Optimering af biofilter for lugt reduktion: Masseoverførselskoefficienter i porøst biofilter materiale
Oversat titel
Optimising of biofilter for odor reduction: Mass transfer coefficients in porous biofilter media
Forfatter
Ravn, Sebastian
Semester
10. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2012
Afleveret
2012-05-21
Antal sider
65
Abstract
Dette projekt handler om at fjerne lugtstoffer fra ventilationsluft fra fx svineproduktion for at mindske gener i nærmiljøet. Vi undersøger, hvordan et biofilter (et filter, hvor luft passerer gennem et fugtigt materiale, så uønskede stoffer kan fjernes) kan optimeres. Vi har målt masseoverførsel i gasfasen – altså hvor let gasser bevæger sig fra luften ind i filterets fugtige materiale – for to typer filtermaterialer: 36 fraktioner af LECA (lette, ekspanderede lerkorn) og et Munters cellulosefilter. Forsøgene blev udført i et simpelt opstillet biofilter med CO2 som indikatorgas og med NaOH i væskefasen for at opfange CO2. Vi varierede partikelstørrelsesfordeling, overfladeareal og lufthastighed for at se, hvordan disse faktorer påvirker masseoverførslen. Resultaterne viser, at i et LECA-filter havde lufthastigheden ikke indflydelse på masseoverførslen i det undersøgte interval 1000–4000 m/t. For Munters cellulosefilteret steg masseoverførslen med stigende hastighed i intervallet 0–1000 m/t, hvorefter yderligere hastighedsøgning ikke gav en signifikant effekt. Masseoverførslen kan modelleres ud fra overfladearealet med en omtrent lineær sammenhæng. Den kan også beskrives ud fra partikelstørrelse ved hjælp af Deq (ækvivalent partikeldiameter), der tager højde for både mindste og største partikel i en fraktion. Endelig er der udviklet en model, som angiver den optimale dimensionering af selve filteret og den optimale LECA-fraktion i forhold til årlige omkostninger. Modellen peger på, at LECA-fraktioner med en mindste diameter på 2 mm og et spænd (interval) på over 6 mm er at foretrække i et biofilter.
This project addresses the removal of odor compounds from ventilation air from, for example, pig production, to reduce nuisance in nearby communities. We investigate how to optimize a biofilter (a filter where air passes through a moist material so unwanted compounds can be removed). We measured gas-phase mass transfer—how easily gases move from air into the moist filter material—for two filter media: 36 fractions of LECA (lightweight expanded clay aggregates) and a Munters cellulose filter. Experiments were carried out in a simple biofilter setup using CO2 as an indicator gas and NaOH in the liquid phase to capture CO2. We varied particle size distribution, surface area, and gas velocity to see how these factors affect mass transfer. Results show that in a LECA filter, gas velocity did not influence mass transfer in the investigated range of 1000–4000 m/t (as reported). In the Munters cellulose filter, mass transfer increased with velocity from 0–1000 m/t, with no significant effect beyond that range. Mass transfer can be modeled from surface area with an approximately linear relationship. It can also be described using particle size via Deq (equivalent particle diameter), which accounts for both the smallest and largest particle in a fraction. Finally, we developed a model to determine the optimal filter dimensions and the optimal LECA fraction with respect to annual costs. The analysis indicates that LECA fractions with a minimum diameter of 2 mm and a size span greater than 6 mm are preferable for use in a biofilter.
[Dette resumé er genereret ved hjælp af AI]