循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念在生物工程工廠設(shè)計(jì)教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)研究

李慧星

摘 要：文章以2016年度南陽理工學(xué)院本科專業(yè)核心課程改革專項(xiàng)研究項(xiàng)目這一課題為背景，闡述了循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念在生物工程工廠設(shè)計(jì)教學(xué)中的有效實(shí)現(xiàn)路徑，希望有所幫助。

關(guān)鍵詞：循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念 生物工程 工廠設(shè)計(jì)教學(xué) 實(shí)現(xiàn)

在《生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)》的課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，對(duì)生態(tài)工業(yè)園模型予以有效地構(gòu)建，并針對(duì)園區(qū)內(nèi)部的啤酒廠、生物制藥工廠以及工業(yè)園公用設(shè)施展開了科學(xué)化地設(shè)計(jì)。在此過程中，始終遵循布局的循環(huán)經(jīng)濟(jì)與工廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等諸多基本原則，有效地融合了生物工程工廠內(nèi)部的物質(zhì)和能量循環(huán)和工業(yè)園區(qū)循環(huán)，借助網(wǎng)絡(luò)載體實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的共享。

一、構(gòu)建合理的課程設(shè)計(jì)模型

設(shè)計(jì)課程前，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)習(xí)所積累的經(jīng)驗(yàn)，加之教學(xué)隊(duì)伍成員具備企業(yè)清潔生產(chǎn)審核項(xiàng)目的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，充分考慮學(xué)院的背景以及專業(yè)特征，以教學(xué)與項(xiàng)目試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)為重要基礎(chǔ)，構(gòu)建了生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)教學(xué)模型：

A市位于山嶺重丘地區(qū)，擬在A式西北方向的20千米位置構(gòu)建面積是一萬畝的SK工業(yè)園，規(guī)劃其主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)是食品生物、新型建筑材料和輕紡服裝等等，而企業(yè)的數(shù)量規(guī)劃成200家，人口數(shù)量在預(yù)計(jì)為40萬[1]。SK工業(yè)園在M水庫壩下游的10千米位置，水庫屬于年調(diào)節(jié)水庫，且水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)是Ⅲ類，主要為城市提供水資源并進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉。在工業(yè)園的西北方是N河，在M水庫的下游區(qū)域，而和誰的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是Ⅳ類。A市全年的風(fēng)向是東南風(fēng)，而環(huán)境空氣功能區(qū)域是二類區(qū)，對(duì)于聲環(huán)境功能區(qū)而言則是3類。在實(shí)踐調(diào)查建設(shè)范圍以后發(fā)現(xiàn)其中并不具備特殊敏感的生態(tài)保護(hù)對(duì)象。

于SK工業(yè)園內(nèi)部，C中外合資企業(yè)將投資并建設(shè)啤酒生物工廠，一期建設(shè)的產(chǎn)能可以達(dá)到。此外，園區(qū)內(nèi)部還投資建設(shè)了生物制藥廠。根據(jù)以上條件，學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中，需要嚴(yán)格遵循工業(yè)區(qū)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)布局需求，在滿足生物工廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析以及清潔生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上，初步完成啤酒廠一期工程與生物制藥廠的工廠設(shè)計(jì)。

二、循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念在生物工程工廠設(shè)計(jì)中的實(shí)現(xiàn)路徑

將SK生態(tài)工業(yè)園內(nèi)部的啤酒廠一期工程與生物制藥工廠為設(shè)計(jì)對(duì)象，充分考慮相關(guān)行業(yè)規(guī)劃以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等，學(xué)生需要在設(shè)計(jì)的過程中，保證合理運(yùn)用大型化裝置并全面優(yōu)化全廠的節(jié)能效果，將企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念融入其中[2]。通過合理設(shè)計(jì)工廠生產(chǎn)工藝流程與生物工程設(shè)備，在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，可以降低水資源、原料與能源使用量，確保有毒物質(zhì)減少甚至是消除，達(dá)到廢物排放量減少的目標(biāo)。

1.啤酒生物工廠一期工程的設(shè)計(jì)

第一，工廠總圖的布置與設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，應(yīng)當(dāng)以道路、工廠總平面與管線作為重要對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還包括路面質(zhì)量、廠內(nèi)與場(chǎng)外運(yùn)輸以及運(yùn)輸機(jī)械等諸多內(nèi)容，將重點(diǎn)放在和工業(yè)園區(qū)管線對(duì)接方面。與此同時(shí)，要對(duì)廠內(nèi)道路與綠化設(shè)計(jì)圖等進(jìn)行繪制，保證圖紙尺寸清晰地標(biāo)注，規(guī)范設(shè)計(jì)廠內(nèi)的園林布置。

第二，物料的處理與輸送設(shè)備設(shè)計(jì)。在這一環(huán)節(jié)中，需針對(duì)麥芽原料倉、大米以及輸送設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，并計(jì)算出大米與麥芽濕法粉碎與輸送設(shè)備，并開展各個(gè)工段固體與液體物料的輸送設(shè)備選型計(jì)算，對(duì)原料倉的立面圖以及粉碎設(shè)備的平面布置圖進(jìn)行有效地繪制。根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)能力，需完成排氣筒與風(fēng)機(jī)選型的設(shè)計(jì)，對(duì)粉碎排氣筒的剖面圖等進(jìn)行繪制。

第三，重點(diǎn)車間的設(shè)計(jì)。在這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，需計(jì)算出糖化與糊化等相關(guān)工藝，對(duì)糊化車間與糖化車間設(shè)備布置的平面圖形進(jìn)行繪制，同樣也包括車間柱網(wǎng)示意圖以及立剖圖等等。在設(shè)計(jì)空氣過濾除菌系統(tǒng)的過程中，應(yīng)對(duì)無菌壓縮空氣的消耗量以及抽真空量進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)合理選擇設(shè)備的型號(hào)，最終對(duì)系統(tǒng)的流程圖進(jìn)行繪制。

第四，有機(jī)融合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和“三廢”。在設(shè)計(jì)生物工程工廠的時(shí)候，要保證空氣凈化系統(tǒng)當(dāng)中的空壓機(jī)型號(hào)選擇以及冷卻水使用的合理[3]。為此，學(xué)生需要設(shè)計(jì)出二次蒸汽節(jié)能結(jié)構(gòu)，并且詳細(xì)地講解廠內(nèi)所使用的節(jié)能技術(shù)。在麥芽汁煮沸鍋二次蒸汽回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面給予高度重視，將煮沸鍋二次蒸汽回收流程圖進(jìn)行有效地繪制。通過熱水貯罐的設(shè)計(jì)，能夠針對(duì)糖化工段進(jìn)行冷卻煮沸麥汁熱水循環(huán)利用，并對(duì)換熱器裝配圖予以有效地繪制。

2.生物制藥工廠與廢水處理工藝的設(shè)計(jì)

不同于啤酒厭氧發(fā)酵，抗生素選擇使用的是好氧發(fā)酵的方式，所以要合理地設(shè)計(jì)青霉素生物工廠與廢水處理工藝，對(duì)廠內(nèi)總工藝流程圖以及物料的流程圖進(jìn)行合理地繪制。將重點(diǎn)放在關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備中，積極開展物料衡算工作，科學(xué)選擇設(shè)備的型號(hào)，對(duì)培養(yǎng)基連續(xù)滅菌流程圖進(jìn)行繪制。

對(duì)于設(shè)計(jì)任務(wù)而言，需針對(duì)廠內(nèi)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)內(nèi)容進(jìn)行處理：

第一，物料平衡與節(jié)能設(shè)計(jì)[4]。一般情況下，生物工程工程實(shí)際用水量相對(duì)較大且能源消耗極高，所以在工藝計(jì)算方面，應(yīng)高度重視水平衡和物料平衡。另外，應(yīng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)給予應(yīng)有的重視。

第二，園區(qū)內(nèi)部的工廠用水、用電以及廢水處理等主要是SK生態(tài)工業(yè)園區(qū)的配套工程負(fù)責(zé)供給，能夠集中治理規(guī)模效益和污染。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，需始終遵循設(shè)計(jì)規(guī)范以及標(biāo)準(zhǔn)，確保對(duì)接關(guān)系的有效處理。

結(jié)語

綜上所述，在生態(tài)工業(yè)園區(qū)教學(xué)模型的構(gòu)建，并在課程設(shè)計(jì)中合理融入循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論，與專業(yè)特色相互結(jié)合，使得工廠的初步設(shè)計(jì)對(duì)于節(jié)能環(huán)保要求實(shí)現(xiàn)向教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化。南陽理工學(xué)院本科專業(yè)核心課程改革專項(xiàng)研究項(xiàng)目以生物工程設(shè)備與工廠設(shè)計(jì)為主，課程設(shè)計(jì)的效果理想，不僅強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力，同樣也形成了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊佐毅，許燕濱，杜青平等.循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念在生物工程工廠設(shè)計(jì)教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)[J].海南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（4）：465-468.

[2] 戴清源，朱秀靈，陳濤等.三維虛擬仿真技術(shù)在發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[J].科教文匯，2011（9）：37-40.

[3] 吳建偉，尚小麗，羅振華等.利用工程蠅生物轉(zhuǎn)化器建設(shè)國酒茅臺(tái)循環(huán)型釀酒生態(tài)工業(yè)的技術(shù)工藝創(chuàng)新及相關(guān)理論研究[C].第九屆全國循環(huán)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)工業(yè)學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)會(huì)工業(yè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)專業(yè)委員會(huì)2014年年會(huì)論文集.2014：105-105.

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