Máy siêu lọc hình 12.6 hoạt động như sau: dung dịch tiệt trùng ban đầu từ thùng chứa 1 qua bộ lọc vi khuẩn 2 và bộ lọc sơ bộ 5 rồi dùng bơm 3 đẩy vào vòng tuần hoàn kín.. Để ngăn ngừa sự
Trang 1Máy vi lọc gồm 20 ÷ 25 bộ lọc và 20 ÷ 24 màng xenluloza axetat Có thể sử dụng polystrirol, thuỷ tinh hữu cơ làm bản trụ
Paronit (caosu amiăng), caosu và relin có bề dày khác nhau được sử dụng làm lớp đệm
Máy siêu lọc có các ưu điểm sau: độ kín, sự gia cố an toàn các bộ lọc và các đệm phân cách và một lượng chi tiết không đáng kể tháo được
Nhược điểm là khối lượng lao động lắp ráp và tháo dỡ máy lớn
Máy siêu lọc (hình 12.6) hoạt động như sau: dung dịch tiệt trùng ban đầu từ thùng chứa 1 qua bộ lọc vi khuẩn 2 và bộ lọc sơ bộ 5 rồi dùng bơm 3 đẩy vào vòng tuần hoàn kín Vòng tuần hoàn gồm bơm tuần hoàn 6, bộ trao đổi nhiệt 7 và bốn bộ siêu lọc 8 Sau khi bơm, dung dịch được phân bổ thành hai dòng song song Mỗi dòng chảy qua hai bộ lọc nối liên tiếp nhau, và sau đó chúng kết hợp lại thành dòng chung để vào bộ trao đổi nhiệt Áp suất làm việc trong hệ được điều chỉnh bằng van Nhiệt độ của dung dịch được giữ ổn định trong giới hạn 100C nhờ bộ trao đổi nhiệt Chất thấm chứa các dung dịch các chất thấp phân tử vào thùng chứa 9, còn chất cô sau khi tuần hoàn nhiều lần đến một mức nhất định thì đưa vào thùng thu nhận chất cô 10 Việc nối liên tiếp các đường song song của các bộ vi lọc cho phép thay đổi các thiết bị trong qúa trình hoạt động và làm thuận tiện cho thao tác Để ngăn ngừa sự xâm nhập các vi sinh vật lạ vào hệ siêu lọc, thường trang bị thêm bơm tuần hoàn có đệm hai mặt mút Bơm tuần hoàn 11 đẩy nước tiệt trùng từ thùng chứa vào đệm Sau các bơm thường lắp các bộ chống rung để san bằng xung động của dung dịch Trên các đường xả chất cô và chất thấm lắp đặt các lưu lượng kế kiểu con quay, còn đoạn thông ra ngoài không khí có các bộ lọc vi khuẩn Khi kết thúc quá trình các bộ vi lọc, các thùng chứa đều được rửa bằng nước và xác định hàm lượng enzim trong nước rửa Enzim được trích ra từ nước rửa trong chu kỳ
cô tiếp theo
Dùng dung dịch 1% monocloamin hay chất sát trùng khác để tiệt trùng thiết bị trong thời gian 15 ÷ 20 phút, sau đó rửa bằng nước tiệt trùng trong vòng 30 ÷ 40 phút, tiếp theo chu kỳ công nghệ được lặp lại
Thiết bị vi lọc tự động liên tục có năng suất cao (hình 12.7) được sử dụng trong sản xuất lớn các loại chế phẩm enzim và các chế phẩm hoạt hoá sinh học khác
Thiết bị gồm 18 bộ vi lọc 4 với diện tích bề mặt hoạt động 180 m2 Các bộ được nhóm hoá thành ba mức cô nối nhau liên tục Mỗi mức là một vòng tuần hoàn kín, ngoài các bộ vi lọc tham gia vào vòng tuần hoàn còn có bơm 2 và bộ trao đổi nhiệt 3
Vòng đầu tiên có 9, vòng hai − 6, vòng thứ ba − 3 bộ
Trang 2Hình 12.6 Máy siêu lọc:
1- Thùng chứa dung dịch ban đầu; 2- Bộ lọc vi khuẩn; 3- Bơm nạp dung dịch; 4- Bộ chống rung; 5- Bộ lọc sơ bộ; 6- Bơm tuần hoàn; 7- Bộ trao đổi nhiệt; 8- Khối vi lọc; 9- Thùng chứa chất lọc; 10- Thùng chứa chất cô; 11- Bơm; 12 - Thùng chứa nước tiệt trùng
Trong mỗi mức, chất lỏng được cô qua ba bộ liên tục
Ở mức đầu có ba dòng song song nhau, mức hai − hai và ở mức ba − một Dung dịch từ mức đầu váo mức hai và sau đó vào mức ba, các chất thấp phân tử được lọc liên tục Hệ phân bổ dòng như thế cho phép đạt tốc độ chuyển động của chất lỏng trong các rãnh đến 2 m/s, giảm bớt sức cản thuỷ lực và tiêu thụ năng lượng tối thiểu
Hình 12.7 Máy vi lọc
Vào khí quyển
Nước tiệt trùng
Chất lọc
Dung dịch
ban đầu
Chất cô
Vào khí quyển
12
Chất sát trùng
6
Vào khí quyển Hơi
Nước
Hơi Vào khí quyển Dung dịch enzim
Chất lọc Chất cô Nước
Trang 3Trong tiến trình vận hành lượng chất thấm theo các mức độ của hệ được giảm xuống, còn mức độ cô tăng lên Lượng chất thấm cơ bản nhận được ở mức đầu tiên, nhỏ hơn - ở mức hai và còn nhỏ hơn nữa ở mức thứ ba, cho nên diện tích bề mặt lọc ở mức đầu là 90, ở mức hai - 60 và ở mức ba - 30m2 Dung dịch đầu được đẩy vào hệ thuỷ lực của máy từ thùng chứa 5 nhờ bơm định lượng 1 có áp suất 0,6 MPa
Máy vi lọc được trang bị hệ tự động điều chỉnh quan hệ giữa tiêu hao chất thấm và chất cô, cho phép liên tục điều chỉnh mẫu chất cô (phụ thuộc vào số lần tuần hoàn và lượng enzim đã thu nhận được)
Thiết bị cũng được trang bị các dung lượng để chứa dung dịch sát trùng 7 và nước tiệt trùng 8, trang bị hệ nạp nước vào các bộ vi lọc trong thời gian ngừng nạp dung dịch (để bảo giữ màng xenluloza axetat) Không khí thải ra khỏi hệ được làm sạch trong các bộ lọc vi khuẩn 6
Năng suất của thiết bị là 1800 l/h
Khó khăn cho việc thay thế các màng lựa chọn sau khi lọc là nhược điểm chính của các thiết bị siêu lọc
Bảng 12.2 Đặc điểm kỹ thuật của các thiết bị siêu lọc
Năng suất (1) tính theo dung dịch ban
đầu, m 3 /h
Sốï lần cô tính theo thể tích
Diện tích bề mặt của các màng, m 2
Nhiệt độ lớn nhất, 0 C
Aïp suất làm việc, MPa
Phạm vi pH (2)
Công suất, kW
Công suất đơn vị, kW/m 2
Kích thước cơ bản
Khối lượng, kg
0,45
10 và hơn
40
50 0,6
5 ÷ 8
15 0,37 2150×900×2800
1800
2,0
10 và hơn
180
50 0,6
5 ÷ 8
122 0,68 10200×5300×2800
9700
Ghi chú: (1) Năng suất phụ thuộc vào các thông số các màng được sử dụng và các tính chất các
chất lỏng đem cô
(2) Khi sử dụng các màng có nhãn hiệu YAM bằng xenluloza axetat
12.2.2 Các thiết bị siêu lọc dạng môđun
Hiện nay trong thực tế ở các nước có xu hướng thảo ra những thiết bị dạng môđun về công nghệ màng lọc Việc ứng dụng các thiết bị siêu lọc dạng môđun sẽ cho phép làm dễ dàng việc thao tác và giảm nhân công
Trang 4Các tổ hợp siêu lọc YΦ - 15/20 , YΦ - 15/40 , YΦ - 15/2000 Các thiết bị siêu lọc
YΦ - 15/20 tác động gián đoạn được dùng để cô và tinh chế các dung dịch chứa enzim và các chất hoạt hoá khác Vỏ xilanh của thiết bị dùng màng lọc trong tổ hợp YΦ - 15/20 (hình 12.8) được phủ kín từ hai hướng bằng các nắp bích có đáy elip Cố định hai môđun màng dạng khung phẳng trong vỏ có diện tích bề mặt của mỗi môđun 12,5 m2 Môđun gồm cụm các bộ lọc phẳng có dạng các tấm bản xốp bằng polyme được bọc bởi màng lựa chọn Cụm được ép lại giữa các mặt bích bằng các thanh giằng ở bên trong các rãnh rỗng để tháo chất thấm Chất thấm tháo ra ngoài qua các khớp vặn, được phân bổ trong vỏ thiết bị
Tổ hợp lọc YΦ - 15/40 khác với tổ hợp lọc YΦ - 15/20 ở chỗ tổ hợp YΦ - 15/40 có hai thiết bị lọc màng nối tiếp nhau Tổng diện tích của bề mặt màng 50 m2
Hình 12.8 Sơ đồ tổ hợp siêu lọc
YΦ -15/40
1- Thùng chứa dịch; 2- Bơm tuần hoàn;
3-Bộ lọc sơ bộ; 4- Thiết bị lọc bằng
màng mỏng; 5- Van tiết lưu; 6- Bộ trao
đổi nhiệt
Đặc tính kỹ thuật của tổ hợp YΦ - 15/140
Năng suất tính theo dung dịch ban đầu, m3/h: dưới 4
Sốï lần cô tính theo dung dịch: dưới 10
Diện tích bề mặt của các màng, m2: 50
Công suất đơn vị của động cơ điện, kW/m2: 13
Tổ hợp lọc YΦ - 15/2000 có bề mặt lọc tổng cộng 2000 m2 Tổ hợp lọc có các thiết bị dùng màng lọc dạng môđun, về kết cấu tương tự như các thiết bị được sử dụng trong tổ hợp YΦ - 15/20.Tổ hợp YΦ - 15/2000 gồm bốn tổ hợp nhỏ YΦ - 15/50 tác động gián đoạn, làm việc ở chế độ tự động Mỗi tổ hợp nhỏ có bộ phận độc lập và hoàn
6
5
Chất lọc
Tác nhân lạnh Dung dịch
ban đầu
Trang 5toàn có thể bảo đảm chế độ công nghệ đã cho Có bốn vòng tuần hoàn trong tổ máy siêu lọc, mỗi vòng gồm có bơm tuần hoàn, bộ trao đổi nhiệt và năm thiết bị dùng màng lọc được nối liên tục
Tổ máy siêu lọc YΦ - 15/500 làm việc như sau: dung dịch tự chảy đầy vòng tuần hoàn, sau đó mở bơm nạp liệu để đẩy dung dịch từ dung lượng ban đầu vào vòng thứ nhất, và mở các bơm tuần hoàn Cho nên một phần chất lỏng được tuần hoàn theo vòng, còn một phần chảy từ vòng này sang phần khác, mức độ cô tăng dần Khi trong vòng thứ bốn đạt được nồng độ cô đã cho thì mở van tháo chất thấm vào vòng tiếp theo Dung dịch đầu được nạp thường xuyên vào vòng thứ nhất với một lượng bằng tổng lượng chất thấm tháo ra từ mỗi vòng và lượng chất cô từ vòng thứ bốn
Hệ thống lắp ráp các đường ống dẫn cho phép mở bất kỳ vòng tuần hoàn nào mà không cần phải dừng tổ máy Đặc tính kỹ thuật của các tổ hợp YΦ - 15/500 và YΦ - 15/2000 được nêu ở bảng 12.3
Bảng 12.3 Đặc tính kỹ thuật của các tổ hợp siêu lọc YΦ - 15/500 và YΦ-15/2000
Chế độ làm việc
Năng suất (1) tính theo dung dịch ban đầu, m 3 /h
Sốï lần cô
Diện tích bề mặt của các màng, m2
Lượng tổ máy lọc bằng màng
Nhiệt độ cho phép cao nhất (2), 0 C
Aïp suất làm việc, MPa
Phạm vi pH (2)
Lượng dẫn động điện
Công suất động cơ điện, kW
Công suất đơn vị, kW/m 2
Kích thước cơ bản
Khối lượng, kg
Gián đoạn 3,75 dưới 10
500
20
50 dưới 1,0
5 ÷ 8
11
181 0,36 12000×15000×5000
32000
Gián đoạn 15,0 dưới 10
2000
80
50 dưới 1,0
5 ÷ 8
44
725 0,36 48000×15000×5000
130000
Ghi chú: (1) Năng suất phụ thuộc vào các thông số của các màng được ứng dụng và các tính
chất của chất lỏng đem cô
(2) Khi sử dụng các màng có nhãn hiệu YAM từ xenluloza axetat
Các tổ hợp siêu lọc dạng ống và dạng cuộn Các tổ hợp tác động gián đoạn để
phân chia các dung dịch bằng phương pháp siêu lọc dạng cuộn và dạng ống Tổ máy dạng cuộn dùng để phân chia các dung dịch tương đối nguyên chất, còn dạng ống - đối với các dung dịch chứa thể huyền phù
Trang 6Tổ hợp MP - 70 - 2000T Tổ hợp gồm các tổ máy lọc dùng màng, bơm tuần hoàn,
khung, trạm điều khiển và được trang bị các dụng cụ đo - kiểm tra Thiết bị trao đổi nhiệt và dung lượng không thuộc thành phần của tổ hợp
Trong vỏ xilanh của tổ máy có ba khớp nối: để nạp dung dịch phân chia, để tháo chất cô và để tháo chất lọc Môđun dạng ống hay dạng cuộn được lắp trong vỏ Môđun dạng ống gồm các ống xốp bằng chất dẻo thuỷ tinh sắp xếp song song nhau có đường kính 12 mm, các màng lựa chọn được lắp vào bề mặt bên trong của các ống xốp trên Môđun dạng cuộn là lớp bằng màng bán thấm, lưới capron và vải capron phủ lên ống đột lỗ Bơm đẩy dung dịch vào khoang bên trong của các bộ phận phân chia rồi đến bề mặt của màng Chất thấm được tháo riêng biệt từ mỗi môđun vào ống góp Dung dịch được cô cục bộ từ các tổ máy quay về dung lượng để tuần hoàn
Khi làm việc với các chất hoạt hoá sinh học tổ hợp được bổ sung thêm các bộ trao đổi nhiệt để tránh dung dịch bị quá nhiệt khi tuần hoàn
Đặc tính kỹ thuật của tổ hợp MP - 70 - 2000T:
Năng suất tính theo chất thấm, m3/ngày: 24
12.2.3 Các tổ hợp môđun siêu lọc tác dụng liên tục
Tổ hợp môđun siêu lọc dạng lọc - ép để cô các sản phẩm lỏng trong công nghiệp
vi sinh, y và hoá
Tổ hợp siêu lọc A1 - OYC Tổ hợp (hình 12.9) gồm 6 lô: 1 ÷ 6, mỗi một lô có
bơm tuần hoàn 9, bộ trao đổi nhiệt 10, chúng được nối với ống góp chung để tháo chất
cô và chất lọc
Từ hai dung lượng 11, sản phẩm ban đầu chảy vào bộ trao đổi nhiệt 12, tại đây sản phẩm được đun nóng và sau đó bơm 13 đẩy vào tổ máy siêu lọc.Trong lô 1 sản phẩm được ép thẳng qua các môđun với tốc độ trên màng 1,6 ÷ 2,0 cm/s nhờ bơm tuần hoàn 8 Sản phẩm được tuần hoàn nhiều lần trong vòng của lô, chất lọc được tháo liên tục khỏi môđun, còn chất cô một phần được đẩy vào lô 2, và quá trình như thế được lặp lại Việc
cô tiếp tục được thực hiện tương tự trong tất cả các lô tiếp theo Thành phẩm có nồng độ đã đạt theo quy định được tháo ra khỏi lô 6
