端的空气分布器、 排气管以及其它工艺物料管口等。在发酵过程中的氧的传递是通过如下 过程实现的富含微生物的发酵液盛装在无菌、密闭的发酵罐中，经过 无菌处理的压缩空气从发酵罐底部的逬气管鼓入，通过空气分布器的初 级分散或迸一步经过机械搅拌装置的再次分散为细小的气泡，自下而上 的穿过发酵液层，在此过程中完成氧的气液传递后，汇集到发酵液面以 上，从发酵罐顶部的排气管排出。所排出的尾气具有如下特征
1、 较高的含氧量，由于氧气在水中的溶解度很低，即便在很好的 气液分散的情况下，所鼓入的新鲜压缩空气中的氧气的利用率仍然很 低，穿过发酵液后的尾气中的氧气含量一般在19-20%左右。
2、 低温，空气在穿过发酵液的过程中，进行了充分的热量传递， 使得尾气的温度基本等同于发酵液的溫度， 一般都低于新鲜压缩空气的
进气温度o3、 无菌，尾气在排至大气之前一直能保持良好的无菌状态。
4、 带压，在发酵过程中，为保持良好的无菌状态和较高的氧的溶解度， 一般都维持发酵液面以上0. 5-1Kgf/cm2左右的正压，此压力即为尾气在排出发酵罐前的压力。
因用于好氧发酵过程中的无菌压缩空气的制备成本很高， 一般在280-360元/Km3左右，而具备上述特征的尾气，在一次利用之后就直接外排，存在着极大程度的浪费。发明内容
本实用新型的目的在于克服已有技术中的不足，提供一种可将部分尾气回用，从而可减少新鲜空气用量的的尾气回用好氧发酵罐。
解决上述技术问题的技术方案是这种尾气回用好氧生物发酵罐，
包括发酵罐罐体，罐外设置換热装置，罐内设置挡板和搅拌装置，罐体
设置压缩空气进气管和空气分布器、排气管以及物料进出口，其特征在
于从发酵罐顶部发酵液面之上引出l-30根尾气回流管至发酵罐中下部
或底部，在尾气回流管上安装尾气回流驱动单元。
所述的尾气回用好氧生物发酵罐，所述的尾气回流驱动单元是安装
在尾气回流管上游的加压风机。
所述的尾气回用好氧生物发酵罐，所述的加压风机为离心式风机、
轴流式风机或罗茨风机，风机进风口、出风口连接在尾气回流管上游的
管道中。
所述的尾气回用好氧生物发酵罐，所述的尾气回流驱动单元是安装在尾气回流管下游的空气射流吸气器。所述的尾气回用好氧生物发酵罐，所述的空气射流吸气器是由压缩空气喷嘴、吸气室、吸气管口、混合管组成，其中压缩空气喷嘴入口端通过接管与压缩空气进气管相连，喷嘴出口伸入吸气室内并与混合管保持同轴，吸气管口开在吸气室的外缘上并与尾气回流管相连，混合管固接在发酵罐罐壁上，混合管的入口在罐外与吸气室相连，混合管的出口伸入发酵罐内。
所述的尾气回用好氧生物发酵罐，所述的空气射流吸气器的混合管后同轴安装下一级或多级混合管，在各级混合管中安装扰流片或静态混合元件。
所述的尾气回用好氧生物发酵罐，所述的空气射流吸气器整体安装在发酵罐的内部，其压縮空气喷嘴和吸气管口分别与引入发酵罐内的压缩空气进气管和尾气回流管相连接。
所述的尾气回用好氧生物发酵罐，所述的尾气回流驱动单元是安装在尾气回流管下游的自吸转子吸气器。
所述的尾气回用好氧生物发酵罐，所述的自吸转子吸气器由电机、磁力传动副、空心转子、吸气管、旋转腔室、射流排液管组成，电机固定在发酵罐体外壁上，通过磁力传动副驱动发酵罐内的空心转子旋转，吸气管下端固定在空心转子中央，上端在管外配装有旋转套，旋转套伸
入尾气回流管并与尾气回流管下管段旋转密封配合；在空心转子外围是
周向闭合的旋转腔室，在旋转腔室的外壁上开有若干通孔与旋转腔室外的射流排液管相连。
所述的尾气回用好氧生物发酵罐，所述的自吸转子吸气器在射流排液管后同轴安装下一级或多级排液管，在各级射流排液管中安装扰流片或静态混合元件。
本实用新型的技术进步效果表现在
1、 大量的尾气回用，减少了新鲜空气的用量，可大幅节约发酵动力成本。
2、 直接外排的尾气量减少，减小了外排尾气的环保处理压力，同吋，可以减少发酵过程中的蒸发量，增加发酵体积。
3、 发酵过程中所产生的泡沬伴随尾气进入尾气回流管，并在通过加压风机或吸气器吋被破碎，从而可以起到稳定液位和消泡的功能。
4、 吸气器在回吸尾气的同吋，增强了发酵罐底部的气液湍动与混合效果。
5、 结构简单，易于对普通好氧发酵罐的改造。
图1现有技术好氧发酵罐的结构示意图
图2发酵罐尾气回流驱动单元采用离心式加压风机结构示意图
图3发酵罐尾气回流驱动单元采用罐外安装空气射流吸气器结构示意图
图4发酵罐尾气回流驱动单元采用罐内安装空气射流吸气器结构示意图
图5发酵罐尾气回流驱动单元采用自吸转子吸气器吋的结构示意图
图6是图3或图4空气射流吸气器的单级混合器结构示意图
图7是图3或图4空气射流吸气器的两级混合器结构示意图
图8是图5自吸转子吸气器单级射流排液管结构示意图
图9是图8的俯视图图10是图5自吸转子吸气器两级射流排液管结构示意图图中
1、发酵罐罐体 2、人孔 3、搅拌装置 4、排气口5、空气分布器 6、物料进出口 7、压缩空气进气管 8、挡板9、換热装置 10、液体回流管 11、风机进风口 12、风机叶轮13、风机出风口 14、风机壳体 15、磁力传动副 16、风机电机17、尾气回流管 18、混合管 19、吸气管口 20、吸气室21 、压缩空气喷嘴 22 、射流排液管 23 、旋转腔室 24 、电机25、磁力传动副 26、空心转子 27、吸气管 28、二级混合管29、扰流片 30、固定支架 31、旋转套 32、二级射流排液管具体实施方式
图1为现有技术常规好氧发酵罐的结构示意图，包括发酵罐罐体1 、人孔2 、机械搅拌装置3 、挡板8 、換热装置9 、发酵罐底部的压缩空气进气管7、压縮空气进气管末端的空气分布器5 、发酵罐顶都的排气管4 、物料进出口6。
本实用新型的尾气回用好氧发酵罐的供氧过程如下，新鲜压缩空气从发酵罐底部鼓入，穿过发酵液完成气液传递后聚集在发酵罐的顶部发酵液面以上的空间，其中， 一部分通过排气管道排出， 一部分进入发酵罐顶部的尾气回流管在加压风机的推送或吸气器的抽吸作用下，回送至发酵罐的中下部或底部。为了防止回吸尾气中的二氧化碳含量过高而影响微生物生长，必须保证有一部分尾气从排气管道排出，排出和回吸的比例可通过在排气管道和尾气回流管道上安装调节阀门来实现。实施例1 :
图2为本实用新型尾气回流驱动单元采用加压风机吋的结构示意图，包括罐体、人孔、机械搅拌装置、挡板、換热装置、发酵罐底部的压缩空气进气管、压缩空气进气管末端的空气分布器、发酵罐顶部的排气管、物料进出管口，从发酵罐顶部发酵液面之上向发酵罐底部引出一支或几支尾气回流管17，尾气回流管上游安装离心式加压风机，离心式
加压风机的进风口 11和出风口 13连接在尾气回流管17中，为保证加压风室的洁)争，采用与电机16连接的磁力传动副15驱动风机叶轮12旋转，加压风室底部引出液体回流管10返回发酵罐内，加压风机还可以是轴流式风机或罗茨风机。实施例2:
图3为采用空气射流吸气器在发酵罐外安装吋的本实用新型结构示意图，包括罐体、人孔、机械搅拌装置、挡板、換热装置、发酵罐底部的压縮空气进气管、压缩空气进气管末端的空气分布器、发酵罐顶部的排气管、物料进出管口，另外，从发酵罐顶部发酵液面之上引出一支或几支尾气回流管17,尾气回流管17向下延伸与安装在罐体下部的空气射流吸气器的吸气管口 19连接，空气射流吸气器的结构如图6所示，由压缩空气喷嘴21、吸气室20、吸气管口 19、混合管18组成，其中压缩空气喷嘴21入口通过连接管与压縮空气进气管7相连，喷嘴21出口伸入吸气室20内并与混合管18保持同轴，吸气管口 19开在吸气室20的外缘上并与尾气回流管17相连，混合管18固接在发酵罐壁上，混合管18的入口在罐外与吸气室20相连，混合管18的出口伸入发酵罐内。当空气射流吸气器工作时，部分压缩空气通过连接管进入压缩空气喷嘴
21,高速从喷嘴21射出，在吸气室20内形成负压，通过吸气管口 19将尾气回流管17中的有一定余压的尾气吸入，二者共同进入混合管18,在发酵罐内从混合管18的出口喷出，直接喷入发酵液或巻吸周围的发酵液进入下一级混合管进一步强化混合后喷入发酵液中。
空气射流吸气器也可采用图7所示结构，与图6的区别在于，在混合管18后可通过固定支架30同轴安装第二级混合管28,为强化混合在第二级混合管中安装扰流片29。实施例3 :
图4为采用空气射流吸气器在发酵罐内安装吋的本实用新型结构示意图，与图3的区别在于，空气射流吸气器整体安装在发酵罐体的内部，其压缩空气喷嘴21和吸气管口 19分别与引入发酵罐内的压缩空气进气管7和尾气回流管17相连接。实施例4
图5为采用自吸转子吸气器吋的本实用新型结构示意图，包括罐体、人孔、机械搅拌装置、挡板、換热装置、发酵罐底部的压缩空气进气管□、压缩空气进气管口末端的空气分布器、发酵罐顶部的排气管、物料进出管口，另外，从发酵罐顶部发酵液面之上引出一支或几支尾气回流管17，尾气回流管17向下延伸与安装在罐体下部的自吸转子吸气器的吸气管27连接，自吸转子吸气器的结构如图8、 9所示，由电机24、磁力传动副25、空心转子26、吸气管27、旋转腔室23、射流排液管22组成，电机24固定在发酵罐下封头上，通过磁力传动副25驱动发酵罐内的空心转子26旋转，空心转子采用图9所示的六叶空心结构，吸气
管27中间设置有一段弹性软金属管，两端为刚性管道，吸气管27下端固定在空心转子26上，吸气管27上端在管外配装有一定高度的聚四氟乙烯旋转套31,聚四氟乙烯旋转套伸入尾气回流管17并与尾气回流管下管段旋转密封配合，在空心转子外围是周向闭合的旋转腔室23,在旋转腔室的外壁上开有多个通孔与分别旋转腔室外的多个射流排液管22相连。当自吸转子吸气器工作吋，由电机24通过磁力传动副25带动空心转子26在旋转腔室23内高速旋转，从而产生负压，将尾气回流管17中的发酵尾气通过吸气管27吸入旋转腔室23,在旋转腔室内与发酵液充分混合后，从射流排液管22喷射而出直接喷入发酵液或巻吸周围的发酵液进入下一级射流排液管32进一步强化混合后喷入发酵液中。
自吸转子吸气器也可以采用如图IO所示结构，与图8的区别在于，在射流排液管22后可通过固定支架30同轴安装第二级射流排液管32。
上述实施例中可以根据需要在尾气回流管道加装去除二氧化碳装
上述关于尾气回用好氧生物发酵罐的描述仅作为本实用新型几种技术方案提出，不作为对其结构的单一限制条件。
权利要求1、一种尾气回用好氧生物发酵罐，包括发酵罐罐体(1)，罐外设置换热装置(9)，罐内设置挡板(8)、搅拌装置(3)，罐体设置压缩空气进气管(7)和空气分布器(5)、排气管(4)以及物料进出口(6)，其特征在于从发酵罐顶部发酵液面之上引出1-30根尾气回流管(17)至发酵罐中下部或底部，在尾气回流管上安装尾气回流驱动单元。
2、 根据权利要求1所述的尾气回用好氧生物发酵罐，其特征在于所述的尾气回流驱动单元是安装在尾气回流管上游的加压风机。
3、 根据杈利要求2所述的尾气回用好氧生物发酵罐，其特征在于所述的加压风机为离心式风机、轴流式风机或罗茨风机，风机迸风口、 出风口连接在尾气回流管上游的管道中。
4、 根据权利要求1所述的尾气回用好氧生物发酵罐，其特征在于所述的尾气回流驱动单元是安装在尾气回流管下游的空气射流吸气器。
5、 根据权利要求4所述的尾气回用好氧生物发酵罐，其特征在于所述的空气射流吸气器是由压缩空气喷嘴(21)、吸气室(20)、吸气管 □ (19)、混合管(18)组成，其中压缩空气喷嘴(21)入口端通过接管 与压缩空气进气管(7)相连，喷嘴出口伸入吸气室(20)内并与混合 管(18)保持同轴，吸气管口 (19)开在吸气室的外缘上并与尾气回流 管(17)相连，混合管(18)固接在发酵罐罐壁上，混合管的入口在罐 外与吸气室相连，混合管的出口伸入发酵罐内。
6、 根据权利要求5所述的尾气回用好氧生物发酵罐，其特征在于所述的空气射流吸气器的混合管后同轴安装下一级或多级混合管，在各级混合管(18 、 28)中安装扰流片(29)或静态混合元件。
7、 根据杈利要求5所述的尾气回用好氧生物发酵罐，其特征在于 所述的空气射流吸气器整体安装在发酵罐的内部，其压缩空气喷嘴(21) 和吸气管口 (19)分别与引入发酵罐内的压缩空气迸气管(7)和尾气回流 管(17)相连接。
8、 根据杈利要求1所述的尾气回用好氧生物发酵罐，其特征在于所述的尾气回流驱动单元是安装在尾气回流管下游的自吸转子吸气器。
9、 根据权利要求8所述的尾气回用好氧生物发酵罐，其特征在于 所述的自吸转子吸气器由电机(24)、磁力传动副(25)、空心转子(26)、 吸气管(27)、旋转腔室(23)、射流排液管(22)组成，电机(24)固 定在发酵罐体(1)外壁上，通过磁力传动副(25)驱动发酵罐内的空心 转子(26)旋转，吸气管(27)下端固定在空心转子(26)中央，上端在 管外配装有旋转套(31),旋转套伸入尾气回流管(17)并与尾气回流 管下管段旋转密封配合；在空心转子外围是周向闭合的旋转腔室(23), 在旋转腔室的外壁上开有若干通孔与旋转腔室外的射流排液管(22)相 连。
10、 根据杈利要求9所述的尾气回用好氧生物发酵罐，其特征在于' 所述的自吸转子吸气器在射流排液管后同轴安装下一级或多级排液管， 在各级射流排液管(22、 32)中安装扰流片(29)或静态混合元件。
专利摘要本实用新型提供一种尾气回用好氧生物发酵罐，包括反应罐体，罐外设置换热装置，罐内设置挡板、搅拌装置，罐体设置压缩空气进气管和空气分布器、排气管以及物料进出口，其特征在于从发酵罐顶部发酵液面之上引出1-30根尾气回流管至发酵罐中下部或底部，在尾气回流管上安装尾气回流驱动单元。本实用新型可实现部分尾气回用，减小外排尾气的环保处理压力；减少发酵过程中新鲜空气的用量，可大幅节约发酵动力成本，减少发酵过程中的蒸发量，增加发酵体积，本实用新型结构简单，易于对普通好氧发酵罐的改造。
文档编号C12M1/04GK201276562SQ200820106239
公开日2009年7月22日 申请日期2008年10月22日 优先权日2008年10月22日
发明者欣 季, 民 方 申请人:民 方