Культивирование фототрофов в аппаратах с гибкими перемешивающими устройствами (1095049), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Оцеика себестоимости СБ спирулины, получаемой в установкахлоткового типаПодсчитаем расход электроэнергии на освещение.При расчете затрат электроэнергии необходимо учесть способ подвода света. Влотковых аппаратах освещается плоскаяповерхность лотков, и поэтомупринято считать расход удельной энергии на единицу площади, а не на единицуобъема, как это принято для аппаратов трубчатого или глубинного типа.Общая площадь поверхности лотков, необходимая для производства 1000кг СБ/год:70"'"'^0,06кг/м^-сут.Для освещения лотков используются лампы мощностью 600 Вт, по однойлампе на 1 квадратный метр освещаемой площади лотков.Годовой расход электроэнергии на освещение составит:^общ.
= 600Вт/м^ X 50Лм^хW^e^330x244= 240023кВт - ч ,=24x10'кВт-ч.Отсюда, себестоимость 1 кг СБ, полученной в лотках, можно определитьпо формуле:прод. ~рРРР'(^-2)где Сцг — удельная стоимость электроэнергии, Q — удельная стоимостьаренды.Стоимость\Щруб1кВт -чэлектроэнергиисоставляетвсреднемIкВт -ч, стоимость аренды производственных площадей — 1200руб Iм^.Итак, подставляя значения величин в (5.2), получаем:_ 24 х\0'кВт -4x1,0^ руб I кВт -ч"^°'~1000 ^сгxl200 руб /м _ЮООкг= 259,2руб /кг+ 60,61/кг «319,SI руб /кг5.2.2. Оценка себестоимости СБ снирулины, нолучаемой в установкахтрубчатого тинаДля примерного расчета возьмем трубчатую установку, эксплуатируемуюв ИФР РАН. Там используется трубчатый реактор с рабочим объемом 5000 л,712занимающий помещение с площадью 80 м.
Для освещения указанногообъема суспензии используется 1100 ламп мощностью 400 Вт каждая.Общий рабочий объем реакторов, необходимых для производства 1000 кгСБ/год:РрХОООкг/330сут.з, ^,Рсут.Зкг/м-сут.Составив пропорцию, можно найти арендуемую площадь:ообщ." ^ •^^J^-* ^•^an.~^общ.~ЛС3Ла,ш^=1О,1ОЛ/Годовой расход электроэнергии на освещение составит:= 4 0 0 ^ ^ >< 1100 ^ 1 0 1 ^ 3 ^ 24ч х 330 = 703929 МВтЪмW•ч«70,4x10VПо формуле (5.2) вычисляем себестоимость:_ 10,Ах^0кВт"^"^ ~чх^О^руб1000/сг/кВт -чх1200р;;б/ж' _1000/сг= 760,32 руб /кг +19,39 руб /кг ^771,31 руб /кг.5.2.3.ОценкасебестоимостиСБспирулины,фотобиореакторах с гибкими мешалкамиАппарат с гибкой мешалкой рабочим объемом 1 моколо1м , Исходяопределениюиз результатовоптимальногополучаемойвзанимает площадьтехнологическихиспытаний позначения освещенности, получим,чтодляосвещения указанного объема суспензии необходимо затратить 5000 Вт.72Энергозатраты на перемешивание составляют 180 Вт, при Z = 8 и « = 550об/мин.Обш;ий рабочий объем реакторов, необходимых для производства 1000 кгСБ/год:1000/сг/330cvm.РрРсут.Ъкг1м, ^,з-сут.Отсюда арендуемая площадь:Годовой расход электроэнергии на освещениеи на перемешиваниесоставит:.
=(5000 + \%^)Вт1м'X 1,01ж^ х 24ч х 330 = 44307 кВт • ч.По формуле (5.2) вычисляем себестоимость:_ 44307 кВт • ч х 1,08 руб I кВт • ч"""• ~1000 ;сг^"^руб /м^1000 кг= 47,85 руб /кг + 1,21 руб /кг « 49,06 руб /кг.Проведенныеоценочныерасчетыдляреакторовразличноготипа(тарельчатых, лотковых, открытых бассейнов, тонкослойных, трубчатых, спогружными источниками света и полостных) показывают, что полостныереакторы превосходят все остальные не только по эффективности, но и позанимаемойпроизводственнойплощади.Этосвидетельствуетобэкономической целесообразности применения в промышленности установок наоснове фотобиореакторов с гибкими перемешивающими устройствами дляпроведения процесса культивирования фототрофов (смотри таблицу 5.1 итаблицу 5.2).73Таблица 5.1Оценочная себестоимость нроизводства СБоторофов в аниа ратах различных тиновПолостнойТип аппаратаТрубчатыйЛотковыйсгибкоймешалкойОценочнаясебестоимость319,81 руб/кг771,31 руб/кг49,06 руб/кгСБ фототрофовТаблица 5.2Сравнение эффективности фотобиореакторовПроизводи Потребле Литературный№ Тинисточник-ниеи/ фотобиореак Тельностьэнергиин тораг/л-сут г/л/"^^кВт ч/г1Лотковые10-1850-801,02Лотковые7400,83Трубчатые2,5222,04Пластинчатые(3)Погружные251,4Штоль и др.,1976Ворд, Миллер,1967, 1984«Технология...», 1984Нестеров, 19750,5602,4Огучи, 1991Погружные1,4-2,15678Встроенные6,8(4)Полостные (7) 3,99Полостные (8) 3,0-4,0Мори и др., 1987420,6780,31,0-2,074Штоль и др.,1976Жаворонков,Болсуновский идр., 1994Жаворонковидр., 1986Таким образом, экономически целесообразно применять фотобиореакторыполостноготипасгибкимиперемешивающимиустройствамидлякультивирования фототрофов.ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ- Впервые разработана методика инженерного расчета фотобиореакторовс гибкими перемешивающими устройствами.- Разработанлабораторныйспирулинана основерегламентполостногобиосинтезамикроводорослифотобиореакторас гибкимиперемешивающими устройствами.- Результаты диссертационной работы использованы при разработкеуниверсальнойучебно-исследовательскойустановкидлякультивирования фототрофов по гранту Министерства образования инауки.- Разработанадействующаямодельустановкинаосновефотобиореактора с гибким перемешивающим устройством, отмеченнаядипломом участника Всероссийского форума «Образовательная среда 2004» .ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:- Исследованыгидродинамическиеимассообменныепроцессываппаратах полостного типа с гибкими мешалками полупромышленногомасштаба.- Экспериментально определена в широком диапазоне чисел Рейнольдсазависимость мощности, затрачиваемой на перемешивание от параметровпроцесса(числалопастей,числаперемешиваемой жидкости).75оборотовмешалки,вязкости- Полученыкритериальныезависимости,позволяющиепровестипрогностический расчет энергетических характеристик мешалки дляламинарного и турбулентного режима течения.-Экспериментально определено радиальное распределениескоростейиполученосоотношение,окружныхобобщающееэтиэкспериментальные данные для различного числа оборотов мешалки,- Предложена формула, для оценки коэффициента массообмена наповерхности полости, в которой используется значение скоростноголага, определенного по экстраполяции измерений профиля окружнойскорости жидкости,-В рамках теории обновления поверхности предложен вариант оценкивремени контакта фаз,-Па основе экспериментов по культивированию фототрофов в аппаратахсгибкими перемешивающими устройствами и сравнения полученыкинетических кривых с аналогичными результатами, полученными втрубчатых аппаратах, показана конкурентоспособность предлагаемогометода культивирования и даже его некоторое преимущество,-Разработанаоригинальнаяметодикаинженерногофотобиореакторов с гибкими перемешивающими устройствами.Таким образом, поставленные в работе задачи выполнены полностью76расчетасписок ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1.
Spirulina, algae of life. — Bulletin de l'lnstitut oceanographique, Monaco,Numero special 12, 1993.2. ЖаворонковВ.A.Разработкафотобиореакторовкультивирования микроорганизмов. —дляинтенсивногоавтореферат канд. дис, М.,МИХМ, 1987.3. КондратьеваЕ.Н., Максимова И.В., СамуиловВ.Д.Фототрофныемикроорганизмы. — М.: Изд-во МГУ, 1989. — 374 с. с илл.4. Грачева И.М., Иванова Л.А., Кантере В.М. Технология микробныхбелковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. — изд. второе, М.:Колос, 1992. —383 с.5. МузафаровA.M.,ТаубаевТ.Т.Культивированиеиприменениемикроводорослей. Издательство "Фан", Ташкент, 1984 г.6.
Микробиология, 1996, т. 65, Я» 3.7. Сальникова М.Я., Хлорелла - новый вид корма. Издательство "Колос",М., 1977 г.8. Biotechnological Letters, 1995, 17, p. 225-228.9. Optimization of y-linolenic Acid (GLA) Production in Spirulina platensis. /Tantichareon, M. Reun^itchachawali, M. Boonag // J. Appl. Phycol., 1994, 6(3), 295.10.Appl.
Microbiol. Biotechnol, 1995, vol. 43, p. 466-469.1 l.Phytochemistry, 1987, № 8, p. 2255-2258.12.Appl. Biochemistry & Biotechnology, 1992, vol. 34-35, p. 273-281.13.Materassi R., Tredici M.R., Milicia F., Sili C , Pelosi E., Vincenzini M.,Torzillo G., Balloni W., Florenzano G., Wagener K.
— Development of aproduction size system for the mass culture of marine microalgae. — Energyfrom Biomass, Series E, 1984, vol. 5. Palz and Pirwitz (eds). D. Reidel Pub.Co., Dordrecht: p. 150 - 158.14.Pirt S.J., Lee Y.K., Walach M.R., Pirt M.W., Balyuzi H.H.M., Bazin M.J. — Atubular bioreactor for photosynthetic production of biomass from carbon77dioxide: design and performance. — J.
Chem. Techn. and Biotechnol., 1983,33B,p. 35-58.15.A. c. № 264057 Б. и. 1970, № 8.16.A. c. .Nb 597540 Б. и. 1971, Ш 22.17.A. с. № 371895 Б. и. 1973, Х2 13.18.Tredici M.R., Carlozzi P., Chini Zittelli G., Materassi R. — A vertical alveolarpanel (VAP) for outdoor mass cultivation of microalgae and cyanobacteria.
—Biores. Technol., 1991, 38, p. 153-159.19.Болсуновский А.Я., Жаворонков В.А. Конструирование фотобиореакторовдля культивирования микроводорослей в CELSS (экологически замкнутыхсистемахжизнеобеспечениявкосмосе).—Материалы26-ойМеждународной Конференции по экологическим системам. — США,Монтеррей, Калифорния, 8 августа 1996.20.Анисимов О.А. и др.Промышленные установки для культивированиямикроорганизмов: обзор.
— М.: ВЬШИБиотехника, 1973. — 20 с.21. Journal of Ferment. Bioengineering, 1995, 79(3), p. 257.22.Патент MI 48109 USA.23 .Патент СССР № 1828660.24.Mori К. Photoautotrophic Bioreactor Using Visible Solar Rays in Biotech &Biting Symp., 1985,15, p. 321-345.25.Малек И., Фенцель 3. Непрерывное культивирование микроорганизмов.— М.: Пищевая промышленность, 1968. — 346 с.26.Патент Японии .№46-28817, 1971.27.Патент Швейцарии № 537451, 1971.28.Патент Японии № 44-8827, 1969.29.Патент Франции № 2252052, 1971.ЗО.А. с. № 1062258 Б. и. 1983, № 47.31 .Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидкихсредах.
—Л.: Химия,1984. — 336 с.7832.Рубин Б.А. Физиология и биохимия фотосинтеза, — М.: Изд-во МГУ,1977. — 2 5 1 с .33.Zhavoronkov^V.A.,Kazenin D.A., Glushchuk L.P., MonastyrshinPhotobioreactors forSpace Conditions: SpecificCharacter ofS.A.TransferProcesses and Criteria for Evaluation.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
