Experimental study and mathematical modelling of biofilter aerodynamic resistance

Abstract

Development of industry is not always accompanied with the implementation of clean technologies, thus the problem of air and water purification remains. For the moment, pollution with different paint components is widely spread and hard to be solved. A biofilter was developed at the Department Environmental Protection of Vilnius Gediminas Technical University (VGTU), and its chemical and physical purification principles and properties are analysed in works [1–3]. Besides the efficiency of pollutant cleaning, the characteristics of filter aerodynamic resistance are also essential, therefore, the aerodynamic properties of the biofilter are analysed in this work. For anticipation and theoretical evaluation of aerodynamic processes going on in a biological air‐purification device, the processes occurring in the object being investigated ‐ a biofilter ‐ were modelled with the help of Phoenics, Versions 3.2 and 3.5. Aerodynamic processes ‐ in‐coming flow velocity and aerodynamic charge resistance ‐ were analysed with the help of the software package Phoenics, Versions 3.2 and 3.5. Modelling was based on mathematical equations that describe physical laws.

Eksperimentiniai biofiltro aerodinaminio pasipriešinimo tyrimai ir matematinis modeliavimas

Santrauka. Dėl ūkinės veiklos į aplinkos orą gausiai išsiskiria įvairios organinės kilmės teršalai ‐ butanolis, butilacetatas, metanolis, formaldehidas, fenolis, benzolas, toluolas, ksilolas ir kt. Jie į aplinkos orą patenka iš įvairių maisto, chemijos, medžio apdirbimo pramonės įmonių, autotransporto, žemės ūkio ir pan. Šiems lakiesiems organiniams junginiams valyti iš oro būtina taikyti efektyvius ir nebrangius metodus. Vienas iš tokių yra biologinis oro valymas, pagrįstas gyvų mikroorganizmų veikla, naudojant biofiltrą su aktyvinta pušų žievių įkrova. Iki šiol atlikti eksperimentiniai tyrimai nėra galutinis šio biofiltro darbo įvertinimas. Labai svarbu filtro veikimo metu įvertinti ir jo įkrovos aerodinamini pasipriešinimą. Remiantis tyrimų rezultatais nustatytas biofiltro poringumas, įkrovos aerodinaminio pasipriešinimo priklausomybė nuo sluoksnių skaičiaus, bei gautos pusiau empirinės filtro aerodinaminio pasipriešinimo išraiškos, kurias ateityje galima būtų taikyti konstruojant analogiškus biofilųtrus.

Reikšmianiai žodžiai: biofiltras, matematinis modelis, aerodinami‐nis pasipriešinimas, empirinė išraiška.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : biofilter, mathematical model, aerodynamic resistance, empirical expression