Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Моделирование и оптимизация процессов гидролиза и биоокисления в производстве кормовых дрожжей

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Моделирование и оптимизация процессов гидролиза и биоокисления в производстве кормовых дрожжей"

? Г !5 О А

- 7 НОЙ Г.ГА

НДУЧНО-НССЛЕДОВАТЕЛШШИ ПРОЕКТНО-КОНСЭТУКТОРСКаЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ БИОХИМИИ

На правах рукописи

БАБАЯЩ СЕРГЕИ АРТНУЮШЧ

ЦХЩШРОВШЯЗ и шивмиад цая ПРОЦЕССОВ гидролиза и ШООККСЛЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ КОРИОВЫХ ДРСИЕЙ

Специальность 03.00.23 - Биотехнология

Автореферат диссертации на ссгксглвне ученой степшз

кандидате технически! паук

Цоснва - 1994

Работа выталнева в Московской государствешой академии пищевых производств и Московской государствешой академии химического машностроения.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор ОДРЛИН АаатсйнО Шхайдошч, кандидат технических наук, доцент КРЫЛОВ ЕрнА Есгайлонэт.

Официальны» оппоненты: доктор технических наук, Ыузыченко Леонид Афанасьевич; кандидат технических наук, доцент Дорошенко Марша Ивановна.

Ведущая оргвнизация:Государственный научно-исследовательский институт биооштезв белковых веществ (ГосШИсннтезбэдок).

Защита состоятся 1994 г. в № часов на

заседании Спзвдализированного совета Д 098.09.01 в Научно-ис-следовательсвш проектно-конструкторском институте- прикладной биохимии по адресу: 125299, г. Москва, ул. Клары Цэгкия д.4/6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-ис-следовательсшго проектно-конструкторского института прикладной биохимии.

Автореферат разослан ъ1с/п И 1994 г.

Ученый секретарь специализирсявнного совета, кандидат биологических наук Гусева И.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

В связи с сокращением запасов ископаемого органического сырья, в последнее время во всем мире уделяется серьезное внимание вопросам химической и биохимической переработки растительного сырья. Один из наиболее перспективных методов химической переработки древесины - гидролизное производство, основными продуктами которого являются кормовые и пищевые дрожжи, технический этанол, синтетические смолы и т.п. '

Большой интерес з качестве • объектод. исследования в гидролизном производстве представляют процесс перколЕЦИошого гидролиза, эффективность которого в значительной степени определяет технико-экономические показатели гидролизного производства в целом и процесс биологической очистки заводских стоков, являющийся заключительной стадией производства, которая определяет экологическую безопасность всего гидролизного производства.

Актуальность данной работы вытекает из того,что существупцее в настоящее время управление процессом перколяцкшного гидролиза не учитывает особенности сырья, нестацнонарЕость процесса гидролиза, не позволяет оперативно измененять технологические режимы. Процесс гидролиза определяет выход редуциругщих веществ, их себестоимость и следовательно в значительной мере эффективность последупцих стадий гидролизного производства.

Что же касается процесса биологической очистка, то он является "узким местом" во всем гидролизном производства, ограничивая рост.выпуска продукции. К тому же, постоянше ужесточение экологических требований к промышленности, ставит задачу использования возможных резервов в повышении эффективности очистки промышленных стоков и как следствие всего гидролизного производства.

Дельв работы является повышение эффективности гидролизного производства за счет увеличения эффективности, процесса перко-ляцисшного гидролиза путем разработки оптикшогах технологических режимов, учитывающих качество сырья и шответствупцие характеристики процесса гидролиза, в комплексе с одновременным увеличением эффективности биоочистки за счет изшнедая соединения биоокислителей в системе биоочистки.

Задачи иссавдования:

- разработка иатематичвской модели перколяционного гидролиза, пригодной дая целей управления;

- решение задачи оптимального управления процессом гидролиза и получение оптимальных управлений, учитывающих содержание в сырье трудно- к легкогвдролизуешх полисахаридов;

- исследованзэ влияния различных схем соединений биоокислителей на эффективность биоочистки (при нескольких аппаратах);

Методы исследований. В процессе решения поставленных задач, в диссертационной работе использовались методы математического моделировании, теории оптимального управления. Научная ношзна:

- Обоснована целесообразность рассмотрения процесса горколяци-онного гидролиза как типового объекта из класса процессов, имеющих две фазы с предельными гидродинамическими режимами.

- Предложено строить математическую модель процесса гидролиза для целей управления в виде системы из обыкновенных векторных дайвренциалшых уравнений для наздой из контактирувдих фаз и интегральной связи времени пребывания жидкости в аппарате с ее расходом.

- Предложено использовать в качестве рационального управления гидродинамическим режимом биоочистки различные схемы соединения биокислихелай.

- Выявлены области эффективности работы биоочистки для различных схем соединения биоокислителей и получены аналитические выражения дш границ этих областей; сформулированны условия перехода на соответствующую схему соединения биоокислителей.

- Поставлена и решена задача оптимизации с учетом взаимосвязи исходной (гидролиз) с конечной (биоочистка) стадиями производства кормових дрожжей.

Практическая значимость.

- Построены графические зависимости, позволяющие производить выбор оптимахьнвх режимных параметров процесса гидролиза (расход варочное снеси, теммпература варочной смеси, время перко-ляции, температура прогрева) от содержания в сырье трудно- и лвгкогидроязумшх сахароз. . .

- Рааработш алгоритм, позволяющий осуществить выбор оптимальной схемы соединения биоокислителвй в зависимости от нагрузки,-

прячем увеличение эффективности работы биоочистка при этом составляет 10-15Х.

■ — Ожидаемый экономический эффект от внедрения апикальных режимов составит более 2.Э млн. руб.на один гддрашгшлпарат (в цэявх I кв.. 1993 г.). Разработанные модели и вягаратмы всполь-зувтся в учебном процессе на К8фэдре "Биотехника" Московской государственной академии химического машиностороегяя. Основные разработки включены в состав алгоритмического обвгаечения типовой АСУ Л1 гидролизного производства. Получению результаты могут быть использованы на аналогичных предприятие, а такта в других отраслях, использукщих процессы Сиоочиизи.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работы, список которых приведен в заключительной чггти автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит вз введения, четырех глав, выводов, списка литературы и цршгавзаий. Работа представлена на 138 страницах,содержит 27 рисушшв и диаграмм. Список литературы включает 93 наименований^

Во введении показана актуальность работы .определены ее задачи, изложены основные научные и прикладные результаты, которые выносятся на защиту.

В первой главе дан анализ технологических стадаЗ перколяци-ного,гидролиза к биологической очистки как объектов управления и проведен технико-экономический анализ всего гидролизного производства. Показано, что стадией, предопределетщей технико-экономические показатели гидролизного производства в целом, является стадия гидролиза, а стадия. биоочистки обеспечивает экологическую безопасность производства и явяется "узким местом" всей технологической цепочки.

Изучены-кинетические и макрокинетические фактора, оказывающие влияние на процесс пврколяциоиного гидролиза и показано, что процесс перколяционного гидролиза представляет собой сложный полупериодичэский нестационарный техволсязнеский процесс с распределенными параметрами. Детальный авнгаз процесса гидролиза выявил,что для целей управления необходгю иметь математическую модель, учитывающую нестацповаркость процессе и включающую в себя параметры управления, которая, лак показано в обзоре, в литературе отсутствует.

Для стадии биологической очистки показана необходимость исследования возможности повышения эффективности очистки путем управления.- гадродинамичеашм режимом.

На основе технико-экономического анализа производства сформулирован критерий оптимальности процесса перколяционного гидролиза, представляющий минимум себестоимости единицы редуцирующих веществ, включая и ограничения по производительности, определяемые стадией биоочистки( поскольку биоочистка формирует ограничения, то вначале рассматривается задача- Увеличения ее

эффективности)-

Вторая глава посвящена решению задачи повышения эффективности биоочистка путем изменения гидродинамического режима очист-. ки за счет шбора рациональной схемы соединения биоокислителей на стадии биоочистки. На Бобруйском гидролизном заводе (BIS) и многих' других заводах используются несколько биоокислителей (три ферментатора объемом 1250 ы3) и можно изменять схемы соединения их друг с другом на параллельную, последовательную и смешанную.

Задача выбора рациональной схемы соединения биоокислителей имеет вид: дел известной величины средней входной концентрации загрязнителя Se необходимо выбрать схему соединения биоокислителей, которая бы обеспечивала либо минимальную концентрацию загрязнителя на выходе S для фиксированного расхода стоков Q (задача 1), либо обеспечить максимально возможный расход через аппараты при заданной величине выходной концентрации загрязнителя S (задача 2).

S(Q,I)-* min (1).

F

0(5,?) -» шах (2)

Р

Необходимо также определить границы диапазонов изменения расхода а и концентрации Б, в каждом из которых эффективна та или иная схвиа соединения биоокислителей, (все условные обозначения приведены'в конце автореферата на странице 15).

Проведено исследование процесса биологической очистки на ЕГЗ с целью идентификации математической юдэли, описывающей биоочистку. На основе экспериментальных дятпшу выявлено, что на

БГЗ имеет место "грубая очистка" сточных вод (S/So 4 1), в отличии от "глубокой очистки" (S/SQ « 1), в связи с чем использована зависимость Моно, описываящая • кинетику роста микроорганизмов и переработки субстрата; рассчитаны константы уравнений Моно, которые составили ^ = 0.335 ч~1, Кв = 1630 мг02/л ХПК, У=0.535. Среднее квадратическоэ отклонение равно &=150 мг02/л.

Исследование процесса биологической очистки проводилось для статического рекима при различных схемах соединшия трех био-окислителэй: а - три биоокислптеля соединены параллельно в одну ступень; b - два биоокислителя соединены параллельно в пэр-вой ступени, а на второй ступени находится третй; с - один биоокислитель находится на первой ступени, а два других, соединение параллельно, на второй; d - три биоокиситэля соединены последовательно в трехступенчатую систему о щетки.

На плоскости S( D ) строились зависимости Sa, S^ SQ, На основании знания величин-максимально возможного протока для каадой схемы соединения и значений касательных к каадой кривой в т.Б = 0 получено взаимное расположение кривых.- изображенное на рис.1. Решению задач (1) и (2) соответствует еиеняя огибающая сэмойства кривых Видно, что соедиеаниз биоокислите-лвй эффективно в слэдупцих областях:

Схема a: Dn $ D < D^ SQ < S < s0"

Схема b: Dm < D < Dn (3)

sm * s <,sn

Схема d: 0 < D < Dm 0 « s < Sm

Схвш с неэффективна вообще.

Получены аналитические выражения для границ дгшазовов переменных Е й S в каядом пз которых э^фэктяшо соответствующее соединение биоокислЕтелвй:

Dn = Цд,- (2,5 - У 6,25 - 5-S0 /(Ks+S0) ), (4)

SQ = -1,25-Kg- 0,25- (SQ - У 25*Kg +26-Ks>S0 +3^ '), (5)

Бт = [--/^•^-(1,5-А)2-(0,5-А) - 4--К3'50'(1,5-А) • (0,25-А2

+Б2.(0,5+А)2*Зо-(0,5-А)-2"К3- (1,5-А)• (0,5-А)]/[г-(А2-0,25)] ,

(7)

где: А = / 2*25 - /(Кб+Б0) .

Выражения {3) дают условия перехода с одной схемы соединения на другую.

Оценено влзшие величины входной концентрации загрязнителя на значено Б , П,, Д_ и на увеличение вффектиЕносгя

О 13 д

очистки за ста перехода на соответствующее соединение биоокислителей- В результате, получена нижняя оценка увеличения эффективности очистки, которую определяет нижняя граница диапазона изменагая входной концентрации Б0.

те:

в о

в о

Рис.1. Взаииэе расположение семейства кривых Ба_(1 и области эффективности различных схем соединения биоокислителей.

)

На основании анализа функционирования возможная схем соединения, показана целесообразность оперативного управления гидродинамической структурой потока сточных вод за счет изменения соединения биоокислителей.

В третьей главе поставлена и решена задача оптимального управления цроцессом перколяционного гидролиза с учетом ограничений, накладываемых стадией биоочистки. Первая часть главы посвящена разработке математической модели объекта управления. При построении модели основное внимание уделено требованиям пригодности модели целям управления и отражения основных физических особенностей процесса перколяционного гвдролиза. Для создания модели использован существущий в настоящее время подход к моделированию химических реакторов , который заключается в комбинации модели идеального вытеснения для переноса вещества с моделью идеального смешения для тешовой энергии.

Кинетика гидролиза полисахаридов и распада моносахаридов описывается слэдуицэй схемой:

р-Ъ.-* G-^-В

С учетом принятых допущений математическая коделй перколяционного гидролиза имеет следухпщй вид:

0P(t) /dt = - ^ (T).P(t), Р(0) = Р0, (8)

aGft^VdT^cíj'Pftb^fíí'Gít.T), G(t,0)=Go41-1 (t-г)), (9) где: 1 (t-т) - функция Хевисайда, причем > О í t í "Sd^^-

dí(t)/dt=p-Cc.^(t)-7-5(t)].Q(t)/M(t), í(0)=To, при t > í, (10)

5(t) = T0, при t < x, (11)

<ffl(t)/dt = p-d-p)'Q(t), Н(0)=И0 (12)

<IV(t)/dt = )-Q(t), V(0)=VQ (13)

т

|Q(t)üt. = V(í), o

^тсй = у0 + о-?! при 1; » т, (15)

t г

|скг)си = р^ашаг, при х < (16)

о

где т = (с-р+(1-р)).

Уравнения (8) и (Э) являются уравнениями материального бал-ланса, отражвщими состояние полисахаридов в твердой фазе и моносахаридов в жидкой фазе. Зависимость изменения температуры в гидролизашшрате описывается уравнениями (10),(11). Уравнения (11) и (12) соответственно определяют массу содержимого гидролизаппарата и объем подвижной фазы. По уравнению (13) вычисляется время полного вытеснения первоначального объема подвижной жидкости, а уравнения (15) и (16) позволяют определять время пребывания жидкости в реакционной зоне. Константы скоростей химических реакций описываются зависимостями Аррениуса.

Основой модели являются уравнения (8),(9), позволяющие определять концентрацию моносахаров в выходном сечении гидролизаппарата и тем самым, убежать решения уравнений в частных производных. Приведенная модель непосредственно описывает стадию перколяцин, причем начальными значениями Р0, С0, Т0, У0 и М0 являются параметры процесса по окончании стадии прогрева (при построении модели делается допущение о том, что лепсогидролизу-емые полисахариды переходят в жидкость к окончанию прогрева).

Модель (8)—(16) достаточно унифицирована и позволяет описывать широкий класс химических процессов, аналогичных процессу гидролиза.

На основе модели (8)-(16) проведена численная обработка экспериментальных давних с целью ее идентификации. По результатам реальных варок были уточнены значения констант скоростей гидролиза-и распада Сахаров и В качестве критерия, по которому проводилась идентификация модели, использовался минимум квадрата невязки нормированных экспериментальных и расчетных значений концентрации моносахаридов в выходном сечении гидролизаппарата БСг.Х). Для идентификации модели использовались

данные нескольких технологических режимов, применяемых на БГЗ. Анализ дисперсии воспроизводимости и остаточной дисперсии показал, что модель адекватно описывает процесс. Идентификация модели проводилась при помощи алгоритма Нелдера-Мида.

Выражения для констант скорости гидролиза трудногидролизуе-мых полисахаридов К, и скорости распада моносахаров к^ полученные по экспериментальным для характерного для БГЗ породного я качественного состава сырья имеют вид:

^=0.001 «ехр(35.44-14259.93/(273+5(1))) . (17) 1^=0.001 * ехр (43.644-17838ч76/ (273+Т (1;))) (18)

В качестве критерия оптимизации процесса перколяционного гидролиза принята себестоимость единица моносахаридов при заданных ограничениях на процесс:

е о

0

(19)

*"й =(ад в.т ) у/^Р® огр3™!401®^ О ' (20) г (24)

Ограничениями, накладываемыми на процесс, являются:

- ограничение на концентрацию Сахаров в гидролизате.

8

Ург.0и>-[0(1;.Х) - фШ + б - рг-ф-"? ] > 0 (20)

О

- ограничение на максимальный объем гидролизата ( определяется пропускной способностью стадии биоочистки)

9

узд - [ |а<г)си; + V ] > о (21)

о

- ограничение на выход Сахаров

е

Цр^СК!;) -С(й,1; Д)(11;|

[ ^.(ЦЮ^ОМ)« + в ]■ - Взд > О (22)

о

- ограничение на производительность

о

—--[ Би.Х)« + б ] - Пдд О (23)

0 0

Автономные ограничения, накладываемые на процесс гидролиза осоихс^ц

0 < °П<*> < °пшх (24)

Тт±п € То * Гтах

Связь между температурой варочной смеси ее расходом

0(1) и расходом пара ОдШ определяется как

Оц^) = С-ОПО-Щ!;) - Тв] (25)

где: С = св-рв/(1п - св-!Гв)

В качестве управляющих воздействий предложено использовать расход варочной смеси 0(1), температуру^зарочной смеси Л.(1), время пэрколяции В и температуру прогрева Т0.

Уравнениями, связывавшими концентрацию Сахаров в выходном сечении гидрэлизяпттарата с управляющими воздействиями,является модель перколяционного гидролиза (8) - (16).

Учитывая сложность решения общей задачи, она была сведена к классу задач нелинейного программирования. С этой целью управляющие воздействия 0(1;) и А.(г) были заданы с точность® до коэффициентов.

осг> = а + ъ-ъ + g•tг (26)

ла) = с + <м; (2Т)

Общая форма этих функций соответствует характеру их изменения в реальных условиях. Вектор оптимизируемых коэффициентов имеет вид: й=( а, Ъ,с, й, 6, Т0).

В четвертой глава представлены практические результаты решения задачи оптимального управления процессом гидролиза и задачи оперативного управления гидродинамическим режимом биологической очистки.

Для стадии биоочистки получены численные значения границ областей эффективности соответствущего соединения биоокислителей для Бобруйского гидролизного завода, которые приведены в таблице 1.

Приведены численные данные по увеличению аффективноста био-

очистки за счет изменения гидродинамического режима очистки. В результате эффективность повышается на 10-15%(рис.2 и 3). Видно, что такие величины повышения эффективности сохраняются на значительном отрезке изменения протока.

Таблица 1.

Эффективная схема соединения биоохислителей

схема й схема Ь схема а

Проток П,ч 0 - 0.276 0.27^-0.410 0.410 - 0.786

Расход 0,)Г/ч (при раб.об. 7=500 м3> 0-138 138 - 205 205 - 393

Рис.2. Выходная концентрация загрязнителя после биоокислителе® и выигрыш в эффективности очистки за счет перехода со схемы а на схему Ь.

Б

300

150

МГ02/Л

/

| э> I /уь* /

\ | \ --П ! ! X Б.Ч 1

0.1

0.2

0.3

Рис.3. Выходная концентрация загрязнителя после биоокаслителей - и выигрыш в эффективности очистки за счет перехода со схемы Ъ на схему й.

Таблица 2.

Коэффициенты, определяющие оптимальный расход варочной . смеси через гидролизашарат а*, гР/ч. 22.2

Ъ*. «З/ч2 2.4'Г

м3/*3 3.28

Коэффициенты, определяющие оптимальную температуру варочной смеси с*. °С 180

И*. °С/ч 11.0

Оптимальная температура прогрева 145

Оптимальное время перколяции 0*, мин 57

Оптимальное значение гидромодуля (П1) 11.В

В результате решения поставленной задачи были выработаны рекомендации по выбору оптимальных реникных параметров процесса гидролиза. В таблице 2 приведены оптимальные параметры решила для среднего на ЕГЗ .содержания легко- и трудногидролизуемых полисахаридов в сырье ( Р^Иб.б™. 1^=38% ) .

В результате многократного решения задачи оптимального уп~ равления была найдена зависимость оптимальных значений реяам-ных параметров от содерзания в сырье легко- и трудногидролизу-мых Сахаров. Зависимости построены для реального диапазона изменения состава сырья. На рис.4 представлена одна из . зависимостей, позволяющая определять оптимальное время перколяции.

Рис.4. Зависимость для определения оптимального времени горколяции 6* от состава сырья.

Полученные зависимости были апронсимированнн, выражения зависимостей оптимальных параметров приведены в системе (28).

Выло таю® проведено исследование чувствительности подученных выраяэнений к различным соотношениям цен на сырье и пар, как основных составляющих в себестоимости моносахаров. Анализ показал, что коэффициенты зависимостей (28) малочувствительны

к изменению цен на сырье и вар.

а*=22.25-0.685- (Р^-НМ .02- (Ргг,-ЗТ)-0.028-(Р^-17) • (Р^-ЗТ) Ь*-2.+8-0.129- (Р^-17 )-0.15Т ■ (Р^-37) -0.185• (Р^-1 7) ■ (Р^-37) 8*=3.39-0.193- (Рлг-17)-0.291 • (Г ^-37)-0.038-(Р^-17). (Р^-37) • с*=180 (28)

йг=10.61-0.047- (Р^-ПЬО.БЗ. (Р^-зи-ОИбб- (Р^-17). (Ртг-37) Г*=145 .

8*=5В.22-3.15. (Рлг-17)-3.795 • (РИ,-ЗТ)-0.236. (Р^-17) • (Р^-37)

Для более полной реализации полученных зависимостей даны рекомендации по практическому использованию оптимального управления стадией перколяционного гидролиза за счет использования МПК "Рениконт" - 130 и ПЭВМ типа Ш4 ГС.

Основу первого уровня составляют локальные системы регулирования расхода варочной смеси, ее температуры, выдачи гидроли-та, стабилизации концентрации кислоты в варочной смеси, управления прогревом гидролизуемой массы. Датчиками контролируются такие показатели процесса как: давление в гидролиз аппарате, перепад давления на слое сырья, масса содергшмого гидролизап-ларата, уровень жидкости в гидролизаппарате, температура гид-ролизата. На втором уровне происходит выбор оптимальных параметров процесса. Так как на стадии перколяционного гидролиза одновременно работают до 18 хщролизаппаратов, в которые шкет загружаться сырье различного качества, то возникает необходимость оптимального управления каждым из них, что требует использования ЭВМ в составе ¿СУ ТП.

Применение АСУ ТП позволит уменьшить себестоимость редуцирующих веществ в средней на 2-2.52. Ожидаемый экономический еффект составит приблизительно 2.9 млн. рублей на один гидролиз аппарат.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1.На основе технико-экономического анализа показано,что стадиями, в значительной мере определяющими технико-экономические

показатели гидролизного производства в целом с учетом требований го экологии, являются процессы гидролиза и биоочистки.

2. Изучены особенности процесса перколяционного гидролиза как объекта управления с учетом того, что процесс является нестационарным полупериодическим технологическим процессом с распределенными параметрами.

3. Показано, что существует возможность повышения эффективности биологической очистки за счет изменения соединения биоокислителей в системе биоочистки стоков.

4. В результате исследования различных соединений нескольких биоокислателей выделены области, эффективности различных схем соединения; получены аналитические выракения, определящие границы областей эффективности; сформулированы условия перехода с одной схемы на другую.4 Обоснована целесообразность оперативного управления гидродинамическим режимом очистки сточных вод.

5.Разработана'математическая модель процесса перколяционного гидролиза, пригодная для целей управления и-отражающая функциональную связь мезду входными и выходными переменными и управляющими воздействиями, позволянцая описывать процесс в широком диапазоне изменения режимных параметров процесса. -

6. Произведена идентификация кинетических параметров математической модели перколяционного гидролиза по экспериментальным данным, полученным в реальных промышленных .условиях.

7. Сформулирована и решена задача оптимального управления процессом перколяционного гидролиза с учетом ограничений, накладываемых стадией биоочистки.

8. Получены зависимости оптимальных режимных параметров от содержания в сырье легко- и трудногиДролизуемых полисахаридов.

Э. Предложена структура двухуровневой АСУ ТП перколяционного гидролиза и рассмотрен состав вычислительных средств для организации системы управления стадией гидролиза. Ожидаемый экономический эффект от использования разработанных моделей и алгоритмов составит около 2.Э млн. рублей на один гидролизаппарат. .

Условные обозначения.

5,Б0 - соответственно концентрация загрязнителя на выходе и входе биоокислителя, мг02/л 2Ж;С1 - расход через аппарат, м3/ч; Р - дискретный параметр, определяющий схему соединения биоокислителей; Ц^Хд, Y - константы зависимости Моно;Б - проток через биоокислитель, ч~1; х - календарное время, мин; х -пространственная координата; г - время пребывания жидкости в каком либо объеме, мин; ^ - время пребывания жидкой фазы в реакционной зоне, соответствующее выходному сечению гидролиз-аппарата, мин; Р.в - соответственно концентрация поли-и моносахаридов, Ж; М - масса содержимого гидролизашарата, т; Т0,Т - соответственно температура прогрева и температура в гидро-лизаппарате, °С; V - объем подвижной жидкости в гидролизаша-рате, м , к - температура'варочной смеси, °С; р, рг - соответственно плотность варочной смеси и гидролизата, кг/м3; коэффициент, учитывающий изменение объема подвижной жидкости в гидролизаппарате; р - коэффициент, учитывающий изменение массы-содержимого гидролизаппарата; с - коэффициент, представляющий отношение теплоемкостей варочной смеси и гидролизуемой массы; К, - соответственно константа скоростей гидролиза трудво-гидролизуемых полисахаридов и распада швосахаров, ш"1; J -целевая функция управления, руб./кг; 72,ч3>74,75 - соответственно цены на единицу вода, кислоты, пара, -сырья, руб./кг; массовый расход пара, кг/ч; е»ецр'е0~ соответственно время перколяции, прогрева, время всех остальных стадий, за исключением перколяции, мин; ф - заданная концентрация в гидролизата, %; а.Ъ,в - коеффициенты, определящие расход варочной смеси; с.й - коэффициенты, определяющие температуру варочной смеси;

количество пара, затраченное на прогрев, Гкал; Вад - заданный выход сахврав, кг; Бвд - заданная производительность, кг/ч; Удд-ограничение ш объему гидролизата, накладываемое на процесс биоочисткой, и3; V - объем гидролизата, полученный на операциях промывки и отжим, м3; Б - количество Сахаров, полученное на операциях промывки и отжима, кг; ск - концентрация кислоты в варочной смеси, 56; - постоянные затраты на каждую варку, руб.; - затраты на единицу времени, руб./мин; X -независимая переменная; В - продукты распада моносахаров; Г -

предельно возможный проток через систему биоочистки, ч-1; Sa, Sjj, Sc, S^ - соответственно концентрация загрязнителя на выходе из соответствующего'подстрочному индексу соединения биоокислителей; 1 - время полного вытеснения первоначального объема жидкости из гидролизаппарата, мин.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Бвбвянц С.А., Крылов D.H. О рациональной схеме соединения биоокислителей в системе биоочистки гидролизных производств // Гидролизная и лесохимическая промышлендость.-1992.-N4.-С. 17-20

2. Крылов D.M., Бабаянц С.А., Цирлин A.M. Математическое описание одаого класса химико-технологических объектов с распределенными параметрами.-В кн. Математические метода в хиши/Те-зисн докладов 8 Всероссийской конференции.-Тула.-1993,с.223.

3. Крылов D.M., Бабаянц С.А. Выбор оптимальной схемы соединения одного класса биореакторов в условиях переменной нагрузки. -В кн.:Математические методы в химии/Тезисы докладов 8 Всероссийской конференции.-Тула,1993,0.222.