DD201607A5

DD201607A5 - METHOD AND DEVICE FOR CULTURING AEROBIC MICROORGANISMS

Info

Publication number: DD201607A5
Application number: DD81232031A
Authority: DD
Inventors: Kostadin K Kostadinov; Angel D Vassilev
Original assignee: Tsentralen Inst Khim Promi
Priority date: 1981-07-23
Filing date: 1981-07-23
Publication date: 1983-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kultivieren von aeroben Mikroorganismen, beispielsweise fuer die Abwasserreinigung. Ziel der Erfindung ist, die Produktivitaet des Verfahrens zu steigern und den Energieverbrauch zu vermeiden. Erfindungsgemaess fuehren das Kulturmedium und die Luft eine Gleichstromzirkulation auf drei Niveaus eines Volumens nacheinanderfolgend aus, indem das Kulturmedium und die Luft von hohem Niveau ueber das niedere Niveau zum Zwischenniveau zirkulieren, bei welchem sich die fuer den Prozess erforderliche Gesamtluftmenge in der Zone des hohen Niveaus mit dem teilweise entluefteten Kulturmedium vermischt, wonach sich das gebildete Gemisch in Richtung niederes Niveau bewegt und nachdem das letztere erreicht wird, das Gemisch seine Bewegungsrichtung aendert und zum Zwischenniveau fliesst, wo der Hauptteil Abluft ausgeschieden wird, danach das teilweise entlueftete Kulturmedium seine Bewegung von Zwischenniveau zum hohen Niveau fortsetzt, wo es erneut mit frischer Luft vermischt wird.The invention relates to a method and a device for cultivating aerobic microorganisms, for example for wastewater treatment. The aim of the invention is to increase the productivity of the process and to avoid energy consumption. According to the invention, the culture medium and the air sequentially carry out a DC circulation at three levels of a volume by circulating the culture medium and the high level air above the low level to the intermediate level at which the total amount of air required in the high level zone coincides with the process the partially defluxed culture medium is mixed, after which the mixture formed moves in the low level and after the latter is reached, the mixture changes its direction of movement and flows to the intermediate level, where the main part exhaust air is excreted, then the partially defluidized culture medium moves from intermediate level to high level, where it is again mixed with fresh air.

Description

2320 3 1 4 -ι- ¹²·1²·⁸¹ 2320 3 1 4 -ι- ¹² · 1 ² · ⁸¹

AP C12K/232 031/4 59 541 18AP C12K / 232 031/4 59 541 18

Verfahren und Vorrichtung zvm. Kultivieren von aeroben MikroorganismenMethod and device zvm. Cultivating aerobic microorganisms

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Kultivieren von aeroben Mikroorganismen und insbesondere zur Herstellung von einezeiligem Protein und für die Abwasserreinigung,The invention relates to a method and a device for cultivating aerobic microorganisms and in particular for producing a one-line protein and for wastewater purification,

Characteristic of the known technical solutions

Ss ist ein Verfahren zum Kultivieren aerober Mikroorganismen bekannt, bei welchem das Kulturmedium in einem geschlossenen Kreislauf zwischen zwei Niveaus zirkuliert, wobei im unteren Niveau Luft unter Druck dispergiert wird, den Widerstand der Dispergisrvorrichtung und des Kulturmediums überschreitend, demzufolge sich die Mediumdichte vermindert und eine aufsteigende Triebkraft formiert wird. Das Kulturmedium wird in der Zone des oberen Niveaus entlüftet, wonach es zum unteren Uiveau befördert wird. In das entlüftete Kulturmedium wird erneut Luft dispergiert, wonach der Zyklus wiederholt wird. Die Geschwindigkeit, mit der das Kulturmedium in dem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, ist dem Luftaufwand proportional (1),Thus, a method of cultivating aerobic microorganisms is known in which the culture medium circulates in a closed loop between two levels, with air dispersed under pressure in the lower level, exceeding the resistance of the dispersing device and the culture medium, as a result of which the density of the medium decreases and an ascending one Driving force is formed. The culture medium is deaerated in the upper-level zone, after which it is transported to the lower level. Air is redispersed in the deaerated culture medium, after which the cycle is repeated. The rate at which the culture medium circulates in the closed circuit is proportional to the air expenditure (1),

Die zur Verwirklichung des Verfahrens dienende Vorrichtung besteht aus einem aufsteigenden und absteigenden Haum mit unterschiedlichem Schnitt, deren oberen und unteren Teile verbunden sind. Im unteren Teil des aufsteigenden Saumes ist ein Dispergens. von Luft angeordnet, und der obere Teil desselben Raumes ist als ein Entlüfter ausgebildet, welcher mit dem oberen Teil des absteigenden P.aumes verbunden ist (1).The device used to implement the method consists of an ascending and descending hem with different cuts, whose upper and lower parts are connected. In the lower part of the rising hem is a disperser. of air, and the upper part of the same space is formed as a breather, which is connected to the upper part of the descending P.aumes (1).

2320 3 1 4 -²- ¹²·¹²·⁸¹ 2320 3 1 4 - ² - ¹² · ¹² · ⁸¹

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Ein Nachteil dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung besteht darin, daß der Kontakt der Hauptluftmenge mit dem Kulturmedium in einer Richtung des Zirkulationskreislaufes verwirklicht wird, was zu einer ungenügenden Ausnutzung des Sauerstoffes führt. Außerdem nimmt mit der Erhöhung des hydrostatischen Drucks der relative Energieverbrauch zur Sauerstofflösung zu. Die'unmittelbare Abhängigkeit der Zirkulationsgeschwindigkeit von der unterschiedlichen Dichte, d. h, vom Luftaufwand, vermindert die Möglichkeit für die Steuerung des Prozesses»A drawback of this method and apparatus is that the contact of the main air amount with the culture medium in one direction of the circulation circulation is realized, resulting in insufficient utilization of the oxygen. In addition, as the hydrostatic pressure increases, the relative energy consumption to the oxygen solution increases. The immediate dependence of the circulation rate on the different density, i. h, from the overhead, reduces the possibility of controlling the process »

Objective of the invention;

Ziel der Erfindung ist die Bereitsteilung eines verbesserten Verfahrens zum Kultivieren von aeroben Mikroorganismen, mit dem durch erhöhte Produktivität und verminderten relativen Energieaufwand wirtschaftliche Vorteile erzielt werden.The aim of the invention is to provide an improved method for cultivating aerobic microorganisms, with which economic advantages are achieved by increased productivity and reduced relative energy expenditure.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für das Kultivieren von aeroben Mikroorganismen bei hohem hydrostatischen Druck und einem maximalen Kontakt der Luft mit dem Kulturmedium in allen Punkten des Zirkulationskreislau-· fes zu erarbeiten und eine Vorrichtung mit erhöhter Produktivität und vermindertem relativem Energieaufwand zu schaffen·The object of the invention is to develop a method for cultivating aerobic microorganisms under high hydrostatic pressure and a maximum contact of the air with the culture medium in all points of the circulation cycle and to provide a device with increased productivity and reduced relative energy expenditure ·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei welchem das Kulturmedium und die Luft gleichstromartig durch drei Niveaus eines aus drei Räumen bestehenden Volumens zirkuliert. Das Kulturmedium und die Luft zirkulieren vom hohen Hiveau über das niedere Niveau zum Zwischen-This object is achieved according to the invention by a method in which the culture medium and the air circulate in a DC-like manner through three levels of a volume consisting of three chambers. The culture medium and the air circulate from the high level to the low level to the intermediate level.

23 2 0 3 14 - 3 - «.«.ei23 2 0 3 14 - 3 - «.«

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niveau, wobei sich'· die für den Prozeß erforderliche Gesamtluftmenge mit dem teilweise entlüfteten Kulturmedium in der Zone des hohen Niveaus vermischt. Das hergestellte Gemisch zirkuliert in Sichtung zu dem niederen KTiveau· nachdem das niedere Hiveau vom Gemisch erreicht wird, verändert das Gemisch die UmI auf richtung und läuft zinn Zwischenniveau, wo die Hauptmenge Abluft abgesondert wird· Das teilweise .entlüftete Kulturmedium setzt seine Zirkulation vom Zwischenniveau· zum hohen jüTiveau fort, um sich mit frischer Luft zu vermischen, wonach der Zyklus wiederholt wird, so daß die Dauer eines Zyklus von 20 bis 300 Sekunden beträgt»level, wherein the total amount of air required for the process mixes with the partially deaerated culture medium in the high level zone. The produced mixture circulates in sight to the low K level, after the low level of the mixture is reached, the mixture changes direction and runs to tin Intermediate level where the main amount of exhaust air is separated. The partially deaerated culture medium sets its circulation from the intermediate level. continue to high level to mix with fresh air, after which the cycle is repeated so that the duration of a cycle is from 20 to 300 seconds »

Dieses Verfahren wird mittels einer Vorrichtung verwirklicht, welche aus einem Gehäuse besteht, in dem ein Hohlkörper, welcher aus zwei eine durchschnittene Kegelforin aufweisenden Teilen mit gemeinsamer Basis zusammengestellt ist, und ein Entlüfter angeordnet sind. Der Entlüfter ist über dem Hohlkörper angebracht«, Zwischen den Gehäusewänden, dem Hohlkörper und dem Entlüfter ist der absteigende Raum gebildet und im Hohlkörper der aufsteigende Raum, Am unteren Teil des Entlüfters sind saugende Rohrleitungen von Pumpen verbunden, deren Drnck-Rohrleitungen mit Strahlpumpen verbunden sind· Die Strahlpumpen (Injektoren) sind über dem Gehäuse angeordnet und mit dem oberen Ende des absteigenden Raumes verbunden·This method is realized by means of a device which consists of a housing in which a hollow body, which is composed of two parts having a common base having a cutaway Kegelforin, and a vent are arranged. The deaerator is mounted above the hollow body. Between the housing walls, the hollow body and the deaerator, the descending space is formed and in the hollow body the ascending space. At the lower part of the deaerator, suction pipelines are connected by pumps whose pressure pipes are connected to jet pumps · The jet pumps (injectors) are located above the housing and connected to the upper end of the descending room ·

Die Vorteile der vorgeschlagenen Erfindung sind die folgenden:The advantages of the proposed invention are the following:

Es wird eine beständige zwangsläufige Gleichstrom-Zirkulation des Kulturmediums und der Luft bei einem hohen hydrostatischen Druck in einem breiten Änderungsbereich der Zirkulationsmultiplizität in beiden Richtungen des Zirku-There is a constant positive DC circulation of the culture medium and the air at a high hydrostatic pressure in a wide range of change in the circulation multiplicity in both directions of circulation

232031 4-4- 12.12.81232031 4-4-12.12.81

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lationskreislaufes gesichert, wobei Aerationsverhältnisse für eine maximale Säuerstoffaufnähme aus der Luft gewähr- leistet sind.secured, whereby aeration conditions for a maximum Säurstoffaufnähme from the air are guaranteed.

Ss wird eine Verminderung des Energieaufwandes für die Verwirklichung des Prozesses mit einer Erhöhung des hydrostatischen Druckes garantiert, da die Energie zur Überwindung der hydrostatischen Säule zwischen dem Zwischenniveau und dem hohen liveau verbraucht wird und nicht vom hydrostatischen Druck abhängt, welcher zwischen dem niederen und Zwischenniveau gebildet wird.Thus, a reduction of the energy expenditure for the realization of the process with an increase of the hydrostatic pressure is guaranteed, since the energy for overcoming the hydrostatic column between the intermediate level and the high level is consumed and does not depend on the hydrostatic pressure, which is formed between the low and intermediate level becomes.

Auaführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Beispiel näher.erläutert. Die beiliegende Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,The invention will be explained in more detail by way of example. The accompanying drawing shows a schematic representation of the device according to the invention,

Im Gehäuse 1 sind ein Hohlkörper 2 und ein Entlüfter 3 angeordnet, wobei der Hohlkörper 2 aus zwei eine durchschnittene Kegelform aufweisenden Teilen mit gemeinsamer Basis zusammengestellt ist. Der Entlüfter 3 ist über dem Hohlkörper 2 angebracht« Zwischen den Wänden des Gehäuses 1, dem Hohlkörper 2 und dem Entlüfter 3 ist ein absteigender Raum gebildet und im Hohlkörper 2 der aufsteigende Raum. Am unteren Teil des Entlüfters 3 sind saugende Rohrleitungen von Pumpen 4 verbunden, deren Druck-Rohrleitungen.mit Strahlpumpen (Ingektoren) 5 verbunden sind. Die IngektorenIn the housing 1, a hollow body 2 and a breather 3 are arranged, wherein the hollow body 2 is composed of two parts having a cut-through conical shape with a common base. The breather 3 is mounted over the hollow body 2 «Between the walls of the housing 1, the hollow body 2 and the breather 3, a descending space is formed and in the hollow body 2 of the ascending space. At the lower part of the breather 3, sucking pipes are connected by pumps 4, the pressure pipes of which are connected to jet pumps (ingeectors) 5. The Instructors

5 sind über dem Gehäuse !--angeordnet und mit dem oberen5 are above the housing! - arranged and with the upper

Ende des absteigenden Raumes verbunden. Im oberen und unteren Ende des Gehäuses 1 und in der'Saug-Rohrleitung der Pumpen 4 sind Eingangsstützen 6 für die Zuführung des lährbodens angeordnet, am unteren Ende des Entlüfters 3 sind Ausgangsstutzen 7 zur Abnahme des Kulturmediums vorgesehen.Connected end of the descending room. In the upper and lower end of the housing 1 and in the'-suction pipe of the pumps 4 input supports 6 are arranged for the supply of Lährbodens, at the lower end of the breather 3 are provided outlet nozzle 7 for removal of the culture medium.

232031 ν⁵- ;² ₉·;:;⁸;₈ 232031 ν ⁵ -; ² ₉ ·;:; ⁸ ; _8th

Bei einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Hohlkörper 2 als Wärmeaustauscher ausgeführt.In a further embodiment of the device according to the invention, the hollow body 2 is designed as a heat exchanger.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Das Mikroorganismen, Mineralstoffe und Kohlenstoffquelle enthaltende Kulturmedium wird über Pumpen 4 in die Wassersprung-In.jek tor en 5 zugeführt, die von der Atmosphäre Luft ansaugen, wobei die Deffuseure der Injektoren 5 eine feine Luft-Dispergierung im Kulturmedium sichern· Das aerierte Kulturmedium fließt aus den Diffuseuren der Injektoren 5 in den absteigenden Raum ein und setzt seine Bewegung in Richtung niederes lireaa fort, nachdem das Kulturmedium das letztere erreicht hat, verändert es seine Richtung, an welchem sich ein aufsteigender Strom bildet. Im Entlüfter 3 wird vom Kulturmedium die Abluft abgesondert, wonach die Luft durch das obere Ende des Entlüfters 3 aus der Vorrichtung austritt. Das teilweise entlüftete Kulturmedium wird mittels Pumpen 4 vom Boden des Entlüfters 3 angesaugt und unter Druck zu den Injektoren 5 zum Aerieren zugeführt, wonach der gesamte Zyklus wiederholt wird.The device operates as follows: The culture medium containing microorganisms, minerals and carbon source is fed via pumps 4 into the water jump injectors 5, which suck in air from the atmosphere, the defusers of the injectors 5 ensuring a fine air dispersion in the culture medium The aerated culture medium flows from the diffusers of the injectors 5 into the descending space and continues to move toward the lower lireaa, after the culture medium has reached the latter, it changes its direction, at which an ascending stream forms. In the breather 3, the exhaust air is separated from the culture medium, after which the air exits the device through the upper end of the breather 3. The partially deaerated culture medium is sucked by means of pumps 4 from the bottom of the deaerator 3 and fed under pressure to the injectors 5 for aerating, after which the entire cycle is repeated.

Bei einer anderen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Verfahren bei demselben Aufwand an Kulturmedium und Luft und mit denselben Querschnitten des Apparates angewandt, nur ist der Unterschied zwischen dem niederen und dem hohen üfiveau größer. Bei diesen Verhältnissen werden die Zirkulationsmült'iplizität und die relativen Energieaufwände zugunsten des vergrößerten Raumes vermindert und somit die Produktivität erhöht.In another embodiment of the device according to the invention, the method is applied with the same amount of culture medium and air and with the same cross-sections of the apparatus, only the difference between the low and the high üfiveau is greater. At these ratios, the circulation fluidity and the relative energy consumption are reduced in favor of the increased space, thus increasing the productivity.

Claims

23203 1 4 - «-« - «- ei 59 541 18 Introduction

A method of cultivating aerobic microorganisms in continuous forced circulation of air and culture medium containing microorganisms, minerals and organic nutrients, characterized in that the culture medium and the air perform a DC circulation on three levels of a volume in succession, by the culture medium and the. High level air circulates from the low level to the intermediate level at which the total amount of air required for the process in the high level zone mixes with the partially deaerated culture medium, after which the resulting mixture moves toward low level and after the latter is reached , the mixture changes its direction of movement and flows to the intermediate level, where the main part exhaust air is excreted, after which the partially deaerated culture medium moves from the intermediate level to. high level, where it is mixed with fresh air again «

2 * Device for implementing the method according to item 1, characterized in that in the housing (1) a hollow body (2) and a vent mounted over the latter (3) are arranged by the hollow body (2) of two having a cut-through conical shape Parts is shared with a common basis, wherein between the walls of the housing (1), the hollow body (2) and the breather (3) a descending seam is formed und'im hollow body (2) of the ascending space is formed, and at the lower part the deaerator (3) suction pipes are connected by pumps (4) whose pressure pipes are connected to injectors (5 5, which

3 2 0 3 1 4 - ⁷ - ¹² · ¹² · ⁸¹

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disposed above the housing (1) and connected to the upper end of the descending hatune.

Device according to point 2, characterized in that the lower part of the hollow body (2) is designed as a heat exchanger

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