ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ УКЛАДКИ РЕШЕТЧАТЫХ ПРИЗМ С ВНУТРЕННИМИ ВСТАВКАМИ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

Аннотация: Исследовано гидравлическое сопротивление конструкций укладки решетчатых призм в пространстве. Выявлена наиболее рациональная конструкция укладки решетчатых призм в пространстве для биологической очистки отходящих газов. Подобрана внутренняя вставка для увеличения рабочей поверхности загрузочного слоя с наиболее низким гидравлическим сопротивлением.

Ключевые слова: гидравлическое сопротивление, решетчатая призма, конструкция укладки, внутренняя вставка, биологическая очистка газов, биопленка, рабочая поверхность, загрузочный слой.

Современные биологические методы очистки отходящих газов являются экологически безопасными и ресурсосберегающими. Они основаны на естественной способности микроорганизмов окислять и разлагать вредные летучие органические соединения, путем одновременно происходящих процессов абсорбции, диффузии и биодеградации на микробиологическом уровне .

Установки биологической очистки отходящих газов используются многими российскими предприятиями при производстве красок, текстиля, на нефтеперерабатывающих, мебельных предприятиях и др., на которых в воздух окружающей среды выделяются летучие органические соединения .

В настоящее время самой распространенной загрузкой является солома, загруженная в биофильтр плотным слоем. Это существенно повышает величину гидравлического сопротивления и приводит к быстрому «затуханию» загрузочного материала, поэтому требуется ее частая замена в биофильтре. После этого весь загрузочный слой утилизируется. Регулярная загрузка из полимерных материалов не используется в биофильтрах. Хотя её использование гораздо облегчит обслуживание промышленных биофильтров, прежде всего, при очистке и замене загрузочного слоя. Использование регулярной загрузки продлит время эксплуатации загрузочного слоя, а также обеспечит высокую эффективность работы биофильтра при многократном использовании загрузочного материала.

В данной работе были проведены исследования по изучению гидродинамического сопротивления различных конструкций укладок полимерной регулярной загрузки в виде решетчатых призм в пространстве (таблица 1). Более того внутри решетчатых призм расположены внутренние вставки в виде волокнистого материала и соломы с целью повышения рабочей поверхности, на которой происходит образование биопленки вследствие жизнедеятельности микроорганизмов. Цель исследования заключалась в определении рациональной конструкции укладки решетчатых призм в пространстве, а также в подборе подходящей внутренней вставки, с точки зрения гидродинамики, применительно для биологической очистки отходящих газов.

Опыты по исследованию гидравлического сопротивления проводились в насадочной колонне . Для процесса биофильтрации характерны очень низкие скорости орошения биологически активного слоя, поэтому мы выбрали низкий расход по воде равный 57 кг/ч.

Полученные графики зависимостей гидравлического сопротивления от скорости потока воздуха для конструкций укладки решетчатых призм с внутренними вставками в виде волокнистого материала и соломы представлены на рисунке 1. Перепад давления в колонне ΔРк для удобства сравнения мы отнесли к 1 погонному метру, разделив ΔРк на высоту слоя насадки Н=0,520 м.

 Наибольшее гидравлическое сопротивление имеет конструкция укладки №1 со вставками в виде соломы для сухой и орошаемой колонны.

При скорости потока воздуха равной W0=0,3 м/с значение гидравлического сопротивления сухой колонны для конструкций №1 и №2 со вставками в виде соломы превышает на 72% и на 33% значение гидравлического сопротивления сухой колонны для конструкций №1 и №2 со вставками в виде волокнистого материала соответственно.

При том же значении скорости потока воздуха значение гидравлического сопротивления орошаемой колонны для конструкций №1 и №2 со вставками в виде соломы превышает на 78% и на 55% значение гидравлического сопротивления орошаемой колонны для конструкций №1 и №2 со вставками в виде волокнистого материала соответственно.