Пристрій для виробництва бактерійної біомаси в реакційному об’ємі

Реферат: Пристрій для виробництва бактерійної біомаси в реакційному об'ємі містить біореактор з трубопроводом для подачі морської води та трубопроводом для видалення відпрацьованої води, до біореактора приєднані ємність з вуглецевим газом для живлення бактерій, пристрій для подачі повітря, вузли для завантаження біореактора субстратом та для розвантаження біомаси з біореактора. Пристрій розташовано на платформі на поверхні моря або на березі моря та містить сполучений з біореактором накопичувач води з сірководнем, до якого приєднаний трубопровід для подачі морської води, збагаченої сірководнем, що має довжину, при якій нижній його зріз досягає глибини залягання сірководню з концентрацією не менше ніж -3 7·10 л/л. На нижньому зрізі цей трубопровід має клапан, для його перекриття та відкриття. Трубопровід для видалення відпрацьованої води має довжину, при якій нижній його зріз -3 розташований на глибині, де сірководень має концентрацію не більше ніж 1,4·10 л/л. UA 118172 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА БАКТЕРІЙНОЇ БІОМАСИ В РЕАКЦІЙНОМУ ОБ'ЄМІ UA 118172 U UA 118172 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі біохімічних процесів виробництва біомаси, зокрема біомаси сірчаних бактерій, наприклад аеробних нитчастих бактерій сімейств Beggiatoaceae, родів Thiotrix або Beggiatoe, що вирощується в збагачених сірководнем шарах водоймищ або морів та може використовуватися для подальшої переробки біомаси в паливний продукт або в інші продукти хімічної, фармацевтичної та харчової галузей. Така бактерійна біомаса цінна і іншими властивостями. Зокрема, дуже актуально на теперішній час отримання целюлози, паперової пульпи і паперу при використанні бактерійної біомаси замість сировини рослинного походження. Особливий інтерес виробництво бактерійної біомаси представляє на базі "сірководневої зони" Чорного моря. Відомий пристрій [1] для виробництва бактерійної біомаси в реакційному об'ємі, містить біореактор, в який здійснюють одноразове завантаження живильного середовища, ємності для живлення біомаси, інокуляції живильного середовища посівним матеріалом, культивування його при кисневій лімітації при збалансованому харчуванні з кінцевою витратою компонентів середовища в реакційному об'ємі. Недоліком такого пристрою є те, що відходи метаболізму бактерій не виводяться з біореактора та пригнічують швидкість росту біомаси. Також, виробництво біомаси є дорогим через необхідність використання дорогого живильного середовища, що включає велику кількість глюкози як джерело вуглецю. Відомий пристрій, описаний в способі [2] виробництва бактерійної біомаси в реакційному об'ємі. Цей пристрій прийнято як найближчий аналог. Він містить біореактор з трубопроводом для подачі морської води та трубопроводом для виділення відпрацьованої води. Біореактор розташовано в морі на глибині, де концентрація сірководню є достатньою для виробництва бактерійної біомаси. До біореактора приєднані ємність з вуглецевим газом для живлення бактерій, пристрій для подачі кисню, накопичувач води з сірководнем, пристрій підйому та спуску біореактора, вузли для завантаження біореактора субстратом та для розвантаження біомаси з біореактора. Збалансованим з сірководнем харчуванням для цих бактерій є вуглецевий газ, як джерело вуглецю, окислювач (кисень з оточуючого повітря), мінеральні солі макро- і мікроелементів (N, P, Mg, Ca та ін.), що містяться в морській воді. Проте, розташування біореактора на глибині моря призводить до використання додаткових вузлів спуску на глибину та підйому його на поверхню моря для перезавантаження біомаси, що значно ускладнює та здорожує конструкцію пристрою та виробництво біомаси. Задача, на вирішення якої направлена корисна модель, полягає в удосконаленні пристрою для виробництва бактерійної біомаси. Таке вдосконалення повинно спростити та здешевити виробництво бактерійної біомаси. Задача повинна вирішуватися шляхом конструктивних змін пристрою, які дозволять розташовувати його на поверхні або на березі моря. Поставлена задача вирішується в пристрої для виробництва бактерійної біомаси в реакційному об'ємі, що містить біореактор з трубопроводом для подачі морської води та трубопроводом для виділення відпрацьованої води. До біореактора приєднані ємність з вуглецевим газом для живлення бактерій, пристрій для подачі повітря, вузли для завантаження біореактора субстратом та для розвантаження біомаси з біореактора, згідно з корисною моделлю, пристрій розташовано на платформі на поверхні моря або на березі моря та містить сполучений з біореактором накопичувач води з сірководнем, до якого приєднаний трубопровід для подачі морської води збагаченої сірководнем, який має довжину при якій нижній його зріз . -3 досягає глибини залягання сірководню з концентрацією не менше ніж 7 10 л/л, на нижньому зрізі цей трубопровід має клапан, для його перекриття та відкриття, трубопровід для видалення відпрацьованої води має довжину при якій нижній його зріз розташований на глибині, де . -3 сірководень має концентрацію не більше ніж 1,4 10 л/л. Пристрій для виробництва бактерійної біомаси в реакційному об'ємі може містити генератор електричної енергії для вироблення електричної енергії та живлення вузлів пристрою. Генератор розташований на платформі та працює при спалюванні сірководню, що накопичується у газоподібному стані в газозбірнику накопичувача води з сірководнем. Завдяки вищеописаним відмітним особливостям спрощується та здешевлюється виробництво бактерійної біомаси. Суть корисної моделі пояснюється графічним матеріалом. На кресленні зображено запропонований пристрій для виробництва бактерійної біомаси, розташований на платформі на поверхні моря. Пристрій містить біореактор 1 з трубопроводом для подачі морської води 2 та трубопроводом для виділення відпрацьованої води 3. Біореактор 1 розташований на морській платформі 4. На платформі 4 розташовані та приєднані до біореактора 1 ємність з вуглецевим газом 5 для живлення бактерій, пристрій для подачі повітря 6, накопичувач води з сірководнем 1 UA 118172 U 5 10 15 20 25 30 35 7, вузли для завантаження біореактора субстратом 8 та для розвантаження біомаси з біореактора 9. Генератор електричної енергії 10, який працює при спалюванні сірководню. На нижньому зрізі трубопроводу 2 встановлений клапан 11, для перекриття та відкриття трубопроводу. На верхньому зрізі трубопровід 3 має випускний клапан 12. Пристрій працює наступним чином. При відкритті клапана 11 морська вода з глибини . -3 залягання сірководню з концентрацією не менше ніж 7 10 л/л завдяки ефекту автогазліфту через трубопровід 2 потрапляє в накопичувач води з сірководнем 7, який розташований на платформі 4. Виділюваний з води сірководень потрапляє в газозбірник накопичувача 7, від якого попадає до генератора електричної енергії 10, що забезпечує вузли 5, 6, 8, 9 електричною енергією. За допомогою вузла 8 біореактор 1 завантажують 4 субстратом. Харчування киснем біореактора 1 здійснюють подачею атмосферного повітря з поверхні під невеликим 3 надлишковим тиском (близько 1 атмосфери) в кількості приблизно 20 тис. м на тонну сухої біомаси. Після напрацювання біомаси відкривають випускний клапан 12 та через трубопровід 3 видаляють відпрацьовану воду на глибину, де сірководень має концентрацію не більше ніж . -3 1,4 10 л/л. Напрацьовану біомасу видаляють з біореактора 1 у вузол 9. Фільтрують від води через фільтр періодично протипотоковим потужним імпульсним уприскуванням води, очищаючи фільтр від відкладень, які екранують його. Далі відкачують цілком зневоднену біомасу з вузла 9 в транспортний засіб для доставки споживачеві. Можливе додаткове обезводнення біомаси на морській платформі після її фільтрування одним з відомих способів (центрифугування, віджимання на барабанних фільтрах). У випадку розташування біореактора на березі моря, треба враховувати тільки довжини трубопроводу 2 для подачі морської води та трубопроводу 3 для видалення відпрацьованої води. Всі інші конструктивні елементи пристрою відповідають варіанту розташування його на морській платформі. На виробництво 1,0 т сухої біомаси необхідно завантажити в біореактор в режимі періодичного підживлення (т): СО2 - 4,0; O2 - 14,3 повітря; морської води - 540,000. Проведені розрахунки дозволяють оцінювати, що за допомогою запропонованого пристрою матеріальні витрати на виробництво біомаси виходять дешевшими приблизно на 32 %, ніж для найближчого аналога. Таким чином запропонований пристрій виробництва бактерійної біомаси в реакційному об'ємі дозволяє спростити та здешевити виробництво біомаси. Джерела інформації: 1. Патент РФ № RU 2111246 від 20.05.2008. 2. Патент України № 95152 від 11.07.2011 (найближчий аналог). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 1. Пристрій для виробництва бактерійної біомаси в реакційному об'ємі, що містить біореактор з трубопроводом для подачі морської води та трубопроводом для видалення відпрацьованої води, до біореактора приєднані ємність з вуглецевим газом для живлення бактерій, пристрій для подачі повітря, вузли для завантаження біореактора субстратом та для розвантаження біомаси з біореактора, який відрізняється тим, що пристрій розташовано на платформі на поверхні моря або на березі моря та містить сполучений з біореактором накопичувач води з сірководнем, до якого приєднаний трубопровід для подачі морської води, збагаченої сірководнем, що має довжину, при якій нижній його зріз досягає глибини залягання сірководню з -3 концентрацією не менше ніж 7·10 л/л, при цьому на нижньому зрізі цей трубопровід має клапан, для його перекриття та відкриття, а трубопровід для видалення відпрацьованої води має довжину, при якій нижній його зріз розташований на глибині, де сірководень має -3 концентрацію не більше ніж 1,4·10 л/л. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для живлення вузлів пристрою він містить генератор електричної енергії, який працює при спалюванні сірководню, що накопичується у газоподібному стані в газозбірнику вищезгаданого накопичувача води з сірководнем. 2 UA 118172 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3