УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
DEVICE FOR GROWING MICROORGANISMS

Изобретение относится к области экологической биотехнологии. Установка предназначена для наработки в полевых условиях биомассы микроорганизмов - деструкторов нефтяных загрязнений.
Известна установка, содержащая емкость, заполняемую культуральной жидкостью до определенного уровня, и снабженная патрубками для подвода жидкой минеральной питательной среды, воздуха и отвода накопленной биомассы, а также как минимум одну дополнительную емкость, являющуюся абсорбером газообразного субстрата. Эти емкости имеют обечайки с отбортовкой, установленные по оси емкости, служащие для разделения наполняемой жидкостью части емкости на подъемный и опускной каналы. Барботеры для подвода воздуха расположены в подъемных каналах емкостей. Емкости соединены в нижней части жидкостепроводом таким образом, что опускной канал основной емкости соединен с подъемным каналом дополнительной емкости, а опускной канал дополнительной емкости - с подъемным каналом основной емкости, а в жидкостепроводе между емкостями установлен побудитель циркуляции жидкости, см. патент RU №2352626, МПК С12М 1/02, С12М 1/04, 2009.
Данная установка требует значительной площади и не позволяет использовать ее в мобильном комплексе.
Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальный ступенчатый цилиндрический корпус, диаметр каждой вышерасположенной ступени которого превышает диаметр нижерасположенной, и установленную по оси воздухоподводящую трубку, заканчивающуюся аэратором с кольцевой щелью для выхода воздуха. Над аэратором по периметру кольцевой щели с зазорами относительно корпуса и аэратора закреплена тарелка с отогнутыми кверху бортами, образующая со стенками корпуса камеру смешения. В нижней части аппарата над тарелкой соосно корпусу установлены одна над другой цилиндрические обечайки с зазором между собой, см. авторское свидетельство SU №1010122, МПК5 С12М 1/04, 1983.
Недостатками аппарата являются сложность конструкции, его громоздкость и вследствие этого невозможность использования в мобильном комплексе.
Известна установка для выращивания микроорганизмов, состоящая из соединенных между собой трубопроводами трех емкостей, первая из которых предназначена для выращивания маточной культуры, а остальные - для товарной культуры микроорганизмов. Емкости установлены одна над другой с образованием единой колонны с увеличивающимся диаметром по высоте, оборудованы воздухораспределителями и питающим трубопроводом, см. авторское свидетельство SU №181589, МПК6 С12М 1/4, 1966.
Недостатками такой установки являются ее громоздкость (в частности, ее большая высота), не позволяющая использовать ее в мобильном комплексе.
Наиболее близкой по технической сущности является установка для выращивания микроорганизмов, включающая колонну со съемной крышкой, патрубком отвода воздуха, штуцером для слива культуральной жидкости и промывных вод, патрубками подачи питательной среды, титрующего агента и засевной культуры, размещенную в колонне многоярусную дисковую мешалку с приводом, аэраторсодержашую емкость с технологическими патрубками, размещенный внутри нее у днища аэратор, мешалка выполнена с горизонтальными лопастями на вертикальном приводном валу, аэратор представляет собой стакан с отверстиями в стенке и дне для выхода воздуха, обращенный дном вверх и укрепленный на приводном валу, при этом выходной участок трубопровода для подвода воздуха расположен в полости стакана, см. авторское свидетельство SU №1800837, МПК6 С12М 1/04, 1995 г.
При одинаковом геометрическом объеме с заявляемой установкой известная установка отличается неудобством эксплуатации в связи с невозможностью уменьшения ее габаритов в транспортном положении и вследствие этого невозможностью использования в мобильном комплексе экологической биотехнологии.
Технической задачей изобретения является повышение удобства эксплуатации установки.
Техническая задача решается тем, в установке для выращивания микроорганизмов, включающей колонну со съемной крышкой, патрубком отвода воздуха, штуцером для слива культуральной жидкости и промывных вод, патрубками подачи питательной среды, титрующего агента и засевной культуры, размещенную в колонне многоярусную дисковую мешалку с приводом, аэратор, колонна состоит из двух емкостей, установленных одна над другой, причем верхняя емкость выполнена большего диаметра для размещения в ней в транспортном положении нижней емкости для выращивания маточной культуры и имеет укрепленный в нижней части фланец с болтами крепления и герметизации емкостей, вал дисковой мешалки выполнен составным, нижняя часть вала выполнена трубчатой и размещена в емкости для выращивания маточной культуры, а верхняя часть - в виде сплошного цилиндра, укрепленного в съемной крышке установки и вставленного в нижнюю трубчатую часть составного вала мешалки с возможностью перемещения относительно друг друга, на верхней цилиндрической части вала дисковой мешалки установлен диск с возможностью перемещения вдоль вала и фиксации его посредством штифтов на заданной высоте, а на нижней трубчатой части вала дисковой мешалки диски размещены по концам трубчатой нижней части, при этом установка снабжена размещенными под фланцем верхней емкости подъемными механизмами для подъема ее в рабочее положение над нижней емкостью.
Решение технической задачи позволяет повысить удобство эксплуатации установки за счет уменьшения габаритов путем совмещения ее емкостей в транспортном положении и обеспечить использование ее в мобильном комплексе экологической биотехнологии.
Для этого емкости, составляющие колонну установки, установлены одна над другой с образованием единой колонны с увеличивающимся диаметром емкостей по высоте. При этом емкость, предназначенная для выращивания маточной культуры, расположена внизу.
На фиг.1 изображена заявляемая установка в статике; на фиг.2 - соответственно установка в динамике.
Установка для выращивания микроорганизмов, см. фиг.1, состоит из двух емкостей 1 и 2, установленных одна над другой с образованием единой колонны с увеличивающимся диаметром по высоте, емкости 1 и 2 выполнены с возможностью совмещения друг с другом с помощью подъемных механизмов (например, гидроцилиндров) 6, установленных под фланцем 15 верхней емкости 2, внутри емкостей расположена многоярусная дисковая мешалка 3, которая состоит из диска 19 в верхней части вала 4 и дисков 18, установленных на концах в нижней части вала 5.
Цилиндрические емкости 1 и 2 установки, расположенные одна над другой, имеют рубашки теплообмена 7, 20. На съемной крышке 11 закреплена с помощью шарнирного соединения 13 верхняя часть составного вала 4 с диском мешалки 19, которая с помощью штифтов сцеплена с нижней частью составного вала 5, несущей на концах диски 18 и приводящейся в движение приводом 10. Под фланцем 15 верхней емкости 2 установлены подъемные механизмы (гидроцилиндры) 6, приводящие установку в рабочее положение.
Для слива культуральной жидкости и промывных вод установка снабжена штуцером 8. В верхней части установки на эллиптической крышке 11 емкости 2 укреплен патрубок для отвода воздуха (не показан).
Заявляемая установка работает следующим образом, см. фиг.2.
С помощью подъемных механизмов (гидроцилиндров) 6 осуществляют подъем верхней емкости 2 относительно емкости 1. При этом из нижней части вала 5 выдвигается подвижная часть вала 4 с верхним ярусом (диском) 19 мешалки 3. По достижении предельного уровня высоты установки производят герметизацию путем затягивания болтов 14 на фланце 15 верхней емкости 2. После опрессовки установки сжатым воздухом осуществляют ее стерилизацию водяным паром при избыточном давлении 0,1 МПа в течение 2 часов.
Когда установка остыла до 40-60°С после стерилизации, в нижнюю емкость 1 через патрубок (не показан) подают питательную среду, титрующий агент и после достижения оптимального значения рН подают засевную культуру. После этого через штуцер подачи воздуха (не показан) в аэратор 17 подают стерильный воздух. Приводом 10, приводящим в движение дисковую мешалку 3, осуществляется перемешивание среды. Отвод отработанного воздуха осуществляется через патрубок, находящийся на крышке 11 данной установки. По мере увеличения концентрации микроорганизмов увеличивают подачу питательных веществ и расход воздуха. По достижении заданной концентрации микроорганизмов готовую культуру (культуральную жидкость) используют для деструкции загрязнений, забирая ее насосом из штуцера 8, расположенного на днище 12 нижней емкости 1 установки.
По завершении наработки необходимого количества культуральной жидкости производят промывку установки водой и ее пропарку для устранения остатков углеводородов и биомассы микроорганизмов. После остывания установки путем отворачивания болтов 14 на фланце 15 производят разъединение емкостей 1 и 2. С помощью подъемных механизмов (гидроцилиндров) 6 верхняя емкость 2 опускается до упора, совмещаясь с нижней емкостью 1, переводя установку в транспортное положение.
3
3
3
3
3
3
3
При удельной скорости аэрации 1 м/м·мин и при величине удельной вводимой мощности от 2,0 до 2,5 кВт/м установка сопоставима с серийно производимым предприятием ОАО «Дзержинскхиммаш» биореактором объемом 63 м (удельная мощность 2,25 кВт/м). При этих параметрах массоперенос кислорода составляет 2,5-3,1 кг/м·час, а продуктивность по биомассе 1-1,2 кг АСБ (абсолютно сухой белок)/м·час.
Таким образом, заявляемая установка при одинаковом геометрическом объеме с известной установкой (с прототипом) имеет повышенное удобство эксплуатации вследствие уменьшения ее габарита в транспортном положении и возможность использования в мобильном комплексе экологической биотехнологии.