一种发酵尾气的除异味富氧发生器及其工艺操作和用途

一种发酵尾气的除异味富氧发生器及其工艺操作和用途

技术领域

本发明涉及一种定量除去发酵尾气异味又富氧发生器及其工艺操作、用途。

背景技术

空气中的异味，不仅令人难受，而且损害人的身体。尤其在发酵车间，发酵罐排出的气体，现有技术能很好地除去夹在尾气中的逃液，但不能除去尾气中的令人难以忍受的异味，这不仅损害人体，而且使操作工人产生厌烦情绪，影响生产，更危险的是尾气中的细菌散布车间环境中，造成染菌事故，甚至有噬菌体染菌及部分噬菌体染菌事故。

发明内容

本发明的主要目的在于克服发酵罐排出的尾气异味、二氧化碳气体，杀死尾气中夹带的活菌体，并使尾气富氧变成新鲜空气。本发明还可使居室、宾馆、洗手间、其它空间的有异味的气体及二氧化碳除去，并使其空间气体变成无菌富氧新鲜空气。

本发明是通过以下技术方案实现的：

用空气中的氧气在氧臭氧发生器中生成的臭氧除去发酵罐排出的尾气中带有异味的细菌及其尸体片段、胺化合物、硫化合物；用过饱和的氢氧化钙溶液除去尾气中的二氧化碳(发酵菌呼出二氧化碳也有异味)及臭氧发生器中产生混在臭氧气体中的有害的氮氧气体；把多余的臭氧分解释放出氧气，使令人讨厌的发酵尾气变成无气味的富氧新鲜空气。或可以用其它的一价、二价、三价的金属离子碱及有机碱代替氢氧化钙。

为了实现上述技术方案，发明了一种定量除异味富氧发生器及工艺操作。

一、本发明的定量除异味富氧发生器有以下相互连接12部分，详见附图1：

(1)臭氧定量输入计、(2)臭氧与尾气混合管(文丘里管)、(3)混合气体进气管、(4)反应室及臭氧分解室、(5)罩盖及罩板、(6)无菌富氧空气除水室、(7)无菌富氧空气出气室、(8)固体反应剂加入口、(9)下料口、(10)冷凝水回流管、(11)加水管、(12)水溢流管，共12部分相互连接组成。

二、本发明的除异味富氧的工艺流程及操作，详见附图1：

由(101)臭氧发生器产生的臭氧在经(102)检测用臭氧流量计中检测浓度合格后，再经(1)臭氧定量计中被定量后输入(2)臭氧与尾气混合管(文丘里管)，臭氧与尾气混合后，由(3)混合气体进气管进入(4)反应室及臭氧分解室，此室有过饱和的氢氧化钙碱液，在此臭氧把异味气体如硫化氢、二氧化硫、硫化胺等氧化，臭氧杀死细菌，氢氧化钙碱液腐蚀溶解细菌细胞或死菌尸体片断，除去异味；同时由于氮氧化合物五氧化二氮、三氧化二氮在此碱液中溶解度是二氧化碳的千万倍，氮氧化物被除尽，而发酵菌体呼出异味二氧化碳本身反应生成碳酸钙沉淀，并由臭氧及氢氧化钙碱液共同除去菌体呼出的二氧化碳的异味。反应液中Ga²⁺由水中乳化状氢氧化钙不断地溶于水中补充。(5)罩盖及罩板所罩住区域为反应室，此区域外为臭氧分解室，未反应完的臭氧在水液中分解出氧气，使除去异味的尾气变成无菌富氧空气，并从切线方向旋转进入(6)无菌富氧空气除水室，由于撞击出 气管壁及旋转分离作用，水滴下到旋风分离器下部排液管中流到碱液中，气体从此旋风分离器出气管下端口进入，从出气管上端口突然膨胀吸热冷凝，进一步除水，排到(7)无菌富氧空气出气室，排到室外，出气室凝积的水由(10)冷凝水回流管流到混合气体反应室碱液中，每批发酵完毕，把(9)下料口封口法兰拆下，混合气体反应室碱液及固体粒块可清除，把混合气体反应室液体及固体粒块清除完毕。清除出的液体用于回收硝酸钙，清除出的固体重置于通二氧化碳溶液中，碳酸钙变成碳酸氢钙溶解，而硫酸钙不溶，分离得硫酸钙，碳酸氢钙溶液再用常法制备固体碳酸氢钙。封闭下料口封口法兰。再在(8)固体反应剂加入口(即加料手孔)加入固体氧化钙到(4)反应室及臭氧分解室的水中。水从(11)加水管中加入自来水到(4)反应室及臭氧分解室中，边加水边加氧化钙，在氧化钙全部变成氢氧化钙后，再调整加水，加到(12)溢流管流出水停加水，封闭加料口，待下批除发酵尾气异味及除菌用，此时(4)反应室及臭氧分解室成为很好的无菌液封室。

三、反应原理：

(1)空气在电火花下反应：

空气中的氧气变成臭氧：3O₂→2O₃，O₃→O₂+[O]

空气中的氮气变成五氧化二氮：2N₂+5[O]→2N₂O₅

(2)臭氧除异味反应：

O₃→O₂+[O]

[O]为强氧化剂；

[O]+细菌细胞或其尸体片断→无气味的氧化产物

[O]+胺化合物→N₂+NO₂

[O]+H₂S→SO₃+H₂O

[O]+[NH₄]₂S→SO₃+NO₂+H₂O

[O]+2NO₂→N₂O₅

(3)碱液中反应：

O₃+H₂O→H₂O₂+O₂→H₂O+O₂+[O]

H₂O₂同样有[O]的上述除异味的反应。可见臭氧在水溶液中除异味能力更强，因为臭氧产生的H₂O₂可产生更多的[O]，除异味的能力更强。

CaO+H₂O→Ca(OH)₂→Ca²⁺+2OH^-

OH^-+细菌细胞及其片段氧化产物→可溶于水肽、氨基酸等物质

SO₃+H₂O→H₂SO₄

H₂SO₄+Ca²⁺+2OH^-→CaSO₄↓+2H₂O

N₂O₅+H₂O→2HNO₃

HNO₃+OH^-→NO₃^-+H₂O

CO₂+2OH^-→CO₃^2-+H₂O

Ca²⁺+CO₃^2-→CaCO₃↓

可见硫酸钙及碳酸钙沉淀而硝酸钙在溶液中可自然分离。在溶液中回收硝酸钙，碳酸钙及硫酸钙可重新置于通二氧化碳液中，碳酸钙变成碳酸氢钙溶于水，硫酸钙不溶而两者分离。碳酸氢钙液再用常用工业法制固体碳酸氢钙。

CaCO₃+CO₂+H₂O→2Ca(HCO₃)₂

(4)多余的臭氧分解释放出氧反应：

O₃→O₂+[O]

2[O]→O₂

四、所需臭氧量定量计算：

臭氧用于发酵尾气灭菌、除异味、分解释氧，经本发明研究得知，处理发酵尾气需要的臭氧浓度是31×10^-6(V/V)，因为臭氧发生器都是以每小时制出臭氧重量为其规格，折算所需臭氧的重量浓度是0.06085g/m³，而臭氧的自然衰退率为62.25％，实际上臭氧的有效率为1-62.25％，即37.75％。本发明的经验计算公式为：

Q＝C×V×60/37.75％

Q：每小时所需臭氧量，g/h；

C：尾气中除异味、灭菌、富氧所需臭氧浓度，0.06085g/m³；

V：每分钟发酵尾气输出量，m³/min。

五、氧化钙需要量计算：

5.1除二氧化碳量计算：

本发明研究得知，抗生素发酵，产生的二氧化碳的量，包括空气中原有的0.03％的二氧化碳量，为进入发酵罐的空气中氧的2％以下。常温下，氧气为空气20.93％成分，进入发酵罐发酵后，发酵尾气密度为1.3kg/m³，则整个发酵周期除去发酵尾气中二氧化碳量计算经验公式为：

W＝V×1.3×20.9％×2％×η×60×h

W：整个发酵周期除去的二氧化碳量，kg；

V：发酵排出尾气的量，m³/min；

η：除二氧化碳效率；70％-99.9％；

h：整个发酵周期时间。

5.2所需氧化钙量计算：

反应式：CaO+H₂O→Ca^2*+2OH^-

CO₂+2OH^-+Ca²⁺→CaCO₃↓+H₂O

即：CaO+CO₂→CaCO₃↓

56      44

G       W

44/56＝W/G

G＝W×56/44

G：所需氧化钙量

W：需除去的二氧化碳量

六、本发明的设备制造及安装参数：

本发明的设备自定义型号是：WQJ-BX，WQJ是取尾气净化汉语拼音声母，B型是与核工业理化工程研究院的QYF-B-X型气液分离器配套安装，其中的X值表示每分钟的发酵尾气的流量，是在QYF-B-X气液分离器分离发酵尾气中的发酵液逃液后，再安装本发明设备，进行尾气除异味并富氧，成为无害的新鲜空气排到环境中。

6.1本发明的设备筒体及进出气口尺寸：mm(设计工作压力0.09Mpa)

  本发明设   备型   号规格   进气   口法   兰D ₂₀₀   流量   m ³/min   园柱   筒体   直径   D ₄₀₀   园柱   筒体   高H ₄₀₀   锥体   封头   高H ₄₀₁   及H ₇₀₁   锥体   斜边   长L ₄₀₁   及L ₇₀₁   设备   高H   设备   宽L 出气及 下料口 法兰 D ₇₀₀＝D ₉₀₀   WQJ-B20   DN100   20   1400   2000   600   849   3500   1900   DN200   WQJ-B30   DN150   30   1600   2200   700   990   3900   2100   DN200   WQJ-B40   DN150   40   1800   2600   800   1132   4500   2300   DN200   WQJ-B50   DN150   50   2000   2800   900   1273   4900   2500   DN200   WQJ-B60   DN150   60   2200   3000   1000   1414   5300   2700   DN200   WQJ-B70   DN150   70   2400   3200   1100   1556   5700   2900   DN200   WQJ-B80   DN200   80   2600   3400   1200   1697   6200   3200   DN200   WQJ-B90   DN200   90   2800   3600   1300   1839   6600   3400   DN200   WQJ-B100   DN250   100   3000   3800   1400   1980   7000   3600   DN200   WQJ-B150   DN300   150   4000   6000   1900   2687   10200   4600   DN200

注：进气口、出气口、下料口法兰设计压力PN1.6MPa

6.2本发明设备筒体及封头上的各接管长、高尺寸(设计工作压力0.09Mpa)：

  设备型号   规格   进气管   接管   L ₃₀₀   下料管   接管   H ₉₀₀   混和管   接管   L ₂₀₀mm   加料   手孔   L ₈₀₀   出气管   接管   L ₇₀₀mm   冷凝水回   流管接管   L ₁₀₀mm   溢流管   接管L ₁₂₀   Mm   mm   mm   mm   WQJ-B20   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B30   150   150   200   150   150   200   200

  WQJ-B40   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B50   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B60   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B70   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B80   200   200   300   150   200   200   200   WQJ-B90   200   200   300   150   200   200   200   WQJ-B100   200   200   350   150   200   200   200   WQJ-B150   200   200   400   150   200   200   200

6.3臭氧定量输入混合部分结构制造及安装尺寸：

  型号规格   L ₃₀₁   L ₂₁₀   L ₂₁₂   L ₂₁₁   L ₂₁₃   H ₃₀₂   H ₃₀₁＝H ₈₀₁   D ₂₀₁   D ₂₀₂   WQJ-B20   250   70   100   30   85   1100   1500   50   75   WQJ-B30   300   70   100   30   85   1150   1650   50   75   WQJ-B40   350   70   100   30   85   1250   1950   50   75   WQJ-B50   400   70   100   30   85   1300   2100   50   75   WQJ-B60   450   70   100   30   85   1350   2250   50   75   WQJ-B70   500   70   100   30   85   1400   2400   50   75   WQJ-B80   500   110   160   30   125   1450   2550   70   100   WQJ-B90   550   110   160   30   125   1500   2700   70   100   WQJ-B100   600   150   210   40   170   1550   2850   85   120   WQJ-B150   700   150   210   40   170   2100   4500   100   150

注：1、D₂₀₃等于D₂，即为表6.1中进出气管法兰DN值。

2、臭氧气体输入管内径D₂₁₁统一为20mm，接管高度H₂₁₁统一为150mm。

6.4尾气除异味反应室及加料、下料系统结构制造及安装尺寸(mm)：

  设备型号   D ₄₀₂   L ₄₀₂   H ₄₀₂₁   H ₄₀₂₂   H ₆₀₄   D ₆₀₄   H ₁₂₀₀   WQJ-B20   700   700   300   300   400   25   1750   WQJ-B30   800   800   300   300   400   25   1950   WQJ-B40   900   900   300   400   500   25   2250   WQJ-B50   1000   1000   300   400   500   25   2450   WQJ-B60   1100   1100   400   500   600   25   2650   WQJ-B70   1200   1200   400   500   600   25   2850   WQJ-B80   1300   1300   400   600   700   50   3100   WQJ-B90   1400   1400   400   600   700   50   3300   WQJ-B100   1500   1500   500   700   800   50   3500   WQJ-B150   2000   2000   500   700   800   50   5100

6.5无菌富氧空气除水室结构制造及安装尺寸：mm

  设备型号   D ₆₀₀   D ₆₀₁   D ₆₀₄   H ₆₀₀   H ₆₀₂   H ₆₀₃   L ₆₀₁   H ₆₀₁   L ₆₀₂   WQJ-B20   150   450   50   500   100   300   283   200   100   WQJ-B30   150   450   50   500   100   300   283   200   100   WQJ-B40   150   450   50   500   100   300   283   200   100   WQJ-B50   150   450   50   500   100   300   283   200   100   WQJ-B60   150   450   50   700   150   400   283   200   100

  设备型号   D ₆₀₀   D ₆₀₁   D ₆₀₄   H ₆₀₀   H ₆₀₂   H ₆₀₃   L ₆₀₁   H ₆₀₁   L ₆₀₂   WQJ-B70   150   450   50   700   150   400   283   200   100   WQJ-B80   200   600   50   800   150   400   389   275   150   WQJ＝B90   200   600   50   800   150   400   389   275   150   WQJ-B100   250   750   50   900   150   500   495   350   150   WQJ-B150   300   900   50   1200   150   700   601   425   200

6.6无菌富氧空气出气室、加水管、冷凝水回流管、溢流管结构制造及安装尺寸：mm

  设备型号   H ₁₀   H ₁₂₀₀   H ₁₂   L ₁₀₀   L ₁₂₀₀   D ₁₀₀   D ₁₁₀₀   D ₁₂₀₀   WQJ-B20   1000   1750   200   200   200   25   50   25   WQJ-B30   1000   1950   200   200   200   25   50   25   WQJ-B40   1000   2250   200   200   200   25   50   25   WQJ-B50   1000   2450   200   200   200   25   50   25   WQJ-B60   1000   2650   200   200   200   25   50   25   WQJ-B70   1000   2850   200   200   200   25   50   25   WQJ-B80   1000   3100   200   200   200   50   50   50   WQJ-B90   1000   3300   200   200   200   50   50   50   WQJ-B100   1000   3500   200   200   200   50   50   50   WQJ-B150   1000   5100   200   200   200   50   50   50

6.7设备中角度、筒体厚度、园锥封头厚度、管壁厚度参数：

  设备型号   α   β   γ   筒体   厚度   mm   圆锥封   头厚度   mm   D大   于50   管厚   mm   D小   于50   管厚   度   固体反   应剂加   入手孔   厚度   mm   mm   WQJ-B20   45°   45°   45°   5.0   5.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B30   45°   45°   45°   5.0   5.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B40   45°   45°   45°   5.0   5.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B50   45°   45°   45°   5.0   5.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B60   45°   45°   45°   6.0   6.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B70   45°   45°   45°   6.0   6.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B80   45°   45°   45°   8.0   8.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B90   45°   45°   45°   8.0   8.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B100   45°   45°   45°   10.0   10.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B150   45°   45°   45°   10.0   10.0   3.5   2.5   3.5

注：筒体及园台壳体壁厚考虑了碱液及酸性气体腐蚀裕度。

设备筒体、封头、旋风分离器、管件、加料手孔、全部材质都是采用304不锈钢。按工作压力0.09MPa规范地常法设计制造。

进出口法兰、包括加料手孔，采用JB/T81-94凸面板式钢制管法兰。

所有焊接都是亚弧焊自动焊接等离子抛光。

设备外表面光洁度为8级.

具体实施方式：

实施例1

发酵尾气经QYF-B-20气液分离器分离尾气中夹带的发酵液后，进入本发明设备进性除去发酵尾气中异味及菌体。可知QYF-B-20其气体流量为20m³/min。

1、此设备制造及安装尺寸确定：

1.1根据表6.1知：

  本发明设   备型   号规格   进气   口法   兰D ₂₀₀   流量   m ³/min   园柱   筒体   直径   D ₄₀₀   园柱   筒体   高H ₄₀₀   锥体   封头   高H ₄₀₁   及H ₇₀₁   锥体   斜边   长L ₄₀₁   及L ₇₀₁   设备   高H   设备   宽L 出气及 下料口 法兰 D ₇₀₀＝D ₉₀₀   WQJ-B20   DN100   20   1400   2000   600   849   3500   1900   DN200

设备选型为WQJ-B20，设备进气口管道内径及管发兰DN100，PN1.6，设备高H为3500mm，设备L宽为1900mm，园柱筒体高H₄₀₀为2000m，不折边园锥封头高H₄₀₁及H₇₀₁为600mm，锥体斜边长L₄₀₁及L₇₀₁为849mm，设备出气口、下料口管道内径及管法兰DN200，PN1.6；

1.2根据表6.2知：

  设备型号   规格   进气管   接管   L ₃₀₀   mm   下料管   接管   H ₉₀₀   mm   混和管   接管   L ₂₀₀mm 加料 手孔 高L ₈₀₀ mm   出气管   接管   L ₇₀₀mm   冷凝水回   流管接管   L ₁₀₀mm 溢流管 接管L ₁₂₀ Mm   WQJ-B20   150   150   200 150   150   200 200

在臭氧与发酵混合管及混合气体进气管结构中：臭氧和发酵尾气的气体混和管L₂₀₀长度为200mm的文丘里管，混和气体进气管接管L₃₀₀长度为150mm，无菌富氧空气出气管接管L₇₀₀长度为150mm，反应液及固体下料管接管H₉₀₀长度为150mm，氧化钙及氢氧化钠加料手孔法兰密封面距筒体外壁距离L₈₀₀为150mm，冷凝水及水溢流管接管垂直中心线距筒体外壁高度L₁₀₀、L₁₂₀都为200mm。

1.3根据表6.3知：

  型号规   格   L ₃₀₁   L ₂₁₀   L ₂₁₂   L ₂₁₁   L ₂₁₃   H ₃₀₂   H ₃₀₁＝H ₈₀₁   D ₂₀₁   D ₂₀₂   WQJ-B20   250   70   100   30   85   1100   1500   50   75

在混合气体进气管和反应室及臭氧分解室结构中：混和气体进气管90°弯转后垂直管中心线到筒体内壁距离L₃₀₁等于250mm，混和管(文丘里管)的尾气进气渐缩管210的长度L₂₁₀等于70mm，混和气体出气渐扩管212的长度L₂₁₂等于100mm，渐缩管210与渐扩管212俩管间距离L₂₁₁为30mm，臭氧气体进气管213管中心线与混和管进尾气口端法兰 外侧面距离L₂₁₃为85mm，混合气体进气管300的水平中心线与园柱筒体下底面距离H₃₀₁为1500mm，加料手孔8水平中心线与园柱下底面距离H₈₀₁为1500mm，混合气体进气管尖角β，其角顶点与混合气体进气管213管水平中心线距离H₃₀₂为1100，混和管的尾气进气渐缩管210小管口端直径D₂₀₁为50mm，混合气体出气渐扩管212小管口端直径D₂₀₂为75mm。臭氧气体进气管内径D₂₁₁统一为20mm，接管长度L₂₁₁统一为150mm。

1.4根据表6.4知：

  设备型号   D ₄₀₂   L ₄₀₂   H ₄₀₂₁   H ₄₀₂₂   H ₆₀₄   D ₆₀₄   H ₁₂₀₀   WQJ-B20   700   700   300   300   400   25   1750

在反应室及臭氧分解室和固体反应剂加入口结构中：下料口接管9的直径D₉₀₀为200mm(表6.1)，反应室罩盖400为直径和筒体内径相配的半圆钢板并以水平方向垂直焊接在筒体上，其半径D₄₀₂为700mm，反应室罩板401为长方形钢板，一长边和罩盖板400垂直焊接，两短边以垂直方向垂和筒体焊接，其长边长L₄₀₂和筒体内径相配为700，其短边尺寸H₄₀₂₂为300mm，盖板与此设备水平中心线距离H₄₀₂₁为300mm，反应水液水平面与园柱筒体水平中心线齐平，无菌富氧空气除水室的水液流出管高H₆₀₄为400mm，其内径D₆₀₄为25mm，水溢流管水平中心线与园柱筒体底面距离H₁₂₀₀为1750mm。

1.5根据表6.5知：

  设备型号   D ₆₀₀   D ₆₀₁   D ₆₀₄   H ₆₀₀   H ₆₀₂   H ₆₀₃   L ₆₀₁   H ₆₀₁   L ₆₀₂   WQJ-B20   150   450   50   500   100   300   283   200   100

在无菌富氧空气除水室结构中：旋风分离器6的出气管600的内径D₆₀₀为150mm，其高H₆₀₀为500mm，旋风分离器6园柱筒体直径D₆₀₁为450mm，园柱筒体高H₆₀₃为300mm，旋风分离器进气口宽度L₆₀₂为100，附图1可知旋风分离器进气口高度和旋风分离器园柱筒体高H₆₀₃同为300mm，旋风分离器排水管604的内径D₆₀₄为50mm，旋风分离器6的下底封头(园台)高H₆₀₁为200mm，下底封头(园台)斜边长L₆₀₁为283mm，旋风分离器6出气管下底面距旋风分离器园柱筒体下底面距离H₆₀₂为100mm，旋风分离器出气管上底面距旋风分离器园柱筒体上底面距离H₆₀₂为100mm。

1.6根据表6.6知：

  设备型号   H ₁₀   H ₁₂₀₀   H ₁₂   L ₁₀₀   L ₁₂₀₀   D ₁₀₀   D ₁₁₀₀   D ₁₂₀₀   WQJ-B20   1000   1750   200   200   200   25   50   25

在无菌富氧空气出气室、加水管、冷凝水回流管、溢流管结构中：不折边园锥体封头接上出气管后变成园台封头，园台封头高度H₇₀₁为600mm(表6.1)，斜边长L₇₀₁为849mm(表6.1)，冷凝水回流管10水平中心线与园柱筒体水平中心线距离H₁₀为1000mm， 而其垂直中心线与筒体外壁距离L₁₀₀为200mm，其直径D₁₀₀为25mm，加水管11内径D₁₁₀₀为50mm，溢流管12的直径D₁₂₀₀为25mm，溢流管的垂直中心线与筒体外壁距离L₁₂₀₀为200mm，溢流管水平中心线与其出水口距离H₁₂为200mm，溢流管12的H₁₂₀₀值在表6.4中已说明。

1.7在表6.7中知：

  设备型号   α   β   γ   筒体厚   度mm   圆锥   封头   厚度   mm   D大   于50   管厚   mm   D小于   50管厚   度   mm   固体反   应剂加   入手孔   厚度mm   WQJ-B20   45°   45°   45°   5.0   5.0   3.5   2.5   3.5

1.8设备筒体、封头、旋风分离器、管件、加料手孔、全部材质都是采用304不锈钢。按工作压力0.09MPa规范地常法设计制造。

1.9进出口法兰、包括加料手孔，采用JB/T81-94凸面板式钢制管法兰。

1.10所有焊接都是亚弧焊自动焊接等离子抛光。

1.11设备外表面光洁度为8级.

2、确定所需臭氧输入量：

本发明的经验计算公式为：

Q＝C×V×60/37.75％

Q：每小时所需臭氧量，g/h；

C：尾气中所需臭氧浓度，0.06085g/m³；

V：每分钟发酵尾气输出量，m³/min。

计算：

Q＝0.06085×V×60/37.75％

＝0.06085×20×60÷37.5％

＝194(g/h)，取200g/h

需配置每小时制臭氧200g规格的臭氧发生器。

3、确定所需氧化钙或氢氧化钠重量：

3.1除去发酵尾气中二氧化碳量为：

W＝V×1.3×20.9％×2％×η×60×h

W：整个发酵周期除去的二氧化碳量，kg；

V：发酵排出尾气的量，20m³/min；

η：除二氧化碳效率；取99.9％；

h：整个发酵周期时间，取50小时。

W＝20×1.3×20.9％×2％×99.9％×60×50

＝326(kg)

3.2所需氧化钙量计算：

反应式：CaO+H₂O→Ca^2*+2OH^-

CO₂+2OH^-+Ca²⁺→CaCO₃↓+H₂O

即：CaO+CO₂→CaCO₃↓

56      44

G       W

44/56＝W/G

G＝W×56/44

＝326×56÷44

＝415(kg)

所需氧化钙量为415kg。

4、工艺及操作：

由(101)臭氧发生器产生的臭氧在经(102)检测用臭氧流量计中检测浓度合格，即200g/h，再经(1)臭氧定量计中被定量后(检测及定量输送臭氧装置可向有技术实力的臭氧发生器供货厂家订货)输入(2)臭氧与尾气混合管(文丘里管)，臭氧与尾气混合后由(3)混合气体进气管进入(4)反应室及臭氧分解室，此室有过饱和的氢氧化钙乳液，氧化钙理论加入量为415kg，在此臭氧把异味气体如硫化氢、二氧化硫、硫化胺等氧化，臭氧杀死细菌，氢氧化钙碱液腐蚀溶解细菌细胞或死菌尸体片断，除去异味；同时由于氮氧化合物五氧化二氮、三氧化二氮在此碱液中溶解度是二氧化碳的千万倍，氮氧化物生成硝酸钙亚硝酸钙而被除尽；而发酵菌体呼出异味二氧化碳本身反应生成碳酸钙沉淀，并由臭氧及氢氧化钙碱液共同除去菌体呼出的二氧化碳的异味；三氧化硫生成硫酸钙沉淀；反应液中Ga²⁺，由氧化钙与水反应产生。罩盖及罩板罩住区域为反应室，此区域外为臭氧分解室，未反应完的臭氧在水液中分解出氧气，使除去异味的尾气变成无菌富氧空气，并从切线方向旋转进入(6)无菌富氧空气除水室，由于撞击出气管壁及旋转分离作用，水滴下到旋风分离器下部排液管中流到碱液中；无菌、无气味、富氧气体从此旋风分离器出气管下端口进入，从出气管上端口突然膨胀吸热冷凝，进一步除水，排到(7)无菌富氧空气出气室，排到室外；出气室凝积的水由(10)冷凝水回流管流到混合气体反应室碱液中。每批发酵完毕，把(9)下料口封口法兰拆下，混合气体反应室碱液及固体粒块可清除，混合气体反应室液体及固体粒块清除完毕。清除出的液体用于回收硝酸钙，清除出的固体重置于通二氧化碳溶液中，碳酸钙变成碳酸氢钙溶解，而硫酸钙不溶，分离得硫酸钙，碳酸氢钙溶液再用常法制备固体碳酸氢钙。封闭下料口封口法兰。再在(8)固体反应剂加入口加入需要量的粒径不超过70mm的固体氧化钙到反应室(4)中，固体反应剂氧化钙的加入量要超过理论量的5％以上。再从(11)加水管中加入自来水到混合气体反应室，边加氧化钙边加水，待氧化钙和水反应完毕，调整加水，加到(12)溢流管流出水停加水。封闭加料口，待下批发酵除尾气异味用。

5、实际效果：

  状况   N ₂O ₅   SO ₃及H ₂S   CO ₂   O ₃ O ₂  异味气  体   异味细菌   及尸体片   断   没处理发   酵尾气   0.01％   0.01％   ＞2.0％   - ＜19％  ＞1.7％   大于   10 ⁸FCU/m ³

  状况   N ₂O ₅   SO ₃及H ₂S   CO ₂   O ₃ O ₂  异味气  体   异味细菌   及尸体片   断   本发明处   理的发酵   尾气   除净   除净   ＜0.04％   小于百   万分之   二 ＞22％  小于百  万分之  一   活菌小于   2.9FCU/m ³   (平均)

注：此表内百分数为体积百分数。

实施例2

发酵尾气经QY-B-70气液分离器分离尾气中夹带的发酵液后，进入本发明设备进性除去发酵尾气中异味及菌体。可知QYF-B-70其气体流量为70m³/min。

1、此设备制造及安装尺寸确定：

1.1根据表6.1知：

  本发明设   备型   号规格   进气   口法   兰D ₂₀₀   流量   m ³/min   园柱   筒体   直径   D ₄₀₀ 园柱 筒体 高H ₄₀₀   锥体   封头   高H ₄₀₁   及H ₇₀₁   锥体   斜边   长L ₄₀₁   及L ₇₀₁   设备   高H   设备   宽L 出气及 下料口 法兰 D ₇₀₀＝D ₉₀₀   WQJ-B20   DN100   20   1400   2000   600   849   3500   1900   DN200   WQJ-B30   DN150   30   1600   2200   700   990   3900   2100   DN200   WQJ-B40   DN150   40   1800   2600   800   1132   4500   2300   DN200   WQJ-B50   DN150   50   2000   2800   900   1273   4900   2500   DN200   WQJ-B60   DN150   60   2200   3000   1000   1414   5300   2700   DN200   WQJ-B70   DN150   70   2400   3200   1100   1556   5700   2900   DN200

设备选型为WQJ-B70，设备进气口管道内径及管发兰DN150，PN1.6，设备高H为5700mm，设备宽L为2900mm，园柱筒体高H₄₀₀为3200m，不折边园锥封头高H₄₀₁及H₇₀₁为1100mm，锥体斜边长L₄₀₁及L₇₀₁为1556mm，设备出气口、下料口管道内径及管法兰DN200，PN1.6；

1.2根据表6.2知：

  设备型号   规格   进气管   接管   L ₃₀₀   mm   下料管   接管   H ₉₀₀   mm   混和管   接管   L ₂₀₀mm   加料   手孔   L ₈₀₀   mm   出气管   接管   L ₇₀₀mm   冷凝水回   流管接管   L ₁₀₀mm   溢流管   接管L ₁₂₀   Mm   WQJ-B20   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B30   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B40   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B50   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B60   150   150   200   150   150   200   200   WQJ-B70   150   150   200   150   150   200   200

在臭氧与发酵混合管及混合气体进气管结构中：臭氧和发酵尾气的气体混和管L₂₀₀长度为200mm的文丘里管，混和气体进气管接管L₃₀₀长度为150mm，无菌富氧空气出气管接管L₇₀₀长度为150mm，反应液及固体下料管接管H₉₀₀长度为150mm，氧化钙及氢氧化钠加料手孔法兰密封面距筒体外壁距离L₈₀₀为150mm，冷凝水及水溢流管接管垂直中心线距筒体外壁高度L₁₀₀、L₁₂₀都为200mm。

1.3根据表6.3知：

  型号规   格   L ₃₀₁   L ₂₁₀   L ₂₁₂   L ₂₁₁   L ₂₁₃   H ₃₀₂   H ₃₀₁＝H ₈₀₁   D ₂₀₁   D ₂₀₂   WQJ-B20   250   70   100   30   85   1100   1500   50   75   WQJ-B30   300   70   100   30   85   1150   1650   50   75   WQJ-B40   350   70   100   30   85   1250   1950   50   75   WQJ-B50   400   70   100   30   85   1300   2100   50   75   WQJ-B60   450   70   100   30   85   1350   2250   50   75   WQJ-B70   500   70   100   30   85   1400   2400   50   75

在混合气体进气管和反应室及臭氧分解室结构中：混和气体进气管90°弯转后垂直管中心线到筒体内壁距离L₃₀₁等于500mm，混和管(文丘里管)的尾气进气渐缩管210的长度L₂₁₀等于70mm，混和气体出气渐扩管212的长度L₂₁₂等于100mm，渐缩管210与渐 扩管212俩管间距离L₂₁₁为30mm，臭氧气体进气管213管中心线与混和管进尾气口端法兰外侧面距离L₂₁₃为85mm，混合气体进气管300的水平中心线与园柱筒体下底面距离H₃₀₁为2400mm，加料手孔8水平中心线与园柱下底面距离H₈₀₁为2400mm，混合气体进气管尖角β，其角顶点与混合气体进气管213管水平中心线距离H₃₀₂为1400，混和管的尾气进气渐缩管210小管口端直径D₂₀₁为50mm，混合气体出气渐扩管212小管口端直径D₂₀₂为75mm。臭氧气体进气管内径D₂₁₁统一为20mm，接管长度L₂₁₁统一为150mm。

1.4根据表6.4知：

  设备型号   D ₄₀₂   L ₄₀₂   H ₄₀₂₁   H ₄₀₂₂   H ₆₀₄   D ₆₀₄   H ₁₂₀₀   WQJ-B20   700   700   300   300   400   25   1750   WQJ-B30   800   800   300   300   400   25   1950   WQJ-B40   900   900   300   400   500   25   2250   WQJ-B50   1000   1000   300   400   500   25   2450   WQJ-B60   1100   1100   400   500   600   25   2650   WQJ-B70   1200   1200   400   500   600   25   2850

在反应室及臭氧分解室和固体反应剂加入口结构中：下料口接管9的直径D₉₀₀为200mm(表6.1)，反应室罩盖400为直径和筒体内径相配的半圆钢板并以水平方向垂直焊接在筒体上，其半径D₄₀₂为1200mm，反应室罩板401为长方形钢板，一长边和罩盖板400垂直焊接，两短边以垂直方向垂和筒体焊接，其长边长L₄₀₂和筒体内径相配为1200，其短边尺寸H₄₀₂₂为300mm，盖板与此设备水平中心线距离H₄₀₂₁为300mm，反应水液水平面与园柱筒体水平中心线齐平，无菌富氧空气除水室的水液流出管高H₆₀₄为400mm，其内径D₆₀₄为25mm，水溢流管水平中心线与园柱筒体底面距离H₁₂₀₀为1750mm。

1.5根据表6.5知：

  设备型号   D ₆₀₀   D ₆₀₁   D ₆₀₄   H ₆₀₀   H ₆₀₂   H ₆₀₃   L ₆₀₁   H ₆₀₁   L ₆₀₂   WQJ-B20   150   450   50   500   100   300   283   200   100   WQJ-B30   150   450   50   500   100   300   283   200   100   WQJ-B40   150   450   50   500   100   300   283   200   100   WQJ-B50   150   450   50   500   100   300   283   200   100

  设备型号   D ₆₀₀   D ₆₀₁   D ₆₀₄   H ₆₀₀   H ₆₀₂   H ₆₀₃   L ₆₀₁   H ₆₀₁   L ₆₀₂   WQJ-B60   150   450   50   700   150   400   283   200   100   WQJ-B70   150   450   50   700   150   400   283   200   100

在无菌富氧空气除水室结构中：旋风分离器6的出气管600的内径D₆₀₀为150mm，其高H₆₀₀为700mm，旋风分离器6园柱筒体直径D₆₀₁为450mm，园柱筒体高H₆₀₃为400mm，旋风分离器进气口宽度L₆₀₂为100，附图1可知旋风分离器进气口高度和旋风分离器园柱筒体高H₆₀₃同为300mm，旋风分离器排水管604的内径D₆₀₄为50mm，旋风分离器6的下底封头(园台)高H₆₀₁为200mm，下底封头(园台)斜边长L₆₀₁为283mm，旋风分离器6出气管下底面距旋风分离器园柱筒体下底面距离H₆₀₂为150mm，旋风分离器出气管上底面距旋风分离器园柱筒体上底面距离H₆₀₂为150mm。

1.6根据表6.6知：

  设备型号   H ₁₀   H ₁₂₀₀   H ₁₂   L ₁₀₀   L ₁₂₀₀   D ₁₀₀   D ₁₁₀₀   D ₁₂₀₀   WQJ-B20   1000   1750   200   200   200   25   50   25   WQJ-B30   1000   1950   200   200   200   25   50   25   WQJ-B40   1000   2250   200   200   200   25   50   25   WQJ-B50   1000   2450   200   200   200   25   50   25   WQJ-B60   1000   2650   200   200   200   25   50   25   WQJ-B70   1000   2850   200   200   200   25   50   25

在无菌富氧空气出气室、加水管、冷凝水回流管、溢流管结构中：不折边园锥体封头接上出气管后变成园台封头，园台封头高度H₇₀₁为1100mm(表6.1)，斜边长L₇₀₁为1556mm(表6.1)，冷凝水回流管10水平中心线与园柱筒体水平中心线距离H₁₀为1000mm，而其垂直中心线与筒体外壁距离L₁₀₀为200mm，其直径D₁₀₀为25mm，加水管11内径D₁₁₀₀为50mm，溢流管12的直径D1₂₀₀为25mm，溢流管的垂直中心线与筒体外壁距离L₁₂₀₀为200mm，溢流管水平中心线与其出水口距离H₁₂为200mm，溢流管12的H₁₂₀₀值在表6.4中已说明。

1.7在表6.7中知：

  设备型   号   α   β   γ   筒体   厚度   mm   圆锥封   头厚度   mm   D大   于50   管厚   mm   D小   于50   管厚   度   mm   固体反   应剂加   入手孔   厚度   mm   WQJ-B20   45°   45°   45°   5.0   5.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B30   45°   45°   45°   5.0   5.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B40   45°   45°   45°   5.0   5.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B50   45°   45°   45°   5.0   5.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B60   45°   45°   45°   6.0   6.0   3.5   2.5   3.5   WQJ-B70   45°   45°   45°   6.0   6.0   3.5   2.5   3.5

1.8设备筒体、封头、旋风分离器、管件、加料手孔、全部材质都是采用304不锈钢。按工作压力0.09MPa规范地常法设计制造。

1.9进出口法兰、包括加料手孔，采用JB/T81-94凸面板式钢制管法兰。

1.10所有焊接都是亚弧焊自动焊接等离子抛光。

1.11设备外表面光洁度为8级.

2、确定所需臭氧输入量：

本发明的经验计算公式为：

Q＝C×V×60/37.75％

Q：每小时所需臭氧量，g/h；

C：尾气中所需臭氧浓度，0.06085g/m³；

V：每分钟发酵尾气输出量，m³/min。

计算：

Q＝0.06085×V×60/37.75％

＝0.06085×70×60÷37.5％

＝681(g/h)，取700(g/h)

需配置每小时制臭氧700g规格的臭氧发生器。

3、确定所需氧化钙或氢氧化钠重量：

3.1除去发酵尾气中二氧化碳量为：

W＝V×1.3×20.9％×2％×η×60×h

W：整个发酵周期除去的二氧化碳量，kg；

V：发酵排出尾气的量，20m³/min；

η：除二氧化碳效率；取99.9％；

h：整个发酵周期时间，取50小时。

W＝70×1.3×20.9％×2％×99.9％×60×50

＝1140(kg)

3.2所需氧化钙量计算：

反应式：CaO+H₂O→Ca^2*+2OH^-

CO₂+2OH^-+Ca²⁺→CaCO₃↓+H₂O

即：CaO+CO₂→CaCO₃↓

    56  44

    G   W

44/56＝W/G

G＝W×56/44

＝1140×56÷44

＝1451(kg)

所需氧化钙量为1451kg。

4、工艺及操作：

由(101)臭氧发生器产生的臭氧在经(102)检测用臭氧流量计中检测浓度合格，即700g/h，再经(1)臭氧定量计中被定量后(检测及定量输送臭氧装置可向有技术实力的臭氧发生器供货厂家订货)输入(2)臭氧与尾气混合管(文丘里管)，臭氧与尾气混合后由(3)混合气体进气管进入(4)反应室及臭氧分解室，此室有过饱和的氢氧化钙乳液，氧化钙理论加入量为1451kg，在此臭氧把异味气体如硫化氢、二氧化硫、硫化胺等氧化，臭氧杀死细菌，氢氧化钙碱液腐蚀溶解细菌细胞或死菌尸体片断，除去异味；同时由于氮氧化合物五氧化二氮、三氧化二氮在此碱液中溶解度是二氧化碳的千万倍，氮氧化物生成硝酸钙亚硝酸钙而被除尽；而发酵菌体呼出异味二氧化碳本身反应生成碳酸钙沉淀，并由臭氧及氢氧化钙碱液共同除去菌体呼出的二氧化碳的异味；三氧化硫生成硫酸钙沉淀；反应液中Ga²⁺，由氧化钙与水反应产生。罩盖及罩板罩住区域为反应室，此区域外为臭氧分解室，未反应完的臭氧在水液中分解出氧气，使除去异味的尾气变成无菌富氧空气，并从切线方向旋转进入(6)无菌富氧空气除水室，由于撞击出气管壁及旋转分离作用，水滴下到旋风分离器下部排液管中流到碱液中；无菌、无气味、富氧气体从此旋风分离器出气管下端口进入，从出气管上端口突然膨胀吸热冷凝，进一步除水，排到(7)无菌富氧空气出气室，排到室外；出气室凝积的水由(10)冷凝水回流管流到混合气体反应室碱液中。每批发酵完毕，把(9)下料口封口法兰拆下，混合气体反应室碱液及固体粒块可清除，混合气体反应室液体及固体粒块清除完毕。清除出的液体用于回收硝酸钙，清除出的固体重置于通二氧化碳溶液中，碳酸钙变成碳酸氢钙溶解，而硫酸钙不溶，分离得硫酸钙，碳酸氢钙溶液再用常法制备固体碳酸氢钙。封闭下料口封口法兰。再在(8)固体反应剂加入口加入需要量的粒径不超过70mm的固体氧化钙到反应室(4)中，固体反应剂氧化钙的加入量要超过理论量的5％以上。再从(11)加水管中加入自来水到混合气体反应室，边加氧化钙边加水，待氧化钙和水反应完毕，调整加水，加到(12)溢流管流出水停加水。封闭加料口，待下批发酵除尾气异味用。

5、实际效果：

  状况   N ₂O ₅   SO ₃及H ₂S   CO ₂   O ₃ O ₂  异味气  体   异味细菌   及尸体片   断   没处理发   酵尾气   0.01％   0.01％   ＞2.0％   - ＜19％  ＞1.5％   大于   10 ⁸FCU/m ³   本发明处   理的发酵   尾气   除净   除净   ＜0.04％   小于百   万分之   三 ＞22％  小于百  万分之  一   活菌小于   2.9FCU/m ³   (平均)

注：此表内百分数为体积百分数。

实施例3

发酵尾气经QY-B-150气液分离器分离尾气中夹带的发酵液后，进入本发明设备进性除去发酵尾气中异味及菌体。可知QYF-B-150其气体流量为150m³/min。

1、此设备制造及安装尺寸确定：

1.1根据表6.1知：

  本发明设   备型   号规格   进气   口法   兰D ₂₀₀   流量   m ³/min   园柱   筒体   直径   D ₄₀₀   园柱   筒体   高H ₄₀₀   锥体   封头   高H ₄₀₁   及H ₇₀₁   锥体   斜边   长L ₄₀₁   及L ₇₀₁   设备   高H   设备   宽L   出气及   下料口   法兰   D ₇₀₀＝D ₉₀₀   WQJ-B150   DN300   150   4000   6000   1900   2687   10200   4600   DN200

设备选型为WQJ-B150，设备进气口管道内径及管发兰DN200，PN1.6，设备高H为10200mm，设备宽L为4600mm，园柱筒体高H₄₀₀为6000m，不折边园锥封头高H₄₀₁及H₇₀₁为1900mm，锥体斜边长L₄₀₁及L₇₀₁为2687mm，设备出气口、下料口管道内径及管法兰DN200，PN1.6；

1.2根据表6.2知：

  设备型号   规格   进气管   接管   L ₃₀₀   mm   下料管   接管   H ₉₀₀   mm   混和管   接管   L ₂₀₀mm   加料   手孔   L ₈₀₀   mm   出气管   接管   L ₇₀₀mm   冷凝水回   流管接管   L ₁₀₀mm 溢流管 接管L ₁₂₀ Mm   WQJ-B150   200   200   400   150   200   200 200

在臭氧与发酵混合管及混合气体进气管结构中：臭氧和发酵尾气的气体混和管L₂₀₀长度为400mm的文丘里管，混和气体进气管接管L₃₀₀长度为200mm，无菌富氧空气出气管接管L₇₀₀长度为200mm，反应液及固体下料管接管H₉₀₀长度为200mm，氧化钙及氢氧化钠加料手孔法兰密封面距筒体外壁距离L₈₀₀为150mm，冷凝水及水溢流管接管垂直中心线距筒体外壁高度L₁₀₀、L₁₂₀都为200mm。

1.3根据表6.3知：

  型号规格   L ₃₀₁   L ₂₁₀   L ₂₁₂   L ₂₁₁   L ₂₁₃   H ₃₀₂   H ₃₀₁＝H ₈₀₁   D ₂₀₁   D ₂₀₂   WQJ-B150   700   150   210   40   170   2100   4500   100   150

在混合气体进气管和反应室及臭氧分解室结构中：混和气体进气管90°弯转后垂直管中心线到筒体内壁距离L₃₀₁等于700mm，混和管(文丘里管)的尾气进气渐缩管210的长度L₂₁₀等于150mm，混和气体出气渐扩管212的长度L₂₁₂等于210mm，渐缩管210与渐扩管212俩管间距离L₂₁₂为40mm，臭氧气体进气管213管中心线与混和管进尾气口端法兰外侧面距离L₂₁₃为170mm，混合气体进气管300的水平中心线与园柱筒体下底面距离H₃₀₁为4500mm，加料手孔8水平中心线与园柱下底面距离H₈₀₁为4500mm，混合气体进气管尖角β，其角顶点与混合气体进气管213管水平中心线距离H₃₀₂为2100，混和管的尾气进气渐缩管210小管口端直径D₂₀₁为100mm，混合气体出气渐扩管212小管口端直径D₂₀₂为15mm。臭氧气体进气管内径D₂₁₁统一为20mm，接管长度L₂₁₁统一为150mm。

1.4根据表6.4知：

  设备型号   D ₄₀₂   L ₄₀₂   H ₄₀₂₁   H ₄₀₂₂   H ₆₀₄   D ₆₀₄   H ₁₂₀₀   WQJ-B150   2000   2000   500   700   800   50   5100

在反应室及臭氧分解室和固体反应剂加入口结构中：下料口接管9的直径D₉₀₀为200mm(表6.1)，反应室罩盖400为直径和筒体内径相配的半圆钢板并以水平方向垂直焊接在筒体上，其半径D₄₀₂为2000mm，反应室罩板401为长方形钢板，一长边和罩盖板400垂直焊接，两短边以垂直方向垂和筒体焊接，其长边长L₄₀₂和筒体内径相配为2000，其短边尺寸H₄₀₂₂为700mm，盖板与此设备水平中心线距离H₄₀₂₁为500mm，反应水液水平面与园柱筒体水平中心线齐平，无菌富氧空气除水室的水液流出管高H₆₀₄为800mm，其内径D₆₀₄为50mm，水溢流管水平中心线与园柱筒体底面距离H₁₂₀₀为5100mm。

1.5根据表6.5知：

  设备型号   D ₆₀₀   D ₆₀₁   D ₆₀₄   H ₆₀₀   H ₆₀₂   H ₆₀₃   L ₆₀₁   H ₆₀₁   L ₆₀₂   WQJ-B150   300   900   50   1200   150   700   601   425   200

在无菌富氧空气除水室结构中：旋风分离器6的出气管600的内径D₆₀₀为300mm， 其高H₆₀₀为1200mm，旋风分离器6园柱筒体直径D₆₀₁为900mm，园柱筒体高H₆₀₃为700mm，旋风分离器进气口宽度L₆₀₂为200，附图1可知旋风分离器进气口高度和旋风分离器园柱筒体高H₆₀₃同为700mm，旋风分离器排水管604的内径D₆₀₄为50mm，旋风分离器6的下底封头(园台)高H₆₀₁为425mm，下底封头(园台)斜边长L₆₀₁为601mm，旋风分离器6出气管下底面距旋风分离器园柱筒体下底面距离H₆₀₂为150mm，旋风分离器出气管上底面距旋风分离器园柱筒体上底面距离H₆₀₂为150mm。

1.6根据表6.6知：

  设备型号   H ₁₀   H ₁₂₀₀   H ₁₂   L ₁₀₀   L ₁₂₀₀   D ₁₀₀   D ₁₁₀₀   D ₁₂₀₀   WQJ-B150   1000   5100   200   200   200   50   50   50

在无菌富氧空气出气室、加水管、冷凝水回流管、溢流管结构中：不折边园锥体封头接上出气管后变成园台封头，园台封头高度H₇₀₁为1900mm(表6.1)，斜边长L₇₀₁为2687mm(表6.1)，冷凝水回流管10水平中心线与园柱筒体水平中心线距离H₁₀为1000mm，而其垂直中心线与筒体外壁距离L₁₀₀为200mm，其直径D₁₀₀为50mm，加水管11内径D₁₁₀₀为50mm，溢流管12的直径D₁₂₀₀为50mm，溢流管的垂直中心线与筒体外壁距离L₁₂₀₀为200mm，溢流管水平中心线与其出水口距离H₁₂为200mm，溢流管12的H₁₂₀₀值在表6.4中已说明。

1.7在表6.7中知：

  设备型号   α   β   γ   筒体   厚度   mm   圆锥封   头厚度   mm   D大   于50   管厚   mm   D小   于50   管厚   度   mm   固体反   应剂加   入手孔   厚度   mm   WQJ-B150   45°   45°   45°   10.0   10.0   3.5   2.5   3.5

1.8设备筒体、封头、旋风分离器、管件、加料手孔、全部材质都是采用304不锈钢。按工作压力0.09MPa规范地常法设计制造。

1.9进出口法兰、包括加料手孔，采用JB/T81-94凸面板式钢制管法兰。

1.10所有焊接都是亚弧焊自动焊接等离子抛光。

1.11设备外表面光洁度为8级.

2、确定所需臭氧输入量：

本发明的经验计算公式为：

Q＝C×V×60/37.75％

Q：每小时所需臭氧量，g/h；

C：尾气中所需臭氧浓度，0.06085g/m³；

V：每分钟发酵尾气输出量，m³/min。

计算：

Q＝0.06085×V×60/37.75％

＝0.06085×150×60÷37.5％

＝1460(g/h)，取1500(g/h)

需配置每小时制臭氧1500g规格的臭氧发生器。

3、确定所需氧化钙重量：

3.1除去发酵尾气中二氧化碳量为：

W＝V×1.3×20.9％×2％×η×60×h

W：整个发酵周期除去的二氧化碳量，kg；

V：发酵排出尾气的量，20m³/min；

η：除二氧化碳效率；取99.9％；

h：整个发酵周期时间，取50小时。

W＝150×1.3×20.9％×2％×99.9％×60×50

＝2443(kg)

3.2所需氧化钙量计算：

反应式：CaO+H₂O→Ca^2*+2OH^-

CO₂+2OH^-+Ca²⁺→CaCO₃↓+H₂O

即：CaO+CO₂→CaCO₃↓

    56  44

    G   W

44/56＝W/G

G＝W×56/44

＝2443×56÷44

＝3109(kg)

所需氧化钙量为3109kg。

4、工艺及操作：

由(101)臭氧发生器产生的臭氧在经(102)检测用臭氧流量计中检测浓度合格，即1500g/h，再经(1)臭氧定量计中被定量后(检测及定量输送臭氧装置可向有技术实力的臭氧发生器供货厂家订货)输入(2)臭氧与尾气混合管(文丘里管)，臭氧与尾气混合后由(3)混合气体进气管进入(4)反应室及臭氧分解室，此室有过饱和的氢氧化钙乳液，氧化钙理论加入量为3109kg，在此臭氧把异味气体如硫化氢、二氧化硫、硫化胺等氧化，臭氧杀死细菌，氢氧化钙碱液腐蚀溶解细菌细胞或死菌尸体片断，除去异味；同时由于氮氧化合物五氧化二氮、三氧化二氮在此碱液中溶解度是二氧化碳的千万倍，氮氧化物生成硝酸钙亚硝酸钙而被除尽；而发酵菌体呼出异味二氧化碳本身反应生成碳酸钙沉淀，并由臭氧及氢氧化钙碱液共同除去菌体呼出的二氧化碳的异味；三氧化硫生成硫酸钙沉淀；反应液中Ga²⁺，由氧化钙与水反应产生。罩盖及罩板罩住区域为反应室，此区域外为臭氧分解室，未反应完的臭氧在水液中分解出氧气，使除去异味的尾气变成无菌富氧空气，并从切线方向旋转进入(6)无菌富氧空气除水室，由于撞击出气管壁及旋转分离作用，水滴下到旋风分离器下部排液管中流到碱液中；无菌、无气味、富氧气体从此旋风分离器出气管下端口进入，从出气管上端口突然膨胀吸热冷凝，进一步除水，排到(7)无菌富氧空气出气室，排到室外；出 气室凝积的水由(10)冷凝水回流管流到混合气体反应室碱液中。每批发酵完毕，把(9)下料口封口法兰拆下，混合气体反应室碱液及固体粒块可清除，混合气体反应室液体及固体粒块清除完毕。清除出的液体用于回收硝酸钙，清除出的固体重置于通二氧化碳溶液中，碳酸钙变成碳酸氢钙溶解，而硫酸钙不溶，分离得硫酸钙，碳酸氢钙溶液再用常法制备固体碳酸氢钙。封闭下料口封口法兰。再在(8)固体反应剂加入口加入需要量的粒径不超过70mm的固体氧化钙到反应室(4)中，固体反应剂氧化钙的加入量要超过理论量的5％以上。再从(11)加水管中加入自来水到混合气体反应室，边加氧化钙边加水，待氧化钙和水反应完毕，调整加水，加到(12)溢流管流出水停加水。封闭加料口，待下批发酵除尾气异味用。

5、实际效果：

  状况   N ₂O ₅   SO ₃及H ₂S   CO ₂   O ₃   O ₂  异味气  体   异味细菌   及尸体片   断   没处理发   酵尾气   0.01％   0.02％   ＞2.0％   -   ＜19％  ＞1.6％   大于   10 ⁸FCU/m ³   本发明处   理的发酵   尾气   除净   除净   ＜0.04％   小于百   万分之   二   ＞22％  小于百  万分之  一   活菌小于   2.9FCU/m ³   (平均)

注：此表内百分数为体积百分数。

本发明的除发酵尾气及富氧设备、工艺操作，使发酵尾气异味及有害气体除净；尘粒净化、无菌净化可达到100级；富氧量超过空气中氧气浓度，二氧化碳量小于空气中量，无有害气体；可循环用于同发酵菌发酵无菌空气资源，可加速发酵菌有效呼吸，加快代谢，缩短发酵周期，提高发酵指数，提高抗生素产量。实现节能、增产、减排良好经济及社会效益。本发明还可用于宾馆、厕所、居室、公共活动场所等的空气除异味、除二氧化碳、除病源微生物、富氧用。

本发明还可使本发明设备反应室中清除废液回收硝酸钙，清除出的固体制备碳酸氢钙，并得到硫酸钙。实施三废零排放工艺。既增加经济效益，又有良好的社会消益。