气提超滤膜原理

1. 常用的污水处理工艺都有几种

污水处理工艺：

一、不溶态污染物的分离技术：

1、重力沉降：沉砂池（平流、竖流、旋流、曝气）、沉淀池（平流、竖流、辐流、斜流）；

2、混凝澄清；

3、浮力浮上法：隔油、气浮；

4、其他：阻力截留、离心力分离法、磁力分离法

二、污染物的生物化学转化技术：

1、活性污泥法：SBR、A/O、A/A/O、氧化沟等

2、生物膜法：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等

3、厌氧生物处理法：厌氧消化、水解酸化池、UASB等

4、自然条件下的生物处理法：稳定塘、生态系统塘、土地处理法

三、污染物的化学转化技术：

1、中和法：酸碱中和

2、化学沉淀法：氢氧化物沉淀、铁氧体沉淀、其他化学沉淀

3、氧化还原法：药剂氧化法、药剂还原法、电化学法

4、化学物理消毒法：臭氧、紫外线、二氧化氯、氯气、次氯酸钠

四、溶解态污染物的物理化学分离技术：

1、吸附法

2、离子交换法

3、膜分离法：扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、纳滤、微滤

4、其他分离方法：吹脱和气提、萃取、蒸发、结晶、冷冻

(1)气提超滤膜原理扩展阅读：

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。

一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。

三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。

2. 啤酒发酵罐的基本原理和流程

啤酒发酵罐的基本原理是麦芽汁经制备、冷却后，加入酵母菌，输送到发酵罐中，开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵，分别在不同的发酵罐中进行，流行的做法是在一个罐内进行一次发酵。前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精（即酵母的无氧呼吸作用），后发酵主要是产生一些风味物质，排除掉啤酒中的异味，并促进啤酒的成配尺熟。

啤酒发酵设备发酵罐：承担产物的生产任务。必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求的条件，并便于操铅肆作和控制，保证工艺条件的实现，从而获得高产。

对于某些工艺来说，发酵罐是个密闭容器，同时附带精密控制系统；而对于另一些简单的工艺来槐卖轿说，发酵罐只是个开口容器，有时甚至简单到只要有一个开口的坑。

(2)气提超滤膜原理扩展阅读

特点：

(1)发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种培养的要求之高，几乎达到十分苛刻的程度。因此，发酵罐的严密性，运行的高度可靠性是发酵工业的显著特点。

( 2)现代发酵工业为了获取更大的经济利益，发酵罐更加趋向大型化和自动化发展。在发酵罐的自动化方面，作为参数检测的眼睛如pH电极，溶解氧电极，溶解CO2电极等的在线检测在国外巳相当成熟。发酵检测参数还只限于温度，压力，空气流量等一些最常规的参数。

啤酒发酵设备发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。除了通风搅拌发酵罐外，其它型式的发酵罐如：气提式发酵罐，压力循环发酵罐，带超滤膜的发酵罐等。

典型发酵设备：种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空气和培养基的制备)、发酵液预处理设备、粗产品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物回收，利用和处理设备。

3. 生物膜反应器的定义

膜生物反应器（MBR）与生物膜(biofilm)反应器是两种不同的反应器。膜生物反应器一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。而生物膜反应器是在反应器中添加各种填料以便微生物附着生长使在填料上形成了一层生物构成的类似于膜的结构，这样的反应器才被称为生物膜反应器。
生物膜法是污水生物处理主要技术之一，它与活性污泥法并列，既是古老的、又是发展中的污水生物处理技术。生物膜法是根据土壤自净的原理发展起来的。
1893年，作为生物膜法的生物滤池在英国问世，并从此开始用于污水处理的实践。 20世纪30年代，开始建造了许多生物膜法反应器，主要形式是生物滤池。与活性污泥法相比，虽然生物滤池生物量高、运行费用低，但其负荷较低，卫生条件差，处理构筑物易堵塞。在40～50年代生物滤池有逐渐被活性污泥法取代的趋势。
60年代，新型有机合成材料大量问世，生物滤池的填料由碎石、炉渣逐步改进为聚乙烯、聚苯乙烯制成的波纹板、蜂窝状等有机人工合成填料，使其比表面积和孔隙率大大增加，生物膜法得到了新的发展。到了70年代，除了普通生物滤池外，生物转盘、淹没式生物滤池和生物流化床技术得到了更多的研究与应用。近年来，又涌现出大量新型的单一或复合式生物膜反应器，如微孔膜生物反应器、气提式生物膜反应器、移动床生物膜反应器以及升流式厌氧污泥床——厌氧生物滤池等。
——胡亨魁编著. 水污染治理技术. 武汉市：武汉理工大学出版社, 2009.09.
生物膜反应器详见网络：生物膜法
下面是膜生物反应器（MBR）
膜生物反应器（MBR）是通过膜强化生化反应的污水处理新技术。 CAS是一种应用最广的废水好氧生物处理技术。其基本流程如图1所示，是由曝气池、二次沉淀池、曝气系统（含空气或氧气的加压设备、管道系统和空气扩散装置）以及污泥回流系统等组成。
曝气池与二次沉淀池是活性污泥系统的基本处理构筑物。由初次沉淀池流出的废水与从二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，其混合体称为混合液。在曝气的作用下，混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥和废水充分接触。废水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附并为存活在活性污泥上的微生物群体所分解，使废水得到净化。在二次沉淀池内，活性污泥与已被净化的废水（称为处理水）分离，处理水排放，活性污泥在污泥区内进行浓缩，并以较高的浓度回流曝气池。由于活性污泥不断地增长，部分污泥作为剩余污泥从系统中排出，也可以送往初次沉淀池。

图1 活性污泥法基本流程
3 MBR法 1 MBR及其分类 MBR是指将超、微滤膜分离技术与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新的污水处理装置。这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点。超、微滤膜组件作为泥水分离单元，可以完全取代二次沉淀池。超、微滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，使之停留在反应器内，使反应器内获得高生物浓度，并延长有机固体停留时间，极大地提高了微生物对有机物的氧化率。同时，经超、微滤膜处理后，出水质量高，可以直接用于非饮用水回用。系统几乎不排剩余污泥，且具有较高的抗冲击能力。特别是1989年Yamamoto将中空纤维膜应用于活性污泥处理中，使工艺运行成本大大降低，实际应用前景广阔。因此，MBR是当今倍受国内外专家学者重视的一项高新水处理技术。 出水水质好 由于采用膜分离技术，不必设立、过滤等其它固液分离设备。高效的固液分离将废水中有悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不需经三级处理即直接可回用，具有较高的水质安全性。 占地面积小 膜生物反应器生物处理单元内微生物维持高浓度，使容积负荷大大提高，膜分离的高效性使处理单元水力停留时间大大缩短，占地面积减少。同时膜生物反应器由于采用了膜组件，不需要沉淀池和专门的过滤车间，系统占地仅为传统方法的60% 节省运行成本 由于MBR高效的氧利用效率，和独特的间歇性运行方式，大大减少了曝气设备的运行时间和用电量，节省电耗。同时由于膜可滤除细菌、病毒等有害物质，可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用，膜生物反应器工艺不需加入絮凝剂，减少运行成本。
膜生物反应器（MBR）工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，膜生物反应器（MBR）工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。与传统的生物处理方法相比，是目前最有前途的废水处理新技术之一。
从整体构造上来看，MBR是由膜组件和生物反应器两部分组成。根据这两部分操作单元自身的多样性，膜生物反应器也必然有多种类型。
分置式MBR是指膜组件与生物反应器分开设置，浸没式MBR是指膜组件安置在生物反应器内部。2种反应器的流程如图2所示。
2 MBR所用滤膜及膜组件 在MBR工艺中，超、微滤膜分离的对象是活性污泥混合液。活性污泥混合液主要包括活性污泥和被处理的污水，而活性污泥是由各种胶体、絮状物和微生物（绝大部分是各种细菌）组成。膜组件长期过滤活性污泥混合液时，污染物不断地在膜表面沉积，细菌不断地向膜内部繁殖，使其生成的代谢产物在膜孔中沉淀，进而引起膜孔堵塞，使膜的通量下降，膜寿命缩短，工艺运行费用增加。
一般而言，决定膜过滤效果的主要因素是膜的孔径及孔隙率，而选择什么样的膜材料并不是关键。但是在MBR工艺中膜材料种类却强烈地影响其耐污染性，所要解决膜污染问题的最主要的途径是找到耐污染的膜材料或者是对膜进行改性。
从近期国内外MBR研究情况来看（文献的抽取有随机性），滤膜大都为较小孔径的微滤膜，或较大截留分子量的超滤膜，孔径范围为0.1～0.5μm；材质主要是疏水性的聚烯烃、聚偏氟乙烯和亲水性的聚砜、纤维素等，还有一些无机膜。疏水性的聚烯烃、聚偏氟乙烯一般做成中空纤维式膜组件，而亲水性的聚砜、纤维素膜一般做成平板式膜组件。研究表明，膜材料的疏水性易造成膜污染，因此在制膜过程（如PVDF）中会添加一些亲水有机物，如PEG和壳聚糖等。

4. 染料废水处理方法的研究进展

纺织染料工业近年来快速发展，目前我国各种染料产量已达90万T，染料废水已成为环境重点污染源之一。染料行业品种繁多，工艺复杂。其废水中含有大量的有机物和盐份，具有CODCR高，色泽深，酸碱性强等特点，一直是废水处理中的难题。本文主要介绍了染纤困料废水处理技术中的物理法、化学法、电化学法、生化法，以及这些技术的特点原理及其近年来研究进展和应用。
1物理法
1.1吸附法
吸附法是利用多孔性固体(如活性炭、吸附树脂等)与染料废水接触，利用吸附剂表面活性，将染料废水中的有机物和金属离子吸附并浓集于其表面，达到净化水的目的。
活性炭具有较强的吸附能力，对阳离子染料，直接染料，酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附功能，但活性炭价格昂贵，不易再生。由壳聚糖与活性炭及纤维素混合制成的染料吸附剂对活性染料和酸慧竖李性染料有优异的吸附能力，其吸附容量分别为264和421MG/G（椰子活性炭吸附容量少于80MG/G）。该吸附剂在水中具有优良的分散性，可采用简单而廉价的接触过滤法处理。
大孔吸附树脂是内部呈交联网络结构的高分子珠状体，具有优良的孔结构和很高的比表面积。吸附树脂可用于去除难以生物处理的芳香族磺酸盐，萘酚类物质。它易再生，且物理化学稳定性好，树脂吸附法已成为处理染料废水的有效方法之一。
1.2膜分离
膜分离技术应用于染料废水处理方面主要是超滤和反渗透。据报道，用管式和中空纤维式聚砜超滤膜处理还原染料废水脱色率在95%～98%之间，CODCR去除率60%～90%，染料回收率大于95%。近年来，用壳聚糖超滤膜和多孔炭膜的新型膜材料来处理印染废水，取得较好的效果。夏之宁等研究了染料废水在超声作用下，通过醋酸纤维素膜的透水率与透盐率，发现超声波在膜分离中有明显的加速传质和去“浓差极化”作用，有超声波作用时其渗透率是无超声波时的1.5倍，对透盐率影响更大，其截留率分别为94%和67%。
2化学法
2.1化学混凝法
化学混凝法主要有沉淀法和气浮法，此法经济有效，但产生化学的污泥需进一步处理。常用的有无机铁复合盐类。近年来国内外采用高分子混凝剂日益增多。天然高分子絮凝剂主要有淀粉及淀粉衍生物、甲壳质衍生物和木质素衍生物3大类。曾淑兰等用NAOH作催化剂将玉米淀粉和醚化剂M反应制得的阳离子淀粉CST，用量为7～15MG/L时，对酸性染料、活性染料的脱色率达90%以上。吴冰艳等用接枝聚合制得的木质素季胺盐絮凝剂处理J酸染料废水，絮凝剂中的季胺离子与废水中的磺酸基团生成不溶于水的物质，投量20MG/L，色度去除率达90%。
方忻兰利用海虾、蟹壳为原料制得的壳聚糖用来处理印染废水，CODCR去除率达85%以上。天然高分子絮凝剂电荷密度小，分子量低，易发生生物降解而失去絮凝活性。人工合成的有机高分子絮凝剂分子量大，分子链中所带的官能团多，絮凝性能好，用量少，PH范围广。代表性的人工有机高分子絮凝剂有PAN-DCD(二氰二胺改性聚丙烯腈聚电解质)、WX系列高分子脱色絮凝剂、PDADMA-A(二甲基二烯丙基氯化铵聚合物)M。 2.2化学氧化法
化学氧化是利用臭氧、氯、及其含氧化物将染料的发色基团破坏而脱色。臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果。但对硫化、还原等不溶于水的染料效果较差。FENTON试剂氧化法，其脱色的实质是H2O2与FE2+反应所产生的羟基自由基使染料有机物断链。FENTON试剂除氧化作用外，还兼有混凝作用。研究表明，用此法处理2-萘磺酸钠生产废水，先用FECL3混凝沉淀后，然后在PH1.5～2.5条件下以H2O22G/GCODCR，FE2+4G/L水，氧化60MIN可去除CODCR99.6%、色度95.3%[19]。
2.3湿式空气氧化法
湿式空气氧化法(WAO)是在高温（125～320℃）、高压(0.5～20MPA)条件下通入空气，使废水中的有机物直接氧化[20]。超临前迟界水氧化（SCWO）是指当温度、压力高于水的临界温度（374℃）和临界压力（22.05MPA）条件下的水中有机物的氧化。它实质上是湿式氧化法的强化和改进。超临界态水的物理化学性质发生较大的变化，水汽相界面消失，形成均相氧化体系，有机物的氧化反应速度极快。MODEL等[21]对有机碳含量27.33G/L的有机废水，在550℃，60S内，有机氯和有机碳的去除率分别为99.99%和99.97%。超临界水氧化法与传统的方法相比，效率高，反应速度快，适用范围广，可用于各种难降解有机物；在有机物的含量低于2%时；可通过自身热交换，无须外界供热，反应器结构简单，处理量大。
2.4光催化氧化法
光催化氧化法常用H2O2或光敏化半导体（如TIO2、CDS、FE2O3、WO3作催化剂），在紫外线高能辐射下，电子从价带跃迁进入导带，在价带产生空穴，从而引发氧化反应。此法对染料废水的脱色效率高，缺点是投资和能耗高。张桂兰等用新型的旋转式光催化反应器，在优化条件下采用悬浮态TIO2时，偶氮染料脱色率达98%。程沧沧等[23，24]分别采用固定床型光反应器和斜板式光反应器对有机染料直接耐翠蓝GL进行了光催化降解研究，经60MIN光照，其降解率分别为83%和81.4%。
3生化法
生化法具有运行成本低，对环境污染少的特点。但染料废水水质波动大，种类多，毒性高，对温度和PH条件要求较苛刻的微生物很难适应。
好氧处理法运行简单，对CODCR、BOD5的去除率较高，对色度的去除率却不太理想。而厌氧处理法对染料废水的色度去除率较高。厌氧处理法污泥生成量少，产生的气体是甲烷，可利用作为能源。但单独使用，效果不理想。黄天寅等在处理酞菁蓝废水过程中，采用气提、吹脱和气浮等物化手段去除原水中大部分NH3-N和CU2+，提高其生化性。
经厌氧处理后，各项指标均可达到污水综合排放标准的一级标准，CODCR去除率90.0%，BOD5去除率88.9%，NH3-N去除率99.1%，CU2+去除率99.7%。由于近年来染料向抗分解，抗生物降解的方向发展，单独一种工艺很难取得满意的效果。现在处理工艺正朝向厌氧—好氧联合处理工艺发展。闫庆松等[26]对染料废水采用了厌氧—好氧工艺。厌氧段采用UASB工艺，中温消化，停留时间48H，CODCR去除率可达55%，出水BOD5/CODCR值由0.1提高到0.42，系统内形成颗粒污泥，其沉降性能良好。好氧段采用接触氧化法，经驯化后，污泥对废水的降解能力逐步提高。 高效菌群（HIGHSOLUTIONBACTERIA）是利用复合的微生物群来处理染料废水的方法，菌种现已发展到100多种，如反硝化产碱菌、脱氮硫杆菌、氧化硫硫杆菌等。它可以针对不同的废水配成不同的菌群去分解不同的污染物，具有较高的针对性。高效微生物群将有机物分解成SO2、H2O以及许多对水质没有影响的有机小分子。运用H.S.B技术处理无锡某染料厂生产的分散染料、酸性染料（CODCR浓度达2000～2500MG/L）的废水，出水CODCR小于100MG/L，平均去除率为92.68%。苯胺去除率94%，酚为93%，氨氮为92%，色度均在50倍以下[27]。为了增加优势菌种在生物处理装置中的浓度，提高对染料废水的处理效率，通常将游离的细菌通过化学或物理的手段加以固定，使其保持生物活性和提高使用率。研究表明，高效脱色菌群固定在活性污泥上，脱色酶活力提高70%。
4电化学法
电化学法治理废水，实质是间接或直接利用电解作用，把染料废水中的有毒物质转化为无毒物质。近年来由于电力工业的发展，电力供应充足并使处理成本大幅降低，电化学法已逐渐成为一种非常有竞争力的废水处理方法。染料废水的电化学净化根据电极反应发生的方式不同，可分为内电解法、电凝聚电气浮、电催化氧化等。
应用最广泛的内电解法是铁屑炭法。靳建永用铁屑内电解法对5大类11种染料废水进行脱色处理。研究表明，对中等色度和浓度的废水，脱色率在96%以上；加入助剂可使废水CODCR去除率在70%以上。内电解法的优点是利用废物在不消耗能源的前提下去除多种污染成分和色度，缺点是反应速度慢、反应柱易堵塞、对高浓度废水处理效果差。
在外电压作用下，利用可溶性阳极（铁或铝）产生大量阳离子，对胶体废水进行凝聚，同时在阴极上析出大量氢气微气泡，与絮粒粘附一起上浮。这种方法称为电凝聚电气浮。与化学凝聚法相比，其材料损耗少一半左右，污泥量较少，且无笨重的加药措施。其缺点是电能消耗和材料消耗过大。
电催化氧化是通过阳极反应直接降解有机物，或通过阳极反应产生的羟基自由基、臭氧等氧化剂降解有机物。电催化氧化法的优点是有机物氧化完全，无二次污染。但该法真正应用于废水工业化处理则取决于具有高析氧电位的廉价高效催化电极。同时电极与电解槽的结构对降低能耗也起重要的作用。贾金平等研究了活性炭纤维电极与铁的复合电极降解多种模拟印染废水，有较好的效果。
5结语
染料生产工艺复杂，废水量大且难以处理，污染治理的费用很高。硫化碱还原时排出的含硫废水除使用昂贵的湿式氧化法处理外，其他方法难以达到排放标准。近年来采用加氢还原法，彻底消除了硫化物的污染。汞催化磺化法生产氨基蒽醌改为硝化还原法，彻底消除汞污染。各种新技术的研究和应用大大提高了染料废水处理的效率，降低了处理成本。但治标更要治本，研究发展经济合理的清洁生产工艺与发展高效经济的废水治理工艺同等重要。从根本上降低排污，才是长久之计。

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5. 试例举几种啤酒发酵设备，并阐明其特点。

啤酒发酵设备-发酵罐介绍 发酵罐：承担产物的生产任务。它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求的条件，并便于操作和控制，保证工艺条件的实现，从而获得高产。
一个优良的发酵罐装置和组成
(1)应具有严密的结构
(2)良好的液体混合特性
(3)好的传质相传热速率
(4)具有配套而又可靠的检测，控制仪表啤酒发酵设备-发酵罐发展历史 第一阶段：1900年以前，是现代发酵罐的雏形，它带有简单的温度和热交换仪器。
第二阶段：1900-1940年，出现了200m3的钢制发酵罐，在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器，机械搅拌开始用在小型的发酵罐中。
第三阶段：1940-1960年，机械搅拌，通风，无菌操作和纯种培养等一系列技术开始完善，发酵工艺过程的参数检测和控制方面已出现，耐蒸汽灭菌的在线连续测定的pH电极和溶氧电极，计算机开始进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备逐步实现商品化。
第四阶段：1960-1979年，机械搅拌通风发酵罐的容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋白的需要，又出现了压力循环和压力喷射型的发酵罐，它可以克服—些气体交换和热交换问题。计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。
第五阶段：1979年至今。生物工程和技术的迅猛发展，给发酵工业提出了新的课题。于是，大规模细胞培养发酵罐应运而生，胰岛素，干扰素等基因工程的产品走上商品化。啤酒发酵设备-发酵罐的特点 (1)发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种培养的要求之高，几乎达到十分苛刻的程度。因此，发酵罐的严密性，运行的高度可靠性是发酵工业的显著特点。
(2)现代发酵工业为了获取更大的经济利益，发酵罐更加趋向大型化和自动化发展。在发酵罐的自动化方面，作为参数检测的眼睛如pH电极，溶解氧电极，溶解CO2电极等的在线检测在国外巳相当成熟。发酵检测参数还只限于温度，压力，空气流量等一些最常规的参数。啤酒发酵设备-发酵罐的种类发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。除了通风搅拌发酵罐外，其它型式的发酵罐如：气提式发酵罐，压力循环发酵罐，带超滤膜的发酵罐等。
典型发酵设备：种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空气和培养基的制备)、发酵液预处理设备、粗产品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物回收，利用和处理设备发酵罐工艺操作条件
1。温度:25～40℃。
2。压力:0～1kg/cm3(表压)。
3。灭菌条件;温度100～140℃，压力0～3kg/cm3(表压)。
4。pH:2～11。
5。需氧量:0。05～0。3kmo1/m3·h。
6。通气量:0。3～2VVM。
7。功率消耗:0。5～4kW/m3。
8。发酵热量:5000～20000kcal/m3。h。啤酒发酵设备-发酵罐的类型 1。按微生物生长代谢需要分类
好气:抗生素，酶制剂，酵母，氨基酸，维生素等产品是在好气发酵罐中进行的；需要强烈的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数。厌气：丙酮丁醇，酒精，啤酒，乳酸等采用厌气发酵罐。不需要通气。
2。按照发酵罐设备特点分类
机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍式发酵罐，文氏管发酵罐，以及非循环式的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。非机械搅拌通风发酵罐:包括循环式的气提式，液提式发酵罐，以及非循环式的排管式和喷射式发酵罐。这两类发酵罐是采用不同的手段使发酵罐内的气，固，液三相充分混合，从而满足微生物生长和产物形成对氧的需求。
3。按容积分类
一般认为500L以下的是实验室发酵罐;500-5000L是中试发酵罐;5000L以上是生产规模的发酵罐。密闭厌氧发酵罐
对这类发酵罐的要求是：能封闭；能承受一定压力;有冷却设备;罐内尽量减少装置，消灭死角，便于清洗灭菌。
酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物，其发酵罐因不需要通入昂贵的无菌空气，因此在设备放大，制造和操作时，都比好气发酵设备简单得多。
它的容积常大于50m3，H:Dt=1-2，罐的上，下部都是锥形的。
上部有物料口，冷却水口，CO2和气体出口，人孔和压力表开口等。
温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水喷淋相结合，排料管在罐的底部。
一，酒精发酵罐
酵母将糖转化为酒精高转化率条件
(1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件
(2)一定的生化反应时间
(3)及时移走在生化反应过程中将释放的生物热
酒精发酵罐的结构要求：满足工艺要求，有利于发酵热的排出，从结构上有利于发酵液的排出，有利于设备清洗，维修以及设备制造安装方便等问题。
啤酒发酵设备-发展趋势 近年来，啤酒发酵设备向大型，室外，联合的方向发展，迄今为止，使用的大型发酵罐容量已达1500吨。大型化的目的是：
(1)由于大型化，使啤酒质量均一化;由于啤酒生产的罐数减少，使生产合理化，降低了主要设备的投资。
发酵容器材料的变化。由陶器向木材---水泥----金属材料演变。现在的啤酒生产，后两种材料都在使用。我国大多数啤酒发酵容器为内有涂料的钢筋水泥槽，新建的大型容器一般使用不锈钢。
(2)开放式发酵容器向密闭式转变。
小规模生产时，一般用开放式，对发酵的管理，泡沫形态的观察和醪液浓度的测定等比较方便。随着啤酒生产规模的扩大，发酵容器大型化，并为密闭式。从开放式转向密闭发酵的最大问题是发酵时被气泡带到表面的泡盖的处理。可用吸取法分离泡盖。
(3)密闭容器的演变。
原来是在开放式长方形容器上面加弓形盖子的密闭发酵槽；随着技术革新过渡到用钢板，不锈钢或铝制的卧式圆筒形发酵罐。后来出现的是立式圆筒体锥底发酵罐。目前使用的大型发酵罐主要是立式罐，如奈坦罐，联合罐，朝日罐等。由于发酵罐容量的增大，要求清洗设备装置也有很大的改进，大都采用CIP自动清洗系统。啤酒前，后发酵设备及计算。啤酒发酵设备-前后发酵设备(一)前发酵设备
传统的前发酵槽均置于发酵室内，发酵槽大部分为开口式。前发酵槽可为钢板制，常见的采用钢筋混凝上制成，也有用砖砌，外面抹水泥的发酵槽。形式以长方形或正方形为主。前发酵槽内要涂布一层特殊涂料作为保护层。采用不饱和聚脂树脂，环氧树脂或其他特殊涂料较为广泛，但还未完全符合啤酒低温发酵的防腐要求。
前发酵槽的底略有倾斜，利于废水排出离槽底10-15cm处，伸出有嫩啤酒放出管为了维持发酵槽内醪液的低温，在槽中装有冷却蛇管或排管。前发酵槽的冷却面积，根据经验，对下面啤酒发酵取每立方米发酵液约为0。2平方米冷却面积，蛇管内通入0-2度的冰水。注意CO2的排放，防止中毒。
后发酵设备
主要完成嫩啤酒的继续发酵，并饱和二氧化碳，促进啤酒的稳定，澄清和成熟。
根据工艺要求，贮酒室内要维持比前发酵室更低的温度，一般要求0-2℃，特殊产品要求达到-2℃左右。后发酵过程残糖较低，发酵温和，故槽内一般无须再装置冷却蛇管。贮酒室的建筑结构和保温要求，均不能低于前发酵，室内低温的维持，是借室内冷却排管或通入冷风循环而得。后发酵槽是金属的圆筒形密闭容器，有卧式和立式两种。工厂大多数采用卧式。发酵过程中需饱和CO2，后发酵槽应制成耐压0。1-0。2MPa表压的容器。后发酵槽槽身装有人孔，取样阀，进出啤酒接管，排出二氧化碳接管，压缩空气接管，温度计，压力表和安全阀等附属装置。后发酵槽的材料，一般用A3钢板制造，内壁涂以防腐层。贮酒槽全部放置在隔热的贮酒室内，维持一定的后酵温度。毗邻贮酒室外建有绝热保暖的操作通道，在通道内进行后发酵过程的调节和操作。贮酒室和通道相隔的墙壁上开有一定直径和数量的玻璃窥察窗，便于观察后发酵室内部情况。通道内保持常温，开启发酵液的管道和阀门都接通到通道里。啤酒发酵设备-新型啤酒发酵设备1。圆筒体锥底发酵耀
圆简体锥底立式发酵罐(简称锥形罐)，已广泛用于上面或下面发酵啤酒生产。锥形罐可单独用于前发酵或后发酵，还可以将前，后发酵合并在该罐进行(一罐法)。这种设备的优点:在于能缩短发酵时间，而且具有生产上的灵活性，故能适合于生产各种类型啤酒的要求。
设备特点
这种设备一般置于室外。已灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内;发酵最旺盛时，使用全部冷却夹套，维持适宜的发酵温度。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液，也可使用氨(直接蒸发)作冷媒;CO2气体由罐顶排出。罐身和罐盖上均装有人孔，罐顶装有压力表，安全阀和玻璃视镜。在罐底装有净化的CO2充气管。罐身装有取样管和温度计接管。设备外部包扎良好的保温层，以减少冷量损耗。
优点:
(1)是能耗低，采用的管径小，生产费用可以降低。
(2)最终沉积在锥底的酵母，可打开锥底阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。
影响发酵设备造价的因素
发酵设备大小，形式，操作压力及所需的冷却工作负荷。容器的形式主要指其单位容积所需的表面积，以m2/100L表示，这是影响造价的主要因素。2.通用罐
用于多罐法及一罐法生产。因而它适合多方面的需要，故又称该类型罐为通用罐。
结构:主体是一圆柱体，是由7层1。2m宽的钢板组成。总的表面积是378m3，总体积765m3。
联合罐是由带人孔的薄壳垂直圆柱体，拱形顶及有足够斜度以除去酵母的锥底所组成。锥底的形式可与浸麦槽的锥底相似。联合罐的基础是一钢筋混凝土圆柱体，其外壁约3m高，20cm厚。基础圆柱体壁上部的形状是按照罐底的斜度来确定的。有30个铁锚均匀地分埋入圆柱体壁中，并与罐焊接。圆柱体与罐底之间填入坚固结实的水泥沙浆，在填充料与罐底之间留25。4cm厚的空心层以绝缘。
3。朝日罐
前发酵和后发酵合一的室外大型发酵罐朝日罐是用4—6mm的不绣钢板制成的斜底圆柱型发酵罐。其高度与直径比为1:1-2:1外部设有冷却夹套，冷却夹套包围罐身与罐底。外面用泡沫塑料保温内部设有带转轴的可动排油管，用来排出酒液，并有保持酒液中CO2含量均一的作用。
朝日罐特点
朝日罐与锥形罐具有相同的功能，但生产工艺不同。
(1)利用离心机回收酵母
(2)利用薄板换热器控制发酵温度
(3)利用循环泵把发酵液抽出又送回去。
优点:
三种设备互相组合，解决了前，后发酵温度控制和酵母浓度的控制问题，加速了酵母的成熟。使用酵母离心机分离发酵液的酵母，可以解决酵母沉淀慢的缺点利用凝聚性弱的酵母进行发酵，增加酵母与发酵浓接触时间，促进发酵液中乙醛和双乙酰的还原，减少其含量。啤酒发酵设备-啤酒的连续发酵罐种类1。两个搅拌罐和一个酵母分离罐串联起来，加入酒花的麦芽汁流加入第一个搅拌罐，经发酵后，成熟啤酒从分离罐中流出。这种流程已达到日产100m2的规模。
2。由数个高度6～9m的塔式发酵罐串联起来，附加一些酵母分离和啤酒贮藏设备。
还有一个由主发酵塔和一个发酵塔组成，发酵周期40，50小时，连续发酵两个月，各项经济指标均优于间歇法。
丙酮—丁醇发酵罐
生产丙酮，丁醇的发酵罐比酒精发酵罐高，罐身需承受高压，罐壁较厚，用钢板制成。顶盖和底部采用球形封头，罐内表面平整光滑，无内部件，采用表面喷淋冷却。种子罐采用夹套冷却。一，机械搅拌发酵罐
机械搅拌发酵罐是发酵工厂常用类型之一。它是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖，发酵所需要的氧气。
啤酒发酵设备-发酵罐的结构1，罐体
2，搅拌器和挡板
3，消泡器
4，联轴器及轴承
5，变速装置
6，空气分布装置
7，轴封
8，冷却装置
罐体
由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢，对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈钢制成，衬里用的不锈钢板厚为2-3毫米。为了满足工业要求，在一定压力下操作，空消或实消，罐为一个受压容器，通常灭菌的压力为2。5公斤/厘米2(绝对压力)。
搅拌器
搅拌器有平叶式，弯叶式，箭叶式三种其作用是打碎气泡，使氧溶解于醪液中，从搅拌程度来说，以平叶涡轮最为激烈，功率消耗也最大，弯叶次之，箭叶最小。为了拆装方便，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。
通用发酵罐的搅拌桨类型
(1)通用发酵罐的搅拌桨最广泛使用的是平叶涡轮搅拌桨，国内采用的大多数是六平叶式，其各部分尺寸比例已规范化。这种搅拌桨具有很大的循环液体输送量，功率消耗大。因此特别适用于丝状菌发酵。
（2)船用螺旋搅拌器，它具有比涡轮桨更为强烈的轴向流动，但是氧传递效率低。
(3)振动混合器，尽管可以提供较高的氧传递效率，但剪切力较低。
(4)多棒搅拌桨，已用于粘稠的丝状链霉菌发酵的发酵罐中。这种搅拌桨具有较好的剪切分散能力和较低的功率消耗，在整个发酵过程中功率变化相对涡轮桨要小的多。
(5)气体导入式搅拌器，是由一个空心的搅拌桨组成，安装在空心的搅拌轴上。搅拌桨上至少有一个暴露在液体中的开口。由于搅拌桨转动，开口处的压力随之减少，使导入的气体沿着搅拌轴向下流动。它适应于低粘度的发酵液。
消泡装置
消泡方式有两种:一是加入化学消泡剂消除泡沫，但高浓度的化学消泡剂会对发酵产生抑制作用，故不能添加太多;第二种方式，即机械消泡。机械消泡装置主要有四种。
一是锯齿式消泡桨。它安装于罐内顶部，高出液面的位置，固定在搅拌轴上，随搅拌轴转动，不断将泡沫打破。
二是半封闭式涡轮消泡器，它是由前者发展改进而来，泡沫可直接被涡轮打碎或被涡轮抛出撞击到罐壁而破碎。
三是离心式消泡器，它们置于发酵罐的顶部，利用高速旋转产生的离心力将泡沫破碎，液体仍然返回罐内。
第四种是刮板式消泡器，它安装于发酵罐的排气口处，泡沫从气液进口进到高速旋转的刮板中，刮板转速为1000—1450rpm，泡沫迅速被打碎，由于离心力作用，液体披甩向壳体壁上，返回罐内，气体则由汽孔排出。
挡板
挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。通常挡板宽度取(0。1-0。12)D，装设4-6块即可满足全挡板条件。所谓"全挡板条件"是指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须满足下式要求:
D—罐的直径(mm)
Z—挡板数
W—挡板宽度(mm)
竖立的列管，排管，也可以起挡板作用，故一般具有冷却列管或排管的发酵罐内不另设挡板。(但冷却管为盘管时，则应设挡板。)挡板的长度自液面起到罐底为止。挡板与罐壁之间的距离为(1/5~1/9)W，避免形成死角，防止物料与菌体堆积。
联轴器及轴承
大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂直，中心线对正。为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴承，底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调节。罐内轴承不能加润滑油，应采用液体润滑的塑料轴瓦(如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等)。轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的0。4-0。7%，以适应温度差的变化。罐内轴承接触处的轴颈极易磨损，尤其是底轴承处的磨损更为严重，可以在与轴承接触处的轴上增加一个轴套，用紧固螺钉与轴固定，这样仅磨损轴套而轴不会磨损，检修时只要更换轴套就可以了。
变速装置
试验罐采用无级变速装置，发酵罐常用的变速装置有三角皮带伸展动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动效率较高，但加工，安装精度要求高。采用变极电动机作阶段变速，即在需氧高峰时采用高转速，而在不需较高溶解氧的阶段适当降低转速。这样，发酵产率并不降低，而动力消耗则有所节约。自动化程度较高的发酵罐，采用可控硅变频装置，根据溶氧测定仪连续测定发酵液中溶解氧浓度的情况，并按照微生物生长需要的耗氧及发酵情况，随时自动变更转速，这种装置进一步节约了动力消耗，并可相应提高发酵产率，但其装置颇为复杂。
空气分布装置
空气分布装置的作用是吹入无菌空气，并使空气均匀分布。分布装置的形式有单管及环形管等。常用的为单管式，管口对正罐底中央，装于最低一挡搅拌器下面，管口与罐低的距离约40mm，并且空气分散效果较好。若距离过大，空气分散效果较差。该距离可根据溶氧情况适当调整，空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，并与醪液充分混合，增加了气液传质效果。通常通风管的空气流速取20米/秒。为了防止吹管吹入的空气直接喷击罐底，加速罐底腐蚀，在空气分布器下部罐底上加焊一块不锈钢补强。可延长罐底寿命。通风量在0。02~0。5ml/sec时，气泡的直径与空气喷口直径的1/3次方成正比。也就是说，喷口直径越小，气泡直径也越小。因而氧的传质系数也越大。但是生产实际的通风量均超过上述范围，因此气泡直径仅与通风量有关，而与喷口直径无关。
轴封
轴封的作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄露和污染杂菌。常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。填料函轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。安装在旋转轴与设备之间的部件，它的作用是阻止工作介质(液体，气体)沿转动轴伸出设备之处泄漏冷却装置
5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却。大型发酵罐采用列管冷却(四至八组)。带夹套的发酵罐罐体壁厚要按外压计算[即3。5Kg/厘米2(绝对压力)]夹套内设置螺旋片导板，来增加换热效果，同时对罐身起加强作用。冷却列管极易腐蚀或磨损穿孔，最好用不锈钢制造。啤酒发酵设备-标准通用式发酵罐编辑本段 通用式发酵罐是最广泛应用的深层好气培养设备。
在工业生产中，尤其是制药工业中，使用得最广泛的就是通用式发酵罐。这种发酵绕既具有机械搅拌装置，又具有压缩空气分布装置。发酵罐的搅拌轴既可置于发酵罐的顶部，也可置于其底部，其高径比为2:1-6:19有关的重要因素是氧传递效率，功率输入，混合质量，搅拌桨形式和发酵罐的几何比例等。
自吸式发酵罐
它与通用发酵罐的主要区别是:①有一个特殊的搅拌器，搅拌器由转子和定子组成;②没有通气管。
具有转子和定子的搅拌器的吸气原理:浸在发酵液中的转子迅速旋转，液体和空气在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘。这时，转子中心处形成负压，转子转速愈大，所造成的负压也愈大。由于转子的空膛与大气相通，发酵罐外的空气通过过滤器不断地被吸入，随即甩向叶轮外缘，再通过异向叶轮使气液均匀分布甩出。转子的搅拌，又使气液在叶轮周围形成强烈的混合流，空气泡被粉碎，气液充分混合。
自吸式发酵罐的搅拌器
①回转翼片式自吸搅拌器;
②喷射式自吸搅拌器;
③具有转子和定子的自吸搅拌器。
气泡塔式发酵罐
塔式发酵罐系一直立长圆筒，筒内安装孔板，有的还在罐内安装搅拌器，罐壁四周装挡板。与分批的机械搅拌发酵罐类似，有的塔顶横截面扩大，供以降低流速，截留液体夹带的悬浮物。发酵液和空气可以并流，也可逆流。
_罐的特点是:罐身高，高径比为6;土霉素等生产用的设备，高径比达到7。由于液位高，空气利用率高，节省空气约5%，节省动力约30%，但底部存在沉淀现象;温度高时降温较难。

现代发酵罐的大型化给STF带来—系列难以克服的困难。要大于1000kW的机械搅拌;大量的冷却水和排除热量;能量的均匀分布;溶解氧，碳源和其它营养与pH控制等。
带升式发酵罐
带升式发酵罐也称为气流搅拌发酵罐，不用机械搅拌，借通风起到搅拌作用并供给氧气。
特点:结构简单，冷却面积小，无搅拌传动设备，料液充满系数大，无须加消泡剂，维修，操作及清洗简便，节省动力，减少染菌等。
工作原理:外循环气流搅拌罐是将空气上升管装在罐外，下端与罐底连通，管底装空气喷嘴，压缩空气以250～300m/s高速喷出，与上升管内醪液接触，由于气液混合体密度小于罐内醪液，所以在管内上升，管上端与罐身切线相连，液体由切线进入在罐内回旋下降，形成激烈循环。
液提式发酵罐
液提发酵罐是液体借助于一个液体泵进行输送，同时气体在液体的喷嘴处被吸入发酵罐。
喷嘴是这类发酵罐的一个特殊部件，制造要求精密。
气提式发酵罐
空气压缩机是气提式发酵罐的重要组成部分，它的效率决定于它的形式。
压缩气体通过空气分布器进入液体后，最初形成的气泡是由液体剧烈翻动来分散的，所以气泡的分散程度决定于功率消耗速率。
(一)喷嘴塔式
这是由一个两相喷嘴和鼓泡柱组成的发醉罐，它的通气效率比多孔管式或多孔板式好得多。
这种形式的反应器常用于废水处理，如在一个15000m'的活性污泥池中，安装56个喷嘴，每天可转化30000kg的氧。
(二)喷嘴塔循环式
它以两相喷嘴作为通气装置，具有高的液体循环速度。
(三)喷璃循环式
它利用喷嘴的喷射力，吸入气体，使气体在罐体内部循环，达到较好的传氧效果。
的传氧效果。
(四)喷射通道式
在这种反应器里，液体在细长形的喷嘴里被加速，使循环液体的位能更有效地转变成动能。喷嘴最窄处液体的速度最大，而静压最低，空气通过小孔或狭窄处被吸入和分散，在喷嘴处形成的气泡被向下流动的液体带到罐的底部。在窄管的终端，气体向上运动并离开液体排出。
(五)滴流床式
液体在罐顶部被分散，然后向下滴流通过已被固定化的微生物细胞。空气是在罐底导入并与液体逆向流动。它在好氧废水处理中有着广泛的应用。
(六)多级塔循环式
这种罐以多孔盘管或筛孔发作为一级分离器。液休平面由溢流管控制。(七)管道循环式
空气以3-4m/s的速度导入液体流中，然后通过—个多孔过滤器在
旋风分离器中分离，最后排出系统。这种液流以单向通过泵和流量计。采用这种可以有很高的细胞浓度〔可达t659(干重细胞)/L和高的氧传递速率。然而功率输入也是相当高的。(八)液体流化床式
近年来，沉化床生化反应器的研究报道很多，它主要应用在3个方面
①酶固定在固体基质上;
②完整细胞固定在固体基质上进行纯培养;
③生化流化床广泛应用于废水处理过程。