Filtracja Procesowa: Zbiornik Ciśnieniowy i Zasada Działania

W różnych dziedzinach przemysłu i innych obszarach niezwykle istotnym elementem jest zbiornik ciśnieniowy. W niniejszym artykule skupimy się na roli zbiornika ciśnieniowego jako niezbędnego komponentu w systemie sprężonego powietrza.

Zbiornik Hydroforowy: Naczynie do Magazynowania Wody

Zbiornik hydroforowy jest naczyniem służącym do magazynowania wody. Na rynku dostępne są zbiorniki hydroforowe przeponowe i zbiorniki bez przepony. Zbiorniki hydroforowe, zarówno membranowe, jak i ocynkowane, stosuje się w instalacjach zaopatrzenia wody, w gospodarstwach domowych, zakładach rzemieślniczych czy innych obiektach. Zbiornik hydroforowy nazywany jest również zbiornikiem ciśnieniowym.

Zasada Działania Zbiornika Hydroforowego

Zasada działania zbiornika hydroforowego jest prosta. Zbiornik wypełniany jest częściowo wodą, na której powierzchni znajduje się tzw. sprężone powietrze. Pompowana do zbiornika woda powoduje zmniejszenie powierzchni, którą w zbiorniku zajmuje powietrze, a co za tym idzie, jego sprężanie. W zbiorniku wzrasta ciśnienie, wywierające nacisk na powierzchnię wody, wypychając ją ze zbiornika.

Otwarcie zaworów (np. odkręcenie kranu) sprawia, że sprężone powietrze wypycha wodę ze zbiornika, dając ciśnienie w sieci wodociągowej. Jednocześnie poziom wody w zbiorniku obniża się, co powoduje spadek ciśnienia - a powietrze rozpręża się.

Zbiornik hydroforowy może być wykonany ze stali węglowej i pokryty specjalną emalią chroniącą przed korozją, wykonany ze stali nierdzewnej lub wykonany z tworzywa.

Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej

Zbiornik Membranowy

Zbiornik membranowy składa się ze zbiornika oraz umieszczonej wewnątrz membrany. Membrana zazwyczaj wykonana jest z odpornej gumy EPDM lub butylu. Wewnętrzna membrana wydziela w zbiorniku wewnątrz dwie przestrzenie. Przestrzeń wewnątrz membrany służy do magazynowania wody. Z kolei przestrzeń stworzona przez elastyczną przeponę i wnętrze zbiornika to tzw. strefa powietrzna, która wypełniona jest powietrzem lub gazem np. azotem.

Zasada działania zbiornika membranowego opiera się na dwóch strefach - tzw. Komorę wodną tworzy wnętrze gumowego zbiornika, które wypełnia się wodą powodując rozciągnięcie się membrany w stronę komory powietrza, zmniejszając jej objętość. Powietrze lub gaz wypełniający komorę powietrza, działa jak amortyzator i utrzymuje ciśnienie wody w systemie.

Wybór Zbiornika Hydroforowego

Podstawowe aspekty przy wyborze zbiornika hydroforowego:

1. Wybór odpowiedniej pojemności zbiornika hydroforowego to podstawowy kluczowy aspekt. Jeżeli zbiornik hydroforowy będzie używany w domu jednorodzinnym, należy wziąć pod uwagę liczbę mieszkańców. Odpowiednia pojemność zbiornika również jest ważna dla współpracującej z nim pompy elektrycznej.
2. Materiał membrany w przypadku wykorzystywania zbiornika hydroforowego dla celów pitnych powinien być nietoksyczny oraz posiadać odpowiednie atesty PZH, CE. Warto sprawdzić, czy istnieje możliwość wymiany membrany w zbiorniku.
3. Polecamy zbiorniki, które są odporne na korozję.
4. Rekomendujemy zbiorniki hydroforowe tylko od sprawdzonych, polskich lub europejskich producentów.

Zbiornik Sprężonego Powietrza: Kluczowy Element Systemu

Zbiornik sprężonego powietrza to niezwykle istotny element wykorzystywany w różnych dziedzinach przemysłu i innych obszarach. Pełni on funkcję magazynowania sprężonego powietrza, wpływając znacząco na efektywność, niezawodność i oszczędność systemu.

Funkcje Zbiornika Sprężonego Powietrza

Najważniejsze funkcje zbiornika sprężonego powietrza to:

Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów

• Magazynowanie powietrza: zbiornik sprężonego powietrza umożliwia akumulację sprężonego powietrza w okresach, gdy zapotrzebowanie jest mniejsze niż wydajność sprężarki. To pozwala na równomierne dostarczanie powietrza nawet wtedy, gdy sprężarka pracuje cyklicznie, co przyczynia się do wydajniejszej pracy systemu.
• Stabilizowanie ciśnienia: ciśnienie w systemie sprężonego powietrza może ulegać fluktuacjom związanym z różnymi czynnikami, takimi jak zmienne obciążenia lub cykle pracy sprężarki. Zbiornik działa jako bufor, utrzymując stałe ciśnienie i eliminując nagłe wahania, co wpływa na płynność i niezawodność pracy urządzeń zasilanych sprężonym powietrzem.
• Wyciszenie pulsacji: sprężarki generują pulsacje ciśnienia w strumieniu powietrza, które mogą prowadzić do niepożądanych efektów, takich jak wibracje, hałas czy uszkodzenia komponentów. Zbiornik sprężonego powietrza działa jak tłumik pulsacji, wyrównując te fluktuacje i zapobiegając ich negatywnym skutkom.
• Separacja kondensatu: w procesie sprężania powietrza dochodzi do kondensacji zawartej w nim pary wodnej, co tworzy kondensat. Zbiornik sprężonego powietrza umożliwia oddzielanie tego kondensatu od strumienia powietrza, co przeciwdziała korozji i potencjalnym uszkodzeniom w systemie.
• Zarządzanie cyklami pracy sprężarki: poprzez magazynowanie sprężonego powietrza, zbiornik umożliwia kontrolowane wyłączanie i włączanie sprężarki. Gdy zbiornik jest wypełniony, a ciśnienie osiąga poziom docelowy, sprężarka może zostać wyłączona, co prowadzi do oszczędności energii i zmniejszenia zużycia sprężarki.

Korzyści z Obecności Zbiornika Sprężonego Powietrza

Najważniejsze korzyści płynące z wykorzystania zbiornika sprężonego powietrza to:

• Oszczędność energii: zbiornik pozwala na efektywne zarządzanie pracą sprężarki. Kiedy zbiornik jest wypełniony, a ciśnienie osiąga maksimum, sprężarka może zostać wyłączona, co pozwala na oszczędność energii w porównaniu do sytuacji, gdy sprężarka musiałaby pracować ciągle.
• Poprawa wydajności: dzięki magazynowaniu sprężonego powietrza, system jest w stanie dostarczyć większe ilości powietrza w krótkim czasie, co jest istotne w sytuacjach wymagających nagłego zwiększenia zapotrzebowania.
• Wydłużenie życia sprężarek: dzięki zmniejszeniu obciążeń i pulsacji, zbiornik redukuje zużycie oraz napięcie na sprężarkach, co przekłada się na dłuższą żywotność tych urządzeń.

Rozmiar i Projektowanie Zbiornika

Wybór odpowiedniej pojemności zbiornika zależy od zapotrzebowania na sprężone powietrze oraz charakterystyki pracy systemu. Zbyt mały zbiornik może prowadzić do częstych cykli pracy sprężarki, podczas gdy zbyt duży może zwiększyć koszty i zajmować zbyt wiele miejsca.

Zbiorniki mogą mieć różne kształty i konstrukcje, np. cylindryczne, kuliste, poziome, pionowe. Wybór konstrukcji zależy od dostępnej przestrzeni oraz wymagań technicznych.

Bioreaktory: Zaawansowane Zbiorniki do Procesów Biotechnologicznych

Bioreaktor przeznaczony jest do prowadzenia procesów biotechnologicznych na podłożu ciekłym (bioreaktor fazy ciekłej) lub na podłożu stałym (bioreaktor do podłoża stałego) w skali od laboratoryjnej do przemysłowej. Połączenie procesów mieszania, napowietrzania, dozowania dodatków ciekłych pozwala na przeprowadzenie pożądanych reakcji chemicznych. Z uwagi na charakter prowadzonych procesów, bioreaktor do hodowli musi pozostać sterylny, aby wyeliminować możliwość zakażeń.

Budowa Bioreaktora

• Zbiornik główny - o pojemności od ok 50L do 5000L lub więcej. To tu zachodzi proces biotechnologiczny (reakcja chemiczna). Zbiornik wyposażony jest w niezbędną aparaturę kontrolno-pomiarową - czujniki pH, tlenu rozpuszczonego, temperatury, ciśnienia i poziomu piany. Wnętrze bioreaktora jest polerowane, co znacznie ułatwia mycie i sterylizację;
• Układ mieszania - najczęściej jest to mieszadło turbinowe Rushton. Na jednym wale można zamontować kilka takich mieszadeł. W celu zwiększenia mocy mieszania stosuje się także przegrody wewnątrz zbiornika;
• Układ poboru próbek - w celu sterylnego poboru próbek i monitorowania wzrostu biomasy w bioreaktorze;
• Układ drenażu - w celu opróżnienia reaktora po procesie produkcyjnym;
• Przygotowanie powietrza wlotowego - powietrze przechodzi przez filtr wstępny oraz bakteriostatyczny filtr powietrza o wysokiej dokładności. Tak przefiltrowane strumień gazu służy do napowietrzania zawartości reaktora;
• Termostat - służy do utrzymywania stałej temperatury we wnętrzu zbiornika, co jest konieczne do prowadzenia procesu namnażania mikroorganizmów (wzrostu biomasy);
• Układ powietrza wylotowego - powietrze wylotowe ze zbiornika jest chłodzone, a następnie filtrowane na bakteriostatycznym filtrze powietrza o wysokiej dokładności. Mogą być mierzone również parametry procesowe takie, jak zawartość CO2 i O2;
• Układ sterylnego dozowania pożywki, inokulum lub innych substratów;
• Pętla mycia w systemie Clean-In-Place (CIP) - w celu dokładnego wymycia pozostałości substancji po procesie produkcyjnym;
• Układ sterylizacji (SIP) - sterylizacja instalacji najczęściej odbywa się za pomocą pary grzewczej o wymaganych parametrach procesowych;
• Układ sterowania - bioreaktory najczęściej są w pełni zautomatyzowane, co zdecydowanie ułatwia obsługę instalacji.

Rodzaje Bioreaktorów

Wyróżniamy następujące rodzaje bioreaktorów:

Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru

• bioreaktory do hodowli okresowej (bioreaktory fazy ciekłej) - najbardziej powszechne bioreaktory pozwalające na przeprowadzenie hodowli okresowej;
• bioreaktory do hodowli ciągłej (bioreaktory membranowe) - bioreaktory z wewnętrznym układem filtracyjnym, przystosowane do procesu ciągłego;
• bioreaktory do hodowli stałej (bioreaktory do podłoża stałego) - bioreaktory pozwalające na namnażanie mikroorganizmów na podłożu stałym (biomasie).

Bioreaktory Membranowe

Bioreaktor membranowy jest specjalnym typem bioreaktora fazy ciekłej pozwalającym na prowadzenie biotechnologicznych hodowli ciągłych. A wszystko dzięki zastosowaniu wewnętrznego układu filtracyjnego. Układ ten umożliwia odprowadzenie części cieczy ze zbiornika, przy jednoczesnym zachowaniu mikroorganizmów wewnątrz bioreaktora membranowego. Po dodaniu świeżej porcji pożywki, bakterie kontynuują proces namnażania. Dzięki temu możliwe jest znaczne wydłużenie biotechnologicznego procesu produkcyjnego.

Zalety Bioreaktora do Hodowli Ciągłej

• większa wydajność procesu produkcyjnego - dzięki wydłużeniu procesu możliwe jest otrzymanie większej ilości produktu końcowego, co generuje większy zysk;
• niższe koszty wytworzenia produktu końcowego - hodowla ciągła pozwala na ograniczenie zużycia mediów i skrócenie czasu przestoju bioreaktora fazy ciekłej poprzez ograniczenie częstotliwości mycia i sterylizacji instalacji. Przy jednoczesnej większej wydajności procesu, czynniki te obniżają koszty wytworzenia produktu;
• uniwersalność - bioreaktor membranowy można wykorzystać do wielu różnych procesów, po dobraniu przegrody filtracyjnej o odpowiedniej selektywności.

Bioreaktory do Podłoża Stałego

Bioreaktor fazy stałej służy do prowadzenia procesów biotechnologicznych zachodzących na podłożu stałym (biomasie). Urządzenie zbudowane jest z analogicznych układów, jak klasyczne bioreaktory. Jednak są one dostosowane do prowadzonych procesów i używanych mediów. Instalacja osadzona jest na ramie typu SKID i posiada cały niezbędny osprzęt do prawidłowego przeprowadzenia procesu. Dzięki temu staje się kompaktowym urządzeniem gotowym do pracy.

Zastosowanie Bioreaktorów

• Bioreaktory fazy ciekłej - klasyczne bioreaktory do hodowli ciekłej to najbardziej powszechne urządzenia do prowadzenia procesów biotechnologicznych. Pozwalają na namnażanie wszelakich mikroorganizmów. Dlatego z powodzeniem stosuje się je w branżach: biotechnologicznej, farmaceutycznej czy spożywczej. Wykorzystuje się je do produkcji np. enzymów, białek, antybiotyków, substancji czynnych API czy biofarmaceutyków. Aby usprawnić te procesy, można zastosować bioreaktory membranowe, które zdecydowanie wydłużą czas procesu właściwego.
• Bioreaktory do podłoża stałego - bioreaktory fazy stałej stosuje się głównie w szeroko pojętym przemyśle biotechnologicznym, farmaceutycznym czy spożywczym. Można je wykorzystać m.in. do przetwarzania biomasy.

tags: #filtracja #procesowa #zbiornik #ciśnieniowy #zasada #działania

Popularne posty:

• Edukacja ekologiczna w Jaworznie
• Jak działa oczyszczalnia ścieków MPWiK?
• Polskie normy jakości powietrza
• RIGIPS: Temperatura i wilgotność
• Dowiedz się więcej o odwróconej swastyce