CN212236681U - 一种微生物发酵尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及尾气处理技术领域，具体涉及一种微生物发酵尾气处理系统。一种微生物发酵尾气处理系统，包括：灭菌尾气处理单元，用于对发酵罐灭菌时排出的灭菌尾气进行换热处理，以及培养尾气处理单元，与所述灭菌尾气处理单元并联设置，用于对微生物发酵培养过程产生的培养尾气进行杀菌净化处理。通过针对灭菌尾气及培养尾气分别设置相应的灭菌尾气处理单元以及培养尾气处理单元，从而可以采用不同的处理方式对微生物发酵不同阶段产生的尾气进行单独处理，灭菌尾气处理单元的设置可以实现对灭菌尾气的处理，从而可以最大限度地回收灭菌尾气中的热量，从而起到节能降耗的作用，节约了能源。

Description

一种微生物发酵尾气处理系统

技术领域

本实用新型涉及尾气处理技术领域，具体涉及一种微生物发酵尾气处理系统。

背景技术

微生物发酵是通过微生物的生长培养和化学变化，分解有机物，产生和积累专门的代谢产物的反应过程。随着以基因工程和发酵工程为代表的现代微生物技术的迅猛发展，生物发酵制品已成为投资最活跃、发展最快的产业之一。生物发酵制备的药品、食品、精细化学品被广泛应用于医药、化工和日常生活中，为人类健康做出了巨大的贡献，生物发酵已经成为生物发酵制品产业化的有利手段和工具。

微生物发酵尾气主要包括两个部分，一是微生物发酵培养过程中产生的废气，其包括曝气供氧没有消耗完的气体、微生物新陈代谢产生的废气、以及被夹带的发酵物料等，具有产生量大、成分复杂、污染物相对浓度低等特点；微生物发酵尾气的另一部分是在发酵罐灭菌过程中所使用的高温蒸汽，发酵罐灭菌是一个耗能比较大的过程，在这个过程中会通过向培养基中持续通入高温高压水蒸汽来对微生物杂菌进行灭菌，因此，在灭菌过程中会有大量的热量随水蒸气排出罐外，同时，由于培养基中通常包括玉米浆、高蛋白、高含氮氮源等辅料，因此，在灭菌过程中，随着氮的溢出和高温造成的玉米浆蛋白糊化，还会发出较大的气味。

但是，目前的发酵尾气处理装置，通常都只关注微生物发酵培养过程中产生的废气，对发酵罐灭菌过程中所使用的高温蒸汽没有关注及处理，从而导致大量的热量随水蒸气排出罐外而导致能源浪费，同时高温蒸汽所携带的异味气体也会导致环境被污染。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的微生物发酵尾气处理装置对发酵罐灭菌过程中所使用的高温蒸汽没有关注及处理，从而导致大量的热量随水蒸汽排出罐外而导致能源浪费，且高温蒸所携带的异味气体会导致环境污染的缺陷，从而提供一种微生物发酵尾气处理系统。

为解决上述技术问题，本实用新型所提供的技术方案为：

一种微生物发酵尾气处理系统，包括：

灭菌尾气处理单元，用于对发酵罐灭菌时排出的灭菌尾气进行换热处理，

以及培养尾气处理单元，与所述灭菌尾气处理单元并联设置，用于对微生物发酵培养过程产生的培养尾气进行杀菌净化处理。

进一步的，所述灭菌尾气处理单元包括：

换热器，用于供冷却介质与灭菌尾气进行对流换热；

废液槽，与所述换热器接通，用于收集灭菌尾气经换热冷凝后形成的废液；

以及，储液罐，与所述换热器接通，用于收集经换热后的冷却介质。

进一步的，所述换热器为板式换热器。

进一步的，所述换热器的出水口处还安装有温度控制器，换热器上还安装有控制阀门，所述控制阀门用于控制流经换热器的冷却介质的流量，所述温度控制器用于测定换热器出水口的冷却介质的温度并根据测定温度调节控制阀门的开启程度。

进一步的，所述培养尾气处理单元包括：依次连接的一级气液分离器、喷淋灭菌组件、二级气液分离器以及除菌装置，以依次对培养尾气进行一级气液分离、喷淋灭杀微生物、二级气液分离、以及杀菌处理。

进一步的，所述一级气液分离器为旋风分离器，和/或，所述二级气液分离器为丝网除沫器。

进一步的，所述喷淋灭菌组件包括：

喷淋塔，其顶部安装有除沫器，除沫器用于除去随气流上升夹带的液沫状药液；

喷淋器，安装在喷淋塔上，所述喷淋器用于向所述喷淋塔底部方向喷淋可吸收、灭杀微生物的药液；

以及，储液槽，设置在所述喷淋塔底部，用于收集存储经喷淋器喷出的药液。

进一步的，所述喷淋灭菌组件还包括填料，填料装填在所述喷淋塔内，且位于所述喷淋器与储液槽之间，填料用于供药液形成水膜，增加气液接触面积。

进一步的，所述除菌装置包括沿尾气流动方向依次布设的紫外杀菌灯灭菌层、第三填料层以及第四填料层。

进一步的，所述紫外杀菌灯灭菌层、第三填料层及第四填料层内均设置有折流板。

进一步的，所述第三填料层为分子筛层，和/或，所述第四填料层为颗粒活性炭层。

进一步的，所述第三填料层及所述第四填料层内均设置有过滤网，所述过滤网为银离子过滤网。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的微生物发酵尾气处理系统，通过针对灭菌尾气及培养尾气分别设置相应的灭菌尾气处理单元以及培养尾气处理单元，从而可以采用不同的处理方式对微生物发酵不同阶段产生的尾气进行单独处理，灭菌尾气处理单元的设置可以实现对灭菌尾气的处理，从而可以最大限度地回收灭菌尾气中的热量，从而起到节能降耗的作用，节约了能源。

2.本实用新型提供的微生物发酵尾气处理系统，通过将灭菌尾气处理单元设置为包括换热器、废液槽以及储液罐，灭菌尾气与冷却介质在换热器内进行换热后，冷却介质携带热量，灭菌尾气冷凝形成废液，之后通过将灭菌尾气冷凝形成的废液输送至废液槽中，从而可以对灭菌过程中形成的废液进行统一处理，而经加热后的冷却介质则被输送至储液罐内进行热量回收。

3.本实用新型提供的微生物发酵尾气处理系统，通过在换热器的出水口安装温度控制器，温度控制器可以测定换热器出水口的冷却介质的温度，并根据测定温度调节流入至换热器内的冷却介质的流量，从而可以实现换热器内冷凝效果的自动调节，省时省力。

4.本实用新型提供的微生物发酵尾气处理系统，通过将培养尾气处理单元设置为包括依次连接的一级气液分离器、喷淋灭菌组件、二级气液分离器以及除菌装置，从而对培养尾气依次进行一级气液分离、喷淋灭杀微生物、二级气液分离以及杀菌的处理，多重的杀菌、灭活以及吸附处理使得对培养尾气的除菌效果更加显著，有利于培养尾气达到合格排放标准。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中的微生物发酵尾气处理系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中的喷淋灭菌组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1中的除菌装置的结构示意图；

附图标记说明：

1、灭菌尾气处理单元；11、换热器；12、废液槽；13、储液罐；14、温度控制器；15、控制阀门；16、加热装置；17、液位控制装置；18、输送泵；2、培养尾气处理单元；21、一级气液分离器；22、喷淋灭菌组件；221、喷淋塔；222、除沫器；223、喷淋器；224、储液槽；225、输液泵；226、填料；2261、第一填料层；2262、第二填料层；23、二级气液分离器；24、除菌装置；241、紫外杀菌灯灭菌层；242；第三填料层；243；第四填料层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

结合图1-3，本实施例涉及一种微生物发酵尾气处理系统，包括并联设置的灭菌尾气处理单元1以及培养尾气处理单元2。

其中，灭菌尾气处理单元1用于对发酵罐灭菌时排出的灭菌尾气进行换热处理，培养尾气处理单元2用于对微生物发酵培养过程产生的培养尾气进行杀菌净化处理。

作为可选的，在本实施例中，在每个发酵罐的排气出口末端均安装有止回阀，所有排气管道汇集于排气总管，微生物发酵尾气处理系统通过三通与排气总管相连，从而实现灭菌尾气处理单元1与培养尾气处理单元2的并联设置，灭菌尾气处理单元1及培养尾气处理单元2的前端均设置有控制阀，以控制尾气的进入。灭菌尾气经三通后被输送至灭菌尾气处理单元1进行冷凝换热，培养尾气经三通后被输送至培养尾气处理单元2进行除菌净化。

其中，灭菌尾气处理单元1包括换热器11、废液槽12以及储液罐13。换热器11用于供冷却介质与灭菌尾气进行对流换热；废液槽12与所述换热器11接通，废液槽12用于收集灭菌尾气经换热冷凝后形成的废液；储液罐13也与所述换热器11接通，储液罐13用于收集经换热后的冷却介质。

作为可选的，在本实施例中，换热器11为板式换热器，换热器11有四个接口，分别为E2-1、E2-2、E2-3以及E2-4，其中，E2-1、E2-3为进口，E2-2、E2-4为出口，E2-1进口与发酵罐相连，灭菌尾气从此接口进入换热器11内部，灭菌尾气经换热冷凝后形成的废液从出口E2-2排出流至废液槽12，冷却介质从进口E2-3进入换热器11，从出口E2-4排出进入储液罐13。在其他实施例中，换热器11也可以选用管式换热器。

作为可选的，在本实施例中，冷却介质选用水，由于发酵罐灭菌时需要通入大量水蒸汽进行灭菌，且微生物发酵过程中，培养基配料等也需要用到热水，故通过将冷却介质选用水，冷却介质经换热器11输出后形成的热水，可以再被输送至发酵罐以供发酵罐灭菌使用，或者供配料车间进行配料使用，从而可以使得发酵尾气中携带的大量热量能被及时回收利用。

为使得换热器11的冷凝效果能够进行自动化调节，在本实施例中，在换热器11的出水口处还安装有温度控制器14，换热器11上还安装有控制阀门15，控制阀门15用于控制流经换热器11的冷却介质的流量，温度控制器14用于测定换热器11出口的冷却介质的温度并根据测定温度调节控制阀门15的开启程度，这样设置，只需在温度控制器14内设定一预设温度，然后温度控制器14通过检测换热器11出口的冷却介质的温度，并将检测温度与预设温度进行对比，当检测温度低于预设温度时，控制控制阀门15关小，从而调小冷却介质的流量，当检测温度高于预设温度时，则控制控制阀门15开大，从而调大冷却介质的流量，进而实现换热器11冷凝效果的自动化调节，简单方便。

作为可选的，在本实施例中，废液槽12中还设有加热装置16、液位控制装置17以及输送泵18，加热装置16用于对废液槽12内收集的废液进行加热，从而将废液中的微生物进行热处理杀灭，液位控制装置17用于检测废液槽12内的液位，并在液位到达预设值时启动输送泵18，将废液输送至其他地方如污水处理站进行处理。

需要说明的是，为保证储液罐13的保温效果，在储液罐13外层设置有保温材料进行包裹。

培养尾气处理单元2包括依次连接的一级气液分离器21、喷淋灭菌组件22、二级气液分离器23以及除菌装置24。一级气液分离器21用于对培养尾气进行一级气液分离，喷淋灭菌组件22用于对培养尾气进行喷淋灭杀微生物处理，二级气液分离器23用于对培养尾气进行二级气液分离，除菌装置24用于对培养尾气进行杀菌处理。

作为可选的，在本实施例中，一级气液分离器21为旋风分离器，旋风分离器可将培养尾气携带的泡沫、液料等进行初级分离，从而可以减少后端喷淋灭菌组件22的处理难度，并降低喷淋灭菌组件22堵塞的可能。旋风分离器有三个接口，分别为E3-1、E3-2、E3-3，其中，E3-1为进口，E3-2、E3-3为出口，培养尾气经旋风分离器进气E3-1进入设备进行气液分离，其中，分离后的气体从出口E3-2排出，分离后得到的液体则经由出口E3-3排出，其中，旋风分离器的出口E3-3可设置为与废液槽12连通，从而可以将经旋风分离器分离的废液输送至废液槽12内进行统一收集处理，在旋风分离器的出口E3-3下端还安装有自动疏液阀，从而实现疏液的自动排放。

喷淋灭菌组件22包括喷淋塔221、除沫器222、喷淋器223以及储液槽224。除沫器222安装在喷淋塔221的顶部，除沫器222用于除去随气流上升夹带的液沫状药液，喷淋器223也安装在喷淋塔221顶部，且喷淋器223位于除沫器222的下方，喷淋器223用于向喷淋塔221底部方向喷淋可吸收、灭杀微生物的药液；储液槽224设置在喷淋塔221底部，储液槽224用于收集存储经喷淋器223喷出的药液。一级气液分离器21的出气口与喷淋塔221的底部接通。

作为可选的，在本实施例中，除沫器222为金属丝网波纹除沫器，药液为碱液，培养尾气经一级气液分离器21进行分离后，经由喷淋塔221底部进入喷淋塔221并不断上升，同时，喷淋器223不断向喷淋塔221底部方向喷洒药液，从而使得培养尾气在逐渐上升的过程中可与喷淋器223喷出的药液进行逆流充分接触而灭杀微生物，最后，培养尾气再从喷淋塔221的顶部排出并被输送至下一处理装置，喷淋器223喷出的药液在与培养尾气接触杀灭培养尾气内的微生物后，在重力作用下回流至储液槽224内。需要说明的是，储液槽224上设置有药液加入口，以及药液排出口，同时储液槽224通过一输液泵225与喷淋器223连通，可通过输液泵225将碱液输送至喷淋器223内进行喷淋，从而实现药液的充分利用，当药液中微生物浓度达到饱和时，再对药液进行更换。

为增强培养尾气与药液之间的接触，在本实施例中，喷淋灭菌组件22还包括有填料226，填料226装填在喷淋塔221内，且位于喷淋器223与储液槽224之间，填料226用于增加气液接触面积；由于填料226的存在，喷淋器223喷淋出的药液在与填料226接触时会在填料226表面形成水膜，从而可以增加培养尾气与药液的气液接触面积，进而使得培养尾气与药液接触更充分，处理效果更好。

作为可选的，在本实施中，填料226装填有两层，由喷淋塔221底部至顶部依次排布为第一填料层2261以及第二填料层2262。其中，第一填料层2261为塑料格栅填料层，其能使含菌尾气更均匀的分布至上层填料空间，第二填料层2262为多面空心球填料层，该种填料具有大比表面积和良好的湿润性及利于气液均匀分布的优点，能够最大程度的灭杀微生物。通过选用多层不同的填料进行复合，从而可以利用每层填料的不同优点以进一步增强对培养尾气的处理效果。

为方便对喷淋塔221进行清洗，在本实施例中，在储液槽224底部还设置有清洗液排放口，喷淋器223还与蒸汽或自来水管道接通，当喷淋塔221使用一段时间后，可开启蒸汽或自来水管道，从而通过喷淋器223喷出高压水柱冲洗塔体和填料226。

作为可选的，在本实施例中，二级气液分离器23选用丝网除沫器，二级气液分离器23具有三个接口，分别为E7-1、E7-2以及E7-3，其中，E7-1为进口，E7-2、E7-3为出口，喷淋塔221排出的培养尾气从丝网除沫器进气E7-1进入，经气液分离后的气体部分从出口E7-2排出，丝网除沫器222出口E7-2与除菌装置24相连，经气液分离后的液体部分则从出口E7-3排出，丝网除沫器出口E7-3与废液槽12相连，丝网除沫器出口E7-3的下端还安装有自动疏液阀，可自动实现疏液排放。

除菌装置24与二级气液分离器23接通，除菌装置24包括沿尾气流动方向依次布设的紫外杀菌灯灭菌层241、第三填料层242以及第四填料层243。其中，紫外杀菌灯灭菌层241包括灯架以及紫外杀菌灯，紫外杀菌灯安装在灯架上，灯架抽拉式容置于除菌装置24内，从而方便对紫外杀菌灯进行更换和清洗，第三填料层242为分子筛层，第四填料层243设置为颗粒活性炭层。

其中，为延长培养尾气的处理路径，在紫外杀菌灯灭菌层241、第三填料层242及第四填料层243内均设置有折流板。另外，为加强除菌装置24的灭菌效果，在第三填料层242及第四填料层243内均设置有过滤网，过滤网为银离子过滤网。除菌装置24还安装连接有蒸汽和干热空气管道，从而可以对第三填料层242以及第四填料层243进行灭菌和填料再生。

本实施的使用原理大致如下所述：

通过针对灭菌尾气及培养尾气分别设置相应的灭菌尾气处理单元1以及培养尾气处理单元2，灭菌尾气与冷却介质在换热器11内进行换热，然后，冷却介质携带热量，灭菌尾气冷凝形成废液，之后通过将灭菌尾气冷凝形成的废液输送至废液槽12中存储或运送至污水处理站进行处理；培养尾气经第一气液分离器分离后进入喷淋塔221中，逆流上升通过两层填料226层与碱液充分接触，可灭活绝大部分微生物，再经第二气液分离器分离后进入除菌装置24，在除菌装置24内依次经过紫外杀菌灯灭菌层、分子筛银离子吸附层、活性炭银离子吸附层除菌净化处理后通过排气管排入大气中，采用不同的处理方式对微生物发酵不同阶段产生的尾气进行了单独处理，最大限度地回收了灭菌尾气中的热量，起到节能降耗的功用，并以最经济、有益的方法对培养尾气进行了除菌净化处理，保证尾气排放符合环保要求达标排放。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，包括：

灭菌尾气处理单元(1)，用于对发酵罐灭菌时排出的灭菌尾气进行换热处理，

以及培养尾气处理单元(2)，与所述灭菌尾气处理单元(1)并联设置，用于对微生物发酵培养过程产生的培养尾气进行杀菌净化处理。

2.根据权利要求1所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述灭菌尾气处理单元(1)包括：

换热器(11)，用于供冷却介质与灭菌尾气进行对流换热；

废液槽(12)，与所述换热器(11)接通，用于收集灭菌尾气经换热冷凝后形成的废液；

以及，储液罐(13)，与所述换热器(11)接通，用于收集经换热后的冷却介质。

3.根据权利要求2所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述换热器(11)为板式换热器。

4.根据权利要求2或3所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述换热器(11)的出水口处还安装有温度控制器(14)，换热器(11)上还安装有控制阀门(15)，所述控制阀门(15)用于控制流经换热器(11)的冷却介质的流量，所述温度控制器(14)用于测定换热器(11)出水口的冷却介质的温度并根据测定温度调节控制阀门(15)的开启程度。

5.根据权利要求1所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述培养尾气处理单元(2)包括：依次连接的一级气液分离器(21)、喷淋灭菌组件(22)、二级气液分离器(23)以及除菌装置(24)，以依次对培养尾气进行一级气液分离、喷淋灭杀微生物、二级气液分离、以及杀菌处理。

6.根据权利要求5所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述一级气液分离器(21)为旋风分离器，和/或，所述二级气液分离器(23)为丝网除沫器。

7.根据权利要求5所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述喷淋灭菌组件(22)包括：

喷淋塔(221)，其顶部安装有除沫器(222)，除沫器(222)用于除去随气流上升夹带的液沫状药液；

喷淋器(223)，安装在喷淋塔(221)上，所述喷淋器(223)用于向所述喷淋塔(221)底部方向喷淋可吸收、灭杀微生物的药液；

以及，储液槽(224)，设置在所述喷淋塔(221)底部，用于收集存储经喷淋器(223)喷出的药液。

8.根据权利要求7所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述喷淋灭菌组件(22)还包括填料(226)，填料(226)装填在所述喷淋塔(221)内，且位于所述喷淋器(223)与储液槽(224)之间，填料(226)用于供药液形成水膜，增加气液接触面积。

9.根据权利要求8所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述填料(226)包括由喷淋塔(221)底部至顶部依次排布的第一填料层(2261)以及第二填料层(2262)，所述第一填料层(2261)为塑料格栅填料层，所述第二填料层(2262)为多面空心球填料层。

10.根据权利要求5所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述除菌装置(24)包括沿尾气流动方向依次布设的紫外杀菌灯灭菌层(241)、第三填料层(242)以及第四填料层(243)。

11.根据权利要求10所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述紫外杀菌灯灭菌层(241)、第三填料层(242)及第四填料层(243)内均设置有折流板。

12.根据权利要求10或11所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述第三填料层(242)为分子筛层，和/或，所述第四填料层(243)为颗粒活性炭层。

13.根据权利要求10或11所述的微生物发酵尾气处理系统，其特征在于，所述第三填料层(242)及所述第四填料层(243)内均设置有过滤网，所述过滤网为银离子过滤网。

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