Investigation of cleaning efficiency of a biofilter with an aeration chamber

Abstract

The investigation was carried out using a biological air‐treatment device, i.e. a biofilter with an aeration chamber filled with water saturated with biogenic elements. To accelerate the absorption of organic compounds, air polluted with volatile organic compounds is directed to a water reservoir installed in the lower part of the filter where organic compounds are destructed. In the process of aeration, microorganisms propagate in the chamber, degrading part of pollutants to harmless products, carbon dioxide and water. Since all hydrocarbons are water‐soluble, the aeration chamber is the first phase in a hydrocarbon degradation process. Application of such a polluted air‐feeding model improves the sorption qualities of a charge. When relative air humidity reaches 100%, water‐drops evenly distribute over the entire surface area of the charge and improve the activity of microorganisms. Having passed through the aeration chamber, polluted air is filtered via charges of a different origin, composed of zeolite, foam, wood chips or their mixtures. The carried out experiment shows that the best charge filtering capacity is achieved when supplying air polluted with acetone at the rate of 0.1 m/s. At the initial pollutant concentration of 115 mg/m³ the biofilter treatment efficiency reached 96%. The aeration chamber installed in the biofilter increases both microbiological activity of the charge and air treatment efficiency.

Valymo biofiltru su aeracine kamera efektyvumo tyrimai

Santrauka. Tyrimai atlikti naudojant biologinį oro valymo įrenginį – biofiltrą su aeracine kamera, pripildyta biogeninių elementų prisotinto vandens. Siekiant pagreitinti organinių junginių absorbciją lakiaisiais organiniais junginiais, užterštas oras nukreipiamas į filtro apatinėje dalyje įrengtą vandens talpyklą, kurioje vyksta organinių junginių destrukcija. Aeracijos proceso metu kameroje dauginasi mikroorganizmai. Jie suskaido dalį teršalų iki nekenksmingų produktų – anglies dvideginio ir vandens. Visi angliavandeniliai tirpūs vandenyje, todėl aeracinė kamera yra pirminis angliavandenilių skilimo proceso etapas. Taikant tokį užteršto oro tiekimo į įrenginį modelį pagerinamos įkrovos sorbcinės savybės. Santykinei oro drėgmei pakilus iki 100 %, vandens lašeliai tolygiai pasiskirsto per visą įkrovos paviršiaus plotą ir pagerina mikroorganizmų aktyvumą. Pratekėjęs aeracinę kamerą užterštas oras filtruojamas pro skirtingos kilmės įkrovas, sudarytas iš ceolito, porolono, medienos drožlių ir jų mišinių. Atlikus eksperimentinius tyrimus nustatyta, kad geriausiai įkrova filtravo 0,1 m/s greičiu į įrenginį tiekiamą acetonu užterštą orą. Esant pradinei šio teršalo koncentracijai 115 mg/m³ , valymo biofiltru efektyvumas siekė 96 %. Taigi biofiltre įrengta aeracinė kamera padidina įkrovos mikrobiologinį aktyvumą ir užteršto oro valymo efektyvumą.

Reikšminiai žodžiai: biofiltras, sorbentai, biodegradacija, aeracija, adsorbcija, absorbcija, lakieji organiniai junginiai.

Исследование эффективности биофильтра с аэрационной камерой

Резюме. При выполнении экспериментальных исследований использовалось биологическое устройство для очистки воздуха – биофильтр с аэрационной камерой, заполненной водой и насыщаемой биогенными элементами. Для того, чтобы ускорить процессы абсорбции органических соединений, воздух, загрязненный летучими органическими соединениями, направлялся в резервуар с водой, установленный в низкой части фильтра, в котором органические соединения разрушались. В процессе аэрации в камере размножаются микроорганизмы, которые разрушают часть загрязнителей до безопасных продуктов: углекислого газа и воды. Так как все углеводороды растворимы в воде, в аэрационной камере происходит первоначальный процесс деградации углеводорода. При такой модели подачи загрязненного воздуха в устройство улучшаются сорбционные свойства загрузки. Когда относительная влажность воздуха достигает 100 %, капли воды равномерно распределяются по всей площади поверхности загрузки и улучшают деятельность микроорганизмов. Пройдя через аэрационную камеру, загрязненный воздух фильтруется через загрузку различного происхождения, составленную из цеолита, поролона, щепы или их смесей. Эксперимент показал, что загрузка лучше всего фильтровала загрязненный ацетоном воздух, подаваемый в устройство со скоростью 0,1 м/сек. При начальной концентрации загрязнителя, равной 115 мг/м³ , эффективность биофильтра достигала 96 %. Таким образом, установленная в биофильтре аэрационная камера увеличивает как микробиологическую активность загрузки, так и эффективность очищения воздуха.

Ключевые слова: биофильтр, сорбенты, биологический распад, аэрация, адсорбция, абсорбция, летучие органические составы.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : biofilter, sorbents, biodegradation, aeration, adsorption, absorption, volatile organic compounds