Hydraulika i biofiltracja trietyloaminy na złożu modyfikowanym EKOSORB - 100

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.

Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne, nauki ścisłe i przyrodnicze
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka, nauki o ziemi i środowisku