【正文】 VL=50000L， D=130cm 渦輪漿 Np=6 水 ~空氣 阿塞等 D=10~440cm， Di/D=1/3， 1/2，渦輪漿 Np=6 )/( sLgL wVPak ?? )/( sLgL wVPak ??? ?)/( LgL VPak ?323223 )( sL wDNak ??)/()( NwVPNak sLgiG ?????)/( sLgG wVPak ??siG wDNLDak ??????? ?? 表中： D為反應(yīng)器直徑； Di為攪拌器葉片直徑； Np為攪拌功率準(zhǔn)數(shù)； Ni為攪拌葉的組數(shù)， Pg/VL 為單位體積反應(yīng)液所輸入的攪拌功率； L為葉片長(zhǎng)度。 評(píng)價(jià)通風(fēng)生化反應(yīng)器的兩個(gè)重要指標(biāo)： kLa值和單位溶解氧的能耗（ Np） 。 單位溶解氧的能耗（ Np） ： 即溶解 1摩爾氧所消耗的能量 。 單位溶解氧功耗 LQgP N a VPPN ?? 不同形式和不同大小的反應(yīng)器 ， 在 kLa值相同的情況下， Np 值可能有很大區(qū)別 ， 使用同一反應(yīng)器在 kLa值不同的情況下 ， Np的差異亦可能很大 。 （ 656） 式中： PQ—— 通風(fēng)所消耗的功率 提高氧傳遞速率 Na的兩條途徑： 一是提高氧傳質(zhì)推動(dòng)力 （ C*C） 二是提高 kLa值 。 提高氧傳遞速率的同時(shí) ， 應(yīng)盡量減小通風(fēng)攪拌功率 的增加 ， 以保證有較低的 Np值 。 提高傳質(zhì)推動(dòng)力和 kLa值 ， 必須根據(jù)具體情況而選擇適宜的途徑 。 溶氧速率的調(diào)節(jié) )( * CCakNa L ??由（ 68）式 可以看出 : 增加操作壓力 ， 即增加傳質(zhì)推動(dòng)力 （ C*C） ，可以提高 Na， 但操作壓力的提高勢(shì)必提高通風(fēng)的功率消耗 ， 在實(shí)際生產(chǎn)中 ， 在通風(fēng)壓力許可的范圍內(nèi)可以考慮 ， 但設(shè)計(jì)時(shí)不宜選擇過(guò)高的操作壓力 。 提高攪拌轉(zhuǎn)速和增大通風(fēng)量 ， 對(duì)一定的設(shè)備而言 ， 都可增大 kLa值 ， 從而提高 Na。 ？ 簡(jiǎn)述氧傳遞過(guò)程的特征 。 ， 簡(jiǎn)述各方法的基本原理 。 ， 提高好氧發(fā)酵中氧傳遞速率的最好的方法是提高攪拌 。 怎樣做更為有效 ？ （ 45℃ ~65℃ ） 條件下 ， 測(cè)定 kLa的結(jié)果如表所示 溫度 t(℃ ) kLa(h1) C*(kg氧 /m3) 45 50 55 60 65 212 222 241 246 255 6． 65 103 6． 35 103 —— 5． 93 103 —— 0． 463 如果在所試驗(yàn)的溫度范圍內(nèi) ， 氣泡直徑一定 ， 試比較此條件下氧傳遞最大速率與溫度的關(guān)系 ， 從理論的角度說(shuō)明產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因 。 )( sm P a ?? 復(fù) 習(xí) 題 利用鼓泡式發(fā)酵罐進(jìn)行好氧培養(yǎng) ， 罐中分散上升的氣泡沒(méi)有顯著的差別 。因此 ， 可以假定以單一氣泡來(lái)代表罐內(nèi)氣體的變化 ， 假定氣泡處于同一狀態(tài) 。 已知 kL與氣泡直徑 dB和氣泡的上升速度 wB相關(guān) 。 由表面更新理論可知 ，kL與 wB和 dB有相關(guān)式： 。 另外 ， 槽內(nèi)氣體滯留量為： ， 式中 F為通氣速率 ， HL為培養(yǎng)液深 ， VL為培養(yǎng)液體積 。 試推出 kLa與操作參數(shù)相關(guān)的方程；如果小型發(fā)酵罐的通風(fēng)比為 vvm， 與其對(duì)應(yīng)放大 125倍的大型罐中的通風(fēng)比多少為宜 ? )(0 LBL VwHFH ??? 試驗(yàn)測(cè)定氣液比表面積 a和氣體滯留量 H0， 發(fā)酵液體積為 10L， 通入空氣后 ， 氣液體積變?yōu)?12L， 測(cè)定發(fā)酵液中氣泡直徑為 5mm， 假定氣泡直徑一致， 計(jì)算該反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)的氣液比表面積 a和氣體滯留量 H0。 21)( BBL dwk ? 進(jìn)行某種微生物培養(yǎng) ， 培養(yǎng)液體積為 50m3， 細(xì)胞濃度為 24kg/ m3， 培養(yǎng)液飽和溶氧濃度為 。 (1) 已知 ， ， 求微生物的耗氧速率； (2) 若反應(yīng)器的溶氧系數(shù)滿足： ， 試求通風(fēng)量 Qg； (3) 求空氣中氧的利用率 （ 按標(biāo)準(zhǔn)空氣計(jì) ） 。 ?? h? ?OXY)( ?? hVQak LL 某微生物氧的飽和常數(shù)為 KO2= /L， ， 比呼吸速率 ， 。 若反應(yīng)器的 ， 液相中飽和溶氧濃度為 試求當(dāng)微生物的培養(yǎng)濃度 X分別為 、 20 g/L、 g/L時(shí) ， 培養(yǎng)液中的溶氧濃度 C與耗氧速率 。 采用裝有兩只六彎葉渦輪攪拌器的生化反應(yīng)器 ， 已知反應(yīng)器直徑為， 工作容積為 12m3， 通風(fēng)量 （ 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 ） ， Q=5m3/min， 通氣時(shí)的攪拌功率為 ， 攪拌轉(zhuǎn)速為 119rpm。 反應(yīng)器內(nèi)空氣中氧的平均分壓為： ， 試計(jì)算當(dāng)液相中溶氧濃度為：、 24mg/L及 ， 即氧的利用率 。 Pa5100 1 ??? 全混式曝氣池中活性污泥的需氧量可表示： ，式中 V為曝氣池中液體體積 m3； dO2/dt為耗氧速率 kg氧 /（ m3d ） ； a和b為經(jīng)驗(yàn)常數(shù) ， 分別等于 /kgBOD和 /（ kgMLSSd） ； F為新鮮廢水的流速 m3/d； S0為新鮮廢水的 BOD kgBOD/m3； S為曝氣池出口的 BODkgBOD/m3； X為活性污泥濃度 kgMLSS/m3。 若活性污泥的BOD負(fù)荷為 ， BOD去除率為 90％ ， 計(jì)算每除去1kgBOD的需氧量 。 b V XSSaFdtdOV ??? )( 02)/( dk g M L S Sk g BO DVXFS ??1max ?? h?g)/h(/ /2 ?? 氧gYQ OXO ? ggY OX /? 1300 ?? hakLLmgC /??參 考 文 獻(xiàn) 高孔榮主編 .發(fā)酵設(shè)備 . 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社 . 1991 賈士儒編 .生物反應(yīng)工程原理 .天津：南開大學(xué)出版社 . 1990 倫世儀主編 .生化工程 .北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社 . 1993 戚以政，汪叔雄編著 .生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)器 .北京：中國(guó)化學(xué)工業(yè)出版社 . 1998 微生物工程編寫組 .微生物工程（上冊(cè)），上海：上海人民出版社， 1976 俞俊棠、唐孝宣主編 .生物工藝學(xué) . 上海：華東化工學(xué)院出版社 . 1992 合葉修一，永井史郎 . 生物化學(xué)工程 ──反應(yīng)速度論 . 日本東京：科學(xué)技術(shù)社 .1975 合葉修一等 .バイオテクノロジ — Q amp。 A. 日本東京：科學(xué)技術(shù)社 .1989 川瀨義矩 . 生物反応工學(xué)の基礎(chǔ) . 日本東京：化學(xué)工業(yè)社株式會(huì)社 .1993 山根恒夫 . 生物反応工學(xué) . 日本東京：產(chǎn)業(yè)図書株式會(huì)社 . 1985 1合葉修一等 . 発酵プロセスの最適計(jì)制御 . 日本東京：サイェンスフォ — ラム株式會(huì)社 . 1983 1 Aiba al. Biochemical Engineering(2nd ed). Univ. of Tokyo 1 Akita K. amp。 Yoshida . Eng. Chem. Proc. Des. Dev. 12. 76. 1973 1 Andrew S. P. S. Trans. Inst. Chen. Eng. 60. 3. 1982 1 Atkinson B. amp。 Mavituna Engineering and Biotechnology Handbook. Pub. 1983 1 Blanch H. W. Repors Fermentation Processes. 1 Chakravarty M. et al. Biotechnol. Bioeng. . 4. 1 Constantinides A. et al. Biotech. Bioeng. 12. 803. 1970 1 Imanaka T. amp。 Aiba, S. Annals New York Academy of Sciences. 1. 1981 Jai S. Master Thesis of Osaka Unit. 1985 2 Josha B. amp。 Sharma M. M. Can. J. Chem. Eng. 55. 683. 1977 2 Jost al. . 41. 461. 1973 2 Levec J. amp。 Pavko S. Chem. Eng. Sci. 34. 1159. 1979 2 Metz, B. Et al. Adv. Biochem. Eng. 2 Mukhopadhyay al. . Technol. 6. 406. 1976 2 Nakanoh M. amp。 Yoshida F. Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Deve. 19. 190. 1980 2 Rehm H. J. amp。 Reed G (Eds). Biotechnology. .Weinheim： Verlag 謝 謝 大 家