Identyfikatory
Warianty tytułu
Hydraulics and biofiltration of triethylamine in the modified EKOSORB-100 Bed
Języki publikacji
Abstrakty
W artykule przedstawiono wyniki badań oporów przepływu powietrza przez modyfikowane złoże supersorbentowe EKOSORB - 100 o różnym stopniu wstępnego nawilżenia oraz opis kinetyki biodegradacji trietyloaminy w postaci zależności szybkości biofiltracji i skuteczności procesu w funkcji obciążenia złoża. W opisie hydrauliki oparto się o pojęcie przepuszczalności złoża, zależność Leva'y i propozycję Windspergera ujmującą wspólnie współczynnik oporów przepływu i krętość porów. Na podstawie ostatniego ujęcia oszacowano zakres zmienności Re, średnicę ekwiwalentną i powierzchnię rozwiniętą EKOSORBU-100 w zależności od stopnia jego wstępnego nawilżenia. Porowatość złoża wyznaczano tzw. metodą próżniową w niezależnych badaniach. Wyniki badań hydrauliki porównano z rezultatami dla innych złóż opisanych w literaturze. Badania prowadzono w zakresie liniowej prędkości przepływu gazu liczonej na pusty przekrój kolumny w=0,04 0,081 m/s, a więc w zakresie stosowanym w praktyce przemysłowej dla biofiltrów. Złoże handlowe o nazwie EKOSORB-100 należy do grupy supersorbentów polimerowych charakteryzujących się dużą chłonnością wilgoci, które utrzymują tzw. wodę stałą. Wg informacji producenta, złoża takie stosuje się przede wszystkim w intensywnej produkcji roślinnej, w uprawie przyjaznej środowisku oraz w rekultywacji gleb. Supersorbenty użyte jako dodatek do podłoży naturalnych zwiększają radykalnie pojemność wodną gleby, a wynika to z faktu, że woda lejna, zwłaszcza dla gleb przepuszczalnych (piaszczystych), zmienia się w wodę zestaloną, która oddawana jest w miarę zapotrzebowania stopniowo do korzeni roślin. Szacuje się, że około 90% wody zatrzymanej przez supersorbent może być przekazana roślinom. Oddawanie wody roślinom powoduje kurczenie się złoża, dodawanie - ponowne jego pęcznienie, przy czym cykl można powtarzać dowolnie. Użycie EKOSORBU-100 zmniejsza częstotliwość podlewania i poprawia warunki wodne gleb. Wraz z podłożem do mieszanin handlowych zawierających supersorbenty polimerowe wprowadza się również składniki nawozowe, m.in. azot, potas i sód. Stąd EKOSORB-100 chętnie stosuje się do otoczkowania nasion, do uzdatniania i zwiększania efektywności nawozów odpadowych (w tym osadów ściekowych, szlamów, itp.) oraz do rekultywacji terenów zdegradowanych przez przemysł. Ekosorby są substancjami nietoksycznymi i po około 5 latach ulegają biodegradacji, przy czym produkty takiej biodegradacji nie stanowią zagrożenia dla środowiska naturalnego. Niekiedy supersorbenty, zawierające zestaloną wodę, wykorzystuje się do zagęszczania i zestalania (np. kosmetyków, wyrobów chemii gospodarczej, półpłynnych mas gruntu czy odpadów przemysłowych). Można je użyć do osuszania cieczy organicznych, osuszania gruntów i fundamentów budowlanych, wznoszenia tam awaryjnych w górnictwie, czy jako środek gaśniczy zabezpieczający hałdy węglowe przed samozapaleniem. Stabilność EKOSORBU jest praktycznie nieograniczona pod warunkiem przechowywania go w opakowaniach zabezpieczonych przed dostępem wilgoci. Zdolność wchłaniania wody zależy natomiast w istotny sposób od stopnia jej zasolenia - najwyższą uzyskuje się dla wody zdemineralizowanej. Ze wzrostem stężenia elektrolitów zdolność ta gwałtownie maleje. Własności złoża modyfikowanego EKOSORB-100 wskazują, że jest ono atrakcyjne w procesie biofiltracji trietyloaminy występującej w powietrzu w niewielkich stężeniach (do 100 mg/nm3). Dla stosowanych w praktyce przemysłowej liniowych prędkości przepływu gazów przez złoże w zakresie 0,04 0,081 m/s można wówczas oczekiwać pełnej degradacji aminy przy czasach kontaktu rzędu 5 10 s. Najwyższe uzyskane w badaniach szybkości biofiltracji wynosiły około 19,3 mg/m3 . s, a wynikają one ze stosowanych stężeń odorantu. Badania biofiltracyjne dotyczyły jednego stopnia nawilżenia złoża, równego 0,316 kgH2O/kg złoża handlowego. Do opisu oporów przepływu dobrze nadaje się prosta zależność (1). Zbliżone rezultaty uzyskuje się przy użyciu przepuszczalności średniej z poprawką. Zależność Windspergera daje różnice ( P)obl i ( P)zm na skraju przedziału zmienności w użytego w badaniach hydrauliki. Orientacyjne własności hydrauliczne złoża EKOSORB-100, zestawione w tabeli 2, wskazują na istotną zależność , B0 śr , de , a i od stopnia nawilżenia złóż oraz na fakt, że zakres Re w badaniach odpowiadał przepływowi przejściowemu.
The Author's own experimental results dealing with gas pressure drop in a modified supersorbent bed - EKOSORB 100 for different initial wetting are analysed in the paper. Moreover, the biodegradation kinetics of triethylamine in a form of the relationship of the biofiltration rate and process effectiveness as a function of the odour loading of the bed is described. Polymer beds are characteristic of high water retention, therefore enabling one to decrease the wetting frequency in the case of feeding a biofiltration column with insufficiently moisturised gases. Also basic parameters of the commercial EKOSORB bed are given. In description of the commercial and differently wetted beds, one employed a concept of permeability, Lava's relationship and Windsperger's proposal. The last one treats jointly the drag coefficient and the pore tortuosity, at the range of wetting equal to S= 0 1.265 kg H2O/kg commercial EKOSORB. On the basis of Windsperger's approach, the range of the Re number (for the linear gas flow rate: w=0.040 0.081 m/s), the equivalent diameter, specific interfacial area and bed permeability for different values of wetting were determined. It was stated that the increase of wetting resulted in the decrease of porosity and specific interfacial area, while the value of equivalent diameter was going up. Also the gas pressure drop was strongly increasing with a rise of the bed wetting. The hydraulics results were compared with the available literature data for various natural beds used in biofiltration. Specific pressure drop, , for the velocity w 0.06 m/s is equal to about 1250 m/s2 and is close to values obtained for wheaten straw or processed material in mushroom production, but lower than that often used in biofiltration vegetable soil. The wetting level of the commercial bed assumed in biofiltration of triethylamine (0.316 kg H2O/kg) resulted from a relatively low increase of the pressure drop in comparison with the commercial bed. The highest value of the biofiltration rate obtained during experiments was equal to about 19.3 mg/m3h and resulted from the odour concentration used. It was stated that in the tested range of inlet concentration (0.2 107 mg/m3), biodegradation kinetics corresponded to a linear part of the Michaelis-Menten low. A full biodegradation effectiveness of triethylamine was obtained in the inlet concentration range equal to about 2.5 107 mg/m3. For the lowest value of the inlet concentration used during experiments the effectiveness was slightly lower which was probably caused by "adjusting-in-processing" of the bed to particular odour. It was also proved that the exploitation of the EKOSORB-100 bed in a batch mode during dozen-or-so weeks did not cause the decrease of its biological activity. Therefore, it can be stated that the modified polymer EKOSORB-100 bed is eminently suitable for biofiltration of triethylamine.
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
125--164
Opis fizyczny
Bibliogr. 16 poz.
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPW7-0006-0061
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.