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  技术文章
 

空气介质过滤除菌机理


点击次数:4420 来源网站:网络 发布时间:2009-10-15

 

空气过滤 使用的过滤介质其孔隙小于细菌或孢子,空气通过时,微生物被阻留在介质一侧。有的过滤介质的孔经间隙大于微生物,为了达到所需的除菌效果,介质必须有一定的厚度,发挥对空气中细菌或孢子的拦截作用。

过滤介质除菌原理:1.惯性冲击滞留作用2.拦截滞留作用3.布朗扩散作用4.重力沉降作用5.静电吸附作用.

惯性冲击滞留作用:
带有物体颗粒的空气通过滤层时,仅能从纤维的间隙通过,由于纤维纵横交错,迫使空气要不断的改变运动方向和运动速度才能穿过过滤层,空气中的微粒在运动与气流具有一致的方向,当达到某速度时,微粒具有一定的惯性力.当气流速度下降到微粒的惯性力不足以使其脱离主导气流而直接撞向纤维而被滞留在纤维周围.

拦截滞留作用:
微生物微粒直径很细,质量很轻,它随低速气流慢慢靠近纤维时,微粒所在的主导气流流速受纤维所阻而改变方向绕过纤维前进.并在纤维周边形成一层边界滞留区.

灭菌:
用物理或化学方法杀死或除去物料或设备中一切有生命的物质的过程.
灭菌方法:
化学药剂灭菌,射线灭菌,干热灭菌,湿热灭菌,过滤除菌.培养基的灭菌方法:分批灭菌,连续灭菌

 

 

 

空气除菌设备以优异的聚偏二氟乙烯(PVDF)微孔滤膜作为过滤介质,采用特殊的折叠及热熔工艺制成,具有过滤精度高、流量大、耐温性好、疏水性强、负静电性强、节点少、安装更换方便等特点,是空气净化、除菌系统理想的过滤设备,可广泛用于发酵工业空气的无菌过滤及电子工业、生物工程、精密机械仪器等行业的气体净化。


空气除菌设备-简介
在发酵工业中,绝大多数是利用好气性微生物进行纯种培养,空气则是微生物生长和代谢必不可少的条件。但空气中含有各种各样的微生物,这些微生物随着空气进入培养液,在适宜的条件下,它们会迅速大量繁殖,消耗大量的营养物质并产生各种代谢产物;干扰甚至破坏预定发酵的正常进行,使发酵产率下降,甚至彻底失败。因此,无菌空气的制备就成为发酵工程中的一个重要环节。空气净化的方法很多,但各种方法的除菌效果、设备条件和经济指标各不相同。实际生产中所需的除菌程度根据发酵工艺要求而定,既要避免染茵,又要尽量简化除菌流程,以减少设备投资和正常运转的动力消耗。合理选择除菌方法,决定除菌流程以及选用和设计满足生产需要的除菌设备等。

空气除菌设备-原理    

空气除菌设备
发酵工厂采用的空气过滤设备大多数是深层过滤器和玻璃纤维过滤纸过滤器,所用的过滤介质一般是棉花、活性炭,也有用玻璃纤维、焦炭和超细玻璃纤维、维尼龙等。对不同的材料、不同规格、不同填充情况,都会得到不同的过滤效果。

空气溶胶的过滤除菌原理与通常的过滤原理不一样,一方面是由于空气溶胶中气体引力较小,且微粒很小,常见悬浮于空气中的微生物粒子在05~2μm之间,深层过滤所用的过滤介质----棉花的纤维直径一般为16~20μm,填充系数为8%时,棉花纤维所形成的孔隙为20~50μm;超细玻璃纤维滤板因纤维直径很小,为1~15μm,湿法抄制紧密度较大,所形成的网格孔隙为05~5μm。微粒随气流通过滤层时,滤层纤维所形成的网格阻碍气流直线前进,使气流无数次改变运动速度和运动方向,绕过纤维前进。这些改变引起微粒对滤层纤维产生惯性冲击、重力沉降、阻拦、布朗扩散、静电吸引等作用而将微粒滞留在纤维表面上。

一、惯性捕集作用

在过滤器中的滤层交错着无数的纤维,好像形成层层的网格,随着纤维直径减小,充填密度的增大,所形成的网格就越紧密,网格的层数也就越多,纤维间的间隙就越小。当带有微生物的空气通过滤层时,无论顺纤维方向流动或是垂直于纤维方向流动,仅能从纤维的间隙通过。由于纤维交错所阻迫,使空气要不断改变运动方向和速度才能通过滤层。当微粒随气流以一定速度垂直向纤维方向运动时,因障碍物(介质)的出现,空气流线由直线变成曲线,即当气流突然改变方向时,沿空气流线运动的微粒由于惯性作用仍然继续以直线前进。惯性使它离开主导气流;走的是虚线的轨迹。气流宽度以内的粒子,与介质碰撞而被捕集。这种捕集由于微粒直冲到纤维表面,因摩擦粘附,微粒就滞留在纤维表面上,这称为惯性冲击滞留作用。

惯性捕集是空气过滤器除菌的重要作用,其大小取决于颗粒的动能和纤维的阻力,也就是取决于气流的流速。惯性力与气流流速成正比,当流速过低时,惯性捕集作用很小,甚至接近于零;当空气流速增至足够大时,惯性捕集则起主导作用。

二、拦截捕集作用

气流速度降低到惯性捕集作用接近于零时,此时的气流速度为临界速度。气流速度在临界速度以下时,微粒不能因惯性滞留于纤维上,捕集效率显著下降。但实践证明,随着气流速度的继续下降,纤维对微粒的捕集效率又回升,说明有另一种机理在起作用,这就是拦截捕集作用。

微生物微粒直径很小,质量很轻,它随低速气流流动慢慢靠近纤维时,微粒所在的主导气流流线受纤维所阻,从而改变流动方向,绕过纤维前进,而在纤维的周边形成一层边界滞流区。滞流区的气流速度更慢,进到滞流区的微粒慢惕靠近和接触纤维而被粘附滞留,称为拦截捕集作用。


空气除菌设备
三、扩散捕集作用

直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的运动,称为布朗扩散。扩散运动的距离很短,在较大的气流速度和较大热纤维间隙中是不起作用的,但在狠慢的气流速度和较小的纤维间隙中,扩散作用大大增加了微粒与纤维的接触机会,从而被捕集。

四、重力沉降作用

微粒虽小,但仍具有重力。当微粒重力超过空气作用于其上的浮力时,即发生一种沉降加速度。当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时,微粒就发生沉降现象。就单一重力沉降而言,大颗粒比小颗粒作用显著,一般50μm以上的颗粒沉降作用才显著。对于小颗粒只有气流速度很慢时才起作用。重力沉降作用一般是与拦截作用相配合,即在纤维的边界滞留区内。微粒的沉降作用提高了拦截捕集作用。

五、静电吸附作用

干空气对非导体的物质作相对运动摩擦时,会产生静电现象,对于纤维和树脂处理过的纤维,尤其是一些合成纤维更为显著。悬浮在空气中的微生物大多带有不同的电荷。有人测定微生物孢子带电情况时发现,约有75%的孢子具有l~60负电荷单位,15%的孢子带有5~14正电荷单位,其余10%则为中性,这些带电荷的微粒会被带相反电荷的介质所吸附。此外,表面吸附也属这个范畴,如活性炭的大部分过滤效能应是表面吸附作用。

空气除菌设备-工艺流程    

空气除菌设备流程图
空气过滤除菌设备一般是把吸气口吸入的空气先进行压缩前过滤,然后进入空气压缩机。从空气压缩机出来的空气(一般压力在0.2MPa以上,温度120~160°C),先冷却至适当温度(20~25°C)除去油和水,再加热至30~35°C,最后通过总空气过滤器和分过滤器(有的不用分过滤器)除菌,从而获得洁净度、压力、温度和流量都符合工艺要求的灭菌空气。

在上述工艺过程中,各种设备系围绕两个目的:一是提高压缩前空气的质量(洁净度);另一个是去除压缩空气中所带的油和水。

1
、提高压缩前空气的质量

主要措施是提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的压缩前过滤。

1)、空气吸气口
提高空气吸气口的高度可以减少吸入空气的微生物含量。吸气口每提高305m,微生物数量减少一个数量级。由于空气中的微生物数量因地区、气候而不同;因此吸气口的高度也必须因地制宜,一般以离地面5~10m为好。在吸气口处需要设置防止颗粒及杂物吸入的筛网(也可以装在粗过滤器上),以免损坏空气压缩机。如果将粗过滤器提高到相当于吸气口的高度,则不需另设吸气口。

(2)
粗过滤器
吸入的空气在进入压缩机前先通过粗过滤器过滤,可以减少进入空气压缩机的灰尘和微生物,减少往复式空气压缩机活塞和气缸的磨损,减轻介质过滤除菌的负荷。常用的粗过滤器有油浸铁丝网、泊浸铁环和泡沫塑料等。

2
、去除压缩空气中所带的油和水

空气中的微生物通常不单独游离存在,而依附在尘埃和雾滴上。因此,空气进入压缩机前应尽量除去尘埃和雾滴。空气中的雾滴不仅带有微生物,还会使空气过滤器中的过滤介质受潮而降低除菌效率,以及使空气过滤器的阻力增加。为此,必须设法使进入过滤器的空气保持相对湿度在50~60%左右。从空气压缩机出来的空气,温度为120°C(往复式压缩机)150°C(涡轮式压缩机),其相对湿度大大降低,如果在此高温下就进入空气过滤器过滤,可以减少压缩空气中夹带的水分,使过滤介质不致受潮。但是一般的过滤介质耐受不了这样高的温度。因此,压缩空气一般先通过冷却,降低温度,提高空气的相对湿度,使其达到饱和状态并处于露点以下,使其中的水分凝结为水滴或雾沫,从而将它们分离除去。冷却去水后,再将压缩空气加热,降低其相对湿度,使其未除去的水分不致凝结出来,然后进行过滤。

空气通过往复式压缩机的气缸后缩带来的油雾滴,同样会粘附微生物,降低过滤器的除菌效率及使过滤阻力增大,但通过冷却后可以和水一起分离除去。如果往复式压缩机采用半无油润滑或无油润滑,则可以大大降低压缩空气的油雾含量。现将去除油、水的工艺过程所需设备及其作用概述如下:

1)一级空气冷却器
30°C左右的水,把从压缩机出来的120°C150°C的空气冷却到40~50°C左右。

2)二级空气冷却器
9°C冷冻水或15~18°C地下水,把40~50°C的空气冷却到20~25°C。冷却后的空气,其相对湿度提高到100%,由于温度处于露点以下,其中的油、水即凝结为油滴和水滴。

3)空气贮罐
用以沉降大的油滴和水滴及稳定压力。

4)旋风分离器
用以分离50μm以上的液滴及部分较小的液滴。

5)丝网除沫器
用以分离5μm以上的液滴。使用丝网除沫器需控制好空气的流速,并不断去掉凝结下来的油水。在空气压力为0.2Mpa(表压)的情况下,最佳的空气流速应为1~2ms(空床速度),在此操作条件下可以去掉较小的雾滴。

6)空气加热器
分离油、水以后的空气的相对湿度仍然为100%,当温度稍微下降时(例如冬天或过滤器阻力下降很大时)就会析出水来,使过滤介质受潮。因此,还必须使用加热器来提高空气温度,降低空气的相对湿度(要求在60%以下),以免析出水来。

空气除菌设备-特点    

空气除菌设备
空气除菌设备将常规分置的冷却、除油、除水、除油雾、加热、初、中、高效除尘、除菌等八项功能,汇聚在单台设备内来完成。因此,它与传统的空气净化器相比,具有投资少、占地面积小、节能、高效、无噪音、无污染等诸多优点。且操作简便,极易管理。其中初效、中效过滤介质简单易得,填充方便,高效过滤段为定型产品,更换也十分便捷。初效过滤介质可供长年使用,无需更换。还设有自控装置,可根据冷却温度的变化以及生产的实际需要自主调节温差,保证干燥、洁净的空气通过滤层,此外,净化器除掉的油水可实现定时排放,既保证了净化装置安全有效的运行,又可最大限度的节省气源。因此压缩空气中无论油水、尘埃、细菌的多少,只要通过该装置的处理,便可以为您提供无油、无水、无尘、无菌的压缩空气,其洁净等级可达到国家标准100级。

空气除菌设备-应用领域    

空气除菌设备
众所周知,自然界的大气中,夹杂着许多污染物质。例如:尘埃、烟雾、水分、气溶胶、细菌等。特别是经过空气压缩机排出的压缩空气中,除上述污染源外,又加入了机油和机械磨屑,更加大了对压缩空气的污染。然而,在工业生产和科学试验中,许多部门离不开清洁的压缩空气。

空气除菌设备主要用于清除压缩空气中的油、水、尘埃、细菌等。它广泛应用于需要高洁净度压缩空气的各科研部门和工业企业。例如:化工、医药、食品、酿造、冶金、机械、电子、精密仪器等领域。

制药工业/食品工业:喷雾干燥;搅拌;输送;灌注;包装;吹瓶

发酵工业:生物工程;酿造

粉体工业:气流粉碎;粉体储藏,输送

机械制造/电子工业:IC电路制造用气动;设备/工具;精密零件干燥;喷漆;涂装

精密仪器:集中管理计装;化学分析装置

精密机械:数控机床

医疗:医学用气;呼吸用气

造纸/纺织工业

水产养殖

 

 

 

多介质过滤器的作用
   
多介质过滤器,主要应用在工业循环的水处理系统中,用来去除吸附油和污水中杂质等,使水质符合循环使用的要求。多介质过滤器中过滤的含义,在处理水的过程中,过滤一般是指以无烟煤、石英砂等粒状滤料层过滤掉水中的悬浮杂质,使水变得澄清。过滤的作用,主要是去除水中的胶态杂质或悬浮物,主要是能有效地去除沉淀技术不能去除的细菌和微小粒子等,CODBODs等也有一些去除的效果。

多介质过滤器的构造和滤料
   
多介质过滤器主要由以下部分构成:(1)配套管线和阀门。其中过滤器体又包括 简体;反洗气管;布水组件;支撑组件;滤料;排气阀(外置)等。(2)过滤器体;滤料的选择依据:(1)滤料不应该含有对人体健康有害的有毒物质,不应含有影响生产,对生产有害的物质; (2)滤料的选择,应尽量采用吸附能力、截污能力大、产水量高、出水水质好的滤料。其中的卵石,主要是起支撑作用,在过滤工艺过程中,因其强度高,相互之间的间距缝隙稳定,即孔隙大,便于正洗工序中,滤后水顺利通过;反之反洗工序中,反洗水和反洗空气等顺利通过。常规配置中,卵石分为四种规格,铺垫方式,先大后小。滤料的粒径和装填高度之间的关系:滤床的高度和滤料的平均粒径的比值为8001ooo(设计规范)。滤料的粒径的大小和过滤精度相关。(3)滤料的机械强度一定要好防止在反冲洗过程中很快地破碎和磨损;(4)滤料的化学稳定性要好。

   
吉林市昌盟电力设备有限公司是集研究、设计、开发、制造于一体的股份制高新技术企业。其前身为东北电力大学校办产业,是国内纤维过滤技术的发源地,主要从事各种工业水处理设备、水质污染防治设备、除盐设备、化学仪表、锅炉辅助设备的加工制造销售;并承揽各类污水、废水处理系统工程设计、施工及安装;贸易进出口;技术开发与咨询服务。公司座落在享有雾淞奇观的中国魅力城市吉林市。
   
公司拥有一批水处理、机械、电气、等专业的优秀技术人才,凭借雄厚的技术实力、完善的管理和高素质的团队,在环保水处理行业中具有很高的声誉。同时还聘请行业资深专家为公司的顾问,广泛与国内外知名企业建立了长期友好的合作伙伴关系。
   
典型工程:锅炉补给水处理工程;循环冷却水处理工程;管道直饮纯净水系统工程;游泳池水处理工程;地下水除铁除锰胶硅工程;污水处理回用工程;医院废水处理工程;除上述定型产品和典型工程外,昌盟公司还可根据用户需要及现场实际情况为您提供设备改造和适宜的环保水处理工程服务

 

 

 

 

 

多介质过滤器

  多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质,在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料,从面有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程,常用的滤料有石英沙,无烟煤,锰砂等,主要用于水处理除浊,软化水,纯水的前级预处理等,出水浊度可达3度以下。

  多介质过滤器是常用的水质深度净化的预处理装置,可根据工艺要求填加不同的滤料。

  石英砂过滤器:填装精制的石英砂,用于去除水中悬浮的颗粒物质,改善出水的温度。

  活性炭过滤器:填装水处理用活性炭,用于去除色、味、余氯和有机物。

  除铁除锰器:装填精制锰砂和石英砂二元滤料,用于去除水中铁、锰。

多介质过滤器材质可采用玻璃钢、A3钢防腐或衬胶、全不锈钢。操作方式有全自动和手动两种形式,自动控制是采用美国进口的自动控制器及气、液动阀控制,操作简便易于维护保养,在各行各业水处理工艺的前处理装置得到广泛的应用

 

 

 

 

 

 
 
 

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