Способ сгущения биосуспензий Советский патент 1981 года по МПК C02F11/14 C02F103/00 

,

Изобретение относится к технологическим процессам химической, микробиологической, пищевой и другим отраслям промышленности, более конкретно к процессам сгущения биосуспенэии и очистки сточных жидкостей, содержащих тонкодисперсные примеси.

Известен способ сгущения биосуспензий, включающий флотацию с предварительной подачей в биосуспензию реагентов 1

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ флотационного сгущения биоруспензий с применением поверхностно-активных веществ. Вьщеление и сгущение микроорганизмов с пеной проводят при малом расходе барботируемого газа. В купьтуральную жидкость вводят пенообразователь и поверхностный собиратель, адсорбируемый поверхностью микроорганизмов. Скорость и величина выноса клеток в пенную фазу зависит от их размеров, скорости барботажа, со-

отношения концентрации микроорганизмов, вида и концентрации добавляемых реагентов. При оптимальных величинах всех этих факторов степень сгущения выделенных клеток недостаточна для разных вицов микроорганизмов 21.

Недосгстком данного способа является также цлительность в стации флогации, а следовательно, невысокая производитель- носгь на стадии сгущения и обезвоживания биосуспенаии.

Цель изобретения - повьпиение степени сгущения и уменьшения времени флотации, что приводит в конечном счете к интенсификации процесса сгущения биосу спензии.

Поставленная цель достигается тем, что биосуспензию пропускают сверху вниз через зону флотации в псевдоожиженном слое дисперсного инертного материала и зону аэрации, создаваемую вибрацией решетки, причем поверхностно-активное вещество вводят в сочетании с неоргани- 38 ческими кислотами в нагретую до 70 - биосуспензию в зоне аэрации до рН изоэпектрической точки биосуспенэии. Предпочтительно, в качествеповерхностно-активных веществ использовать продукты микробиологического .синтеза,в частности, внутриклеточные вещества, а вибрацию осуществлять с частотой 50 1000 Гц и амплитудой колебания решетки 0,1-1,5 мм. Способ осуществляют следующим образом. Биосуспензию направляют последовательно в зону флотации в псевдоожижен-. ном слое инертного материала сверху вниз, а затем в зону аэраакк, создаваемой путем вибрации решетки с частотой 50-1000 Гц и амплитудой 0,1-1,5 мм. Для этого во флотационном аппарате, например, цилиндрической формы, в верхней части устанавливают перфорированную рещетку, на которую насыпают инертный дисперсный материал, например, пластмассовые шарики диаметром 3-6 мм, а Б нижней части аппарата устанавливают металлическую решетку. Введение ловерхностно-активных веществ в сочетании с неорганическими кислотами, например, сер ной кислотой, в биосуспензию осуществляют в зоне аэрации, причем биосуспензию предварительно нагревают до 7О-95 С. Дозировку кислоты осуществляют по показателю рН биосуспензии, значения ко торого держат вблизи изоэлектрической точки биосуспензии в пределах 3,О-4,0 единиц. В качестве поверхностно-активных веществ используют продукты микробиологического синтеза, в частности, внутриклеточные вещества микроорганизмов. В практике флотации биосуспензий известно, что извлечение микроорганизмов из культуральной жидкости спабо зависит oiT степени аэрации при расходах воздуха более 0,5 м на 1 м жидкости. Степень извлечения микроорганизмов из культу ральной жидкости в основном зависит от размера пузырьков, вероятности прилипания клеток микроорганизмов к пузырькам газа, рН среды, природы и физико-химических свойств добавляемых реагентов и т.д. Как показывают экспериментальные и теоретические исследования при флотации с дополнительной аэрацией вибрацией уменьшается размер пузырьков диспергируемой газовой фазы (в 2,5-4,0 раза), а также увеличивается вероятность прилипания клеток микроорганизмов к пузыр кам воздуха за счет повышения числа поперечных смешений клеток, перпендикулярных скорости движения жидкой фазы. В результате дополнительной аэрации вибрацией извлечение клеток микроорганизмов происходит гораздо эффективнее, чем по известному способу. Интервалы изменения частоты и амплитуды вибрации решетки, а также тем- пер)атуры и рН биосуспензии основаны на экспериментальных исследованиях: при температурах биосуспензии 70-95 и значении рН, равном изоэлектрической точке, наблюдается максимальное сгущение суспензии. При значении рН, близком к изоэлектрической точке, заряд клеток микроорганизмов уменьшается, что способствует процессу коагуляции и притшпанию клеток микроорганизмов к пузырькам диспергированного воздуха. При 7095°С происходит интенсивная коагуляция клеток микроорганизмов, при температурах ниже коагуляция не наступает, а при температурах выше 95°С происходит интенсивное испарение жидкости с компонентами суспензии. При частоте вибрации решетки больше 100 О Гц и амплитудой больше 1,5 мм процесс флотации существенно не меняется и, кроме того, техническое осуществление способа затруднительно, что приводит к нецелесообразности дальнейщего повышения этих параметров. При частотах менее 50 Гц и амплитуде колебания менее 0,1 мм эффективность флотационного процесса падает. Пример 1. Биосуспензию дрожжей рода Can(3i Зо 9;ui6ei«rniotna с концентрацией 16 г/л сгущают флотацией по известному способу путем прюдувания воздуха через слой суспензии. Расход воздуха 0,8 м на 1 м биосуспензии. После флотации в течении 3 мин в пенную фазу из суспензии переходит 89,5% клеток микроо1Й анизмов. Пример 2. Биосуспензию дрожжей рода Сяпйлба QfvJiCEierYnonai-i сгущают флотацией в псевдоожиженном слое пластмассовых шариков диаметром 3 мм и плотностью 1160 кг/м с порозностью 0,8 причем биосуспензию пропускают сверху вниз навстречу потоку воздуха через зоны флотации и аэрации. Аэрацию создаюа за счет вибрации металлической решетки с частотой 250 Гц и амплитудой 0,9 мм. Расход воздуха 0,8 м 3 на 1 м суспензии. Используют серную кислоту с расходом 0,8 кг на 1 т сухой биомассы которую вводят в подогретую до 80°С биосуспензию. В качестве поверхиостно активных веществ используют белковый изолят в количестве О,1% от концентса- ции микроорганизмов в биосуспензии. Пос ле флотации в течении 3 мин в пенную фазу из суспензии переходит 99,8% клеток дрожжей. Пример 3. Биосуспензию последовательно пропускают через зоны флота 1|ции и аэрации навстречу потоку воздуха. Аэрацию создают за счет вибрации мета лической решетки с частотой 50 Гц и амплитудой 0,1 мм. Расход воздуха 0,8 на 1 м биосуспензии. Серную кислоту с расходом 0,8 кг на 1 г сухой биомассы вводят в подогретую до биосуспенаию. В качестве поверхностно-активных веществ используют белковый изолят в количестве 0,1% от концентрации микроорганизмов в биосуспензии.. После флотации в течение 3 мин в пенную фазу из суспензии переходит 91,3% клеток дрожжей. Пример 4. Биосуспензию дрожжей рода Ccindtlcia ojUie iermonclAi сгущают флотацией в псевдоожиженном слое пластмассовых шариков диаметром 3 мм и плотностью 1160 кг/м , причем био- суспензию последовательно пропускают через зоны флотации и аэрации навстречу потоку воздуха. Аэрацию создают за счет вибрации металлической решетки с часто- ТОЙ 100О Гц и амплитудой 1 ,J ,5 мм. Расход воздуха 0,8 м на 1 м био( биосуспензии. Серную кислоту с расходом 0,8 кг на 1 т сухой биомассы вводят в подогретую до 95®С биосуспензию. В качестве поверхностно ктивных веществ используют белковый изолят в количестве О,1% от концентрации микроорганизмов в биосуспензии. После флотации в течение 3 мин Б пенную фазу из суспензии переходит 93,4% клеток дрожжей. Приведенные примеры показывают, что при одном и том же времени флотации, степень извлечения микроорганизмов из суспензии выше по предлагаемому способу, чем по известному. Степень извлечения становится практически одинаковой при увеличении времени флотации по известному способу в 2-3 раза. Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа заключается в уменьшении времени флотации в 2-3 раза по сравнению с известным, что при больших потоках дает значительный экономический эффект и в более глубоком разделении неоднородной системы на твердую и жидкую фазы. Формула изобретения 1.Способ сгушения биосуспензий, включающий реагентную флотацию с использованием поверхностно-активных веществ, отличающийся тем, что, с целью повьпиения степени сгущения и уменьшения времени флотации, биосуспензию пропускают сверху вниз через зону флотации в псевдоожиженном слое инертного материала и зону аэрации, создаваемую вибрацией решетки, причем поверхностно-активное вещество вводят совместно с неорганическими кислотами в нагретую до 70-95С биосуспензию в зоне аэрацииiдо рН изоэлектрической точки суспензии. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что вибрацию осуществляют с частотой 50-1ООО Гц и амплитудой колебания рещетки 0,1-1,5 мм, а в качестве поверхностно-активного вещества используют продукты микробиологического синтеза. Источники инфо{Ж1ации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 283963,, кл. С 12 С 11/08, 1968. 2... Bioencg , 8, 1966, ..135.