Совершенствование процесса очистки газов от летучих органических соединений в фильтрах с орошаемой насадкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат наук Митин, Александр Константинович

• Митин, Александр Константинович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Митин, Александр Константинович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Летучие органические соединения

1.2 Сравнение существующих промышленных технологий очистки газовых выбросов от летучих органических соединений

1.3 Механизм процесса биофильтрации

1.4 Классификация и конструкции аппаратов по биологической очистке газов

1.4.1 Традиционные биофильтры

1.4.2 Биоскрубберы

1.4.3 Биофильтры с орошаемым слоем

1.5 Насадки для биофильтров

1.5.1 Классификация насадок для биофильтров

1.5.2 Функции насадок и основные требования, предъявляемые к насадкам для газоочистных биофильтров

1.5.3 Используемые насадки для биофильтров

1.5.3.1 Насадки для биофильтров природного происхождения.

Преимущества и недостатки

1.5.3.2 Искусственные насадки. Преимущества и недостатки

1.6 Характеристики насадок для биофильтров

1.6.1 Геометрические характеристики насадок

1.6.2 Биопленка, как определяющий геометрический размер

1.6.2.1 Толщина пленки жидкости. Толщина биопленки

1.6.3 Гидродинамические характеристики насадок

1.6.3.1 Движение газа и жидкости через насадку

1.6.3.2 Режим орошения в биофильтрах

1.6.3.3 Количество удерживаемой насадкой жидкости

1.6.3.4 Смачиваемость поверхности насадок

1.6.4 Гидравлическое сопротивление насадок для биофильтров

1.6.5 Изменение гидравлического сопротивления насадки со временем

1.6.6 Массообменные характеристики

1.7 Моделирование процесса биофильтрации

Выводы по главе 1

Глава 2 Описание разрабатываемых и исследуемых насадок для биофильтров. Экспериментальные установки и методики экспериментов

2.1 Описание разрабатываемых и исследуемых биофильтрационных насадок. Разработка конструкции и выбор материала биофильтрационных насадок

2.2 Стенды и методики для определения гидродинамических характеристик насадок. Методика определения геометрических характеристик насадок

2.2.1 Определение геометрических характеристик насадок

2.2.2 Определение краевого угла смачивания материалов насадок

2.2.3 Определение количества удерживаемой жидкости на насадках

2.2.4 Определение гидравлического сопротивления насадок

2.3 Стенды и методики по определению массообменных характеристик исследованных насадок

2.3.1 Определение коэффициента массоотдачи в газовой фазе

2.3.2 Описание лабораторного биореактора и стендового комплекса по определению эффективности процесса биофильтрации на исследуемых насадках

2.3.3 Отбор проб и пробоподготовка

2.3.4 Определение концентраций загрязняющих веществ в ГВС

2.3.5 Формирование эффективного микробного сообщества. Питательный раствор для микроорганизмов

2.3.6 Иммобилизация клеток на насадочный слой

2.3.7 Оценка погрешностей измерений

Глава 3 Массообменные исследования насадок для биофильтров по очистке газа. Результаты опытов и их обсуждение

3.1 Механизм процесса биофильтрации. Кинетика процесса биофильтрации

3.2 Коэффициент массоотдачи в газовой фазе

3.3 Биофильтрационный коэффициент массопередачи

3.3.1 Зависимость коэффициента массопередачи от скорости газового потока

3.3.2 Зависимость коэффициента массопередачи от концентрационной нагрузки

3.4 Определение допустимой концентрации загрязняющего вещества

3.5 Определение достаточного времени пребывания, загрязненного дихлорметаном воздуха, для исследуемых насадок

3.6 Определение максимальной скорости газового потока

3.7 Влияние плотности орошения на эффективность процесса биофильтрации

3.8 Влияние организации движения взаимодействующих потоков газа и жидкости на эффективность процесса биофильтрации

3.9 Рост биомассы на насадках

3.10 Влияние рН на эффективность процесса биофильтрации

3.11 Эффективность очистки газовоздушной смеси от летучих органических соединений табачных листьев в биореакторах с исследуемыми насадками

Выводы по главе 3

Глава 4 Гидродинамические испытания насадок для биофильтров.

Результаты экспериментов и их обсуждение

4.1 Гидродинамические особенности процесса биофильтрации

4.2 Коэффициент гидравлического сопротивления сухой насадки

4.3 Исследование изменения сопротивления насадки в биофильтрах за счет роста биомассы

4.4 Опыты по определению количества удерживаемой жидкости в слое насадок. Результаты и их обсуждение

4.5 Режим орошения

4.6 Смачиваемость материалов насадок

Выводы по главе 4

Глава 5 Моделирование процесса биофильтрации. Методика расчета биофильтра

5.1 Моделирование процесса биофильтрации газовоздушной смеси

5.2 Математическое моделирование процесса биофильтрации газовоздушной смеси от дихлорметана

5.3 Расчет насадочного биофильтра для очистки газовоздушных смесей

5.3.1 Методика расчета биофильтра

5.3.2 Пример расчета биофильтра

Выводы по главе 5

Глава 6 Исследование работы биофильтра с насадками КПН и ППУ на промышленной площадке. Практическое применение результатов исследований

6.1 Разработка и исследование опытно-промышленного биофильтра для очистки вентиляционных выбросов табачного предприятия

6.1.1 Описание опытной установки

6.1.2 Описание промышленной установки

6.2 Сравнительный технико-экономический анализ метода биофильтрации с методом озонирования

6.3 Рекомендации по проектированию и использованию биофильтров для очистки газовоздушных выбросов от летучих органических соединений

6.3.1 Поиск микроорганизмов для биодеструкции загрязняющего вещества

6.3.2 Разработка конструкции и выбор материала насадки

6.3.3 Режим работы. Операционные параметры и их контроль

Выводы по главе 6

Основные выводы и результаты

Список сокращений и условных обозначений

Список использованных источников

Приложение

Приложение А Патент на изобретение

Приложение Б Патент на полезную модель

Приложение В Акт использования результатов диссертационной работы

Приложение Г Акт использования результатов диссертационной работы

Приложение Д Акт использования результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процесса очистки газов от летучих органических соединений в фильтрах с орошаемой насадкой»

Введение

Актуальность темы исследования

Очистка газов от летучих органических соединений (ЛОС) одна из актуальных проблем химических и нефтехимических производств, смежных отраслей промышленности, выделяющих в воздушный бассейн значительные количества газообразных органических загрязнений, в том числе галогенпроизводных и ароматических углеводородов (дихлорметан, дихлорэтан, толуол, стирол, бензол и др.). Необходимость контроля и очистки газов от ЛОС, являющихся по данным ВОЗ опасными для здоровья, закреплены на законодательном уровне РФ и других стран: № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха», приказ Минприроды РФ № 579, Женевский Протокол об ограничении выбросов летучих органических соединений или их трансграничных потоков и другие, Орхуский Протокол по стойким органическим загрязнителям, Гете-боргский Протокол о борьбе с подкислением, эвтрофикацией и приземным озоном; в Европе действуют следующие Директивы: Директива 2004/42/EC, которая устанавливает ограничения для выбросов ЛОС в результате использования органических растворителей; Директива 2002/3/ЕС, которая регламентирует стандартные уровни тропосферного озона, а также Директива 2010/75/ЕС. В США в 1990 годах были внесены поправки в федеральный закон «Clean Air Act Amendments» о контроле выбросов ЛОС.

Рассматриваемый в работе метод биологической очистки газа (биофильтрация) может быть применен при очистке выбросов химических, нефтеперерабатывающих предприятий, в том числе полимерных и лакокрасочных производств. В процессе биофильтрации не продуцируются вторичные загрязнения, поэтому процесс является экологически безопасным. Важным преимуществом биофильтрации являются малые капитальные и эксплуатационные затраты. Также биологические методы очистки газа являются наименее энергоемкими и устойчиво работают при очистке выбросов от многокомпонентных смесей, в том числе при низких концентрациях загрязняющих веществ (ЗВ) (0,001 до 1 г/м ) [1-4]. Однако эффективность очистки и производительность биофильтров по газу остается ограниченной, что объясняется несовершенством используемой в настоящее время в биофильтрах нерегулярной насадки в виде кусков коры, опилок, торфа, керамических, полимерных материалов и др. В целом использование нерегулярных насадок, которое повсеместно наблюдается в странах ЕС, накладывает определённые ограничения на увеличение производительности биофильтров, что связано с особенностями структуры нерегулярных насадок и их геометрическими характеристиками. В связи с этим актуальной задачей является разработка новых эффективных конструкций насадок для биофиль-

тров и системное изучение гидродинамических и массообменных характеристик насадок в процессе биофильтрации газов.

Основополагающий вклад в развитие теории биологических методов очистки газа внесли сотрудники Института биохимии им. А.Н. Баха РАН: Безбородов А.М., Загустина Н.А., Жуков В.Г. и др. Зарубежом фундаментальными исследованиями в области биофильтрации выбросов занимаются Ottengraf, Devinny, Deshusses, Govind и др.

При выполнении работы автор сотрудничал с Загустиной Н.А., Жуковым В.Г., Пушновым А.С., Митиным К.И. и др. - всем им выражается искренняя признательность и благодарность.

Цель работы - совершенствование оборудования для проведения биологической очистки газов с позиции повышения экологической безопасности и увеличения эффективности очистки. Настоящая цель определила постановку и решение следующих задач:

- провести анализ состояния и прогнозирование тенденций развития оборудования для биологической очистки газа, как наиболее отвечающей требованиям экологической безопасности;

- определить требования, предъявляемые к насадкам для биофильтров, на основе которых разработать рекомендации по проектированию конструкций и выбора материалов насадок;

- разработать эффективные конструкции насадок для биофильтров;

- изучить кинетику процесса очистки газов в биофильтрах;

- исследовать гидродинамические и массообменные характеристики биофильтрационных насадок;

- разработать практические рекомендации по использованию насадок в аппаратах биологической очистки газов;

- разработать методику расчёта биофильтра.

Научная новизна работы:

Изучена кинетика процесса биофильтрации газов от летучих органических соединений на новой насадке из полимерных материалов. Установлено, что в условиях вязкостного режима течения газа (число Рейнольдса до 100) эффективность очистки выбросов от галогенпроизвод-ных и ароматических углеводородов на новой насадке составляет 70-99 %.

Изучено влияние плотности орошения насадки с биоплёнкой на эффективность очистки и экспериментально установлено, что на насадке с биоплёнкой должна находиться плёнка жидкости определенной толщины. Предложен периодический режим орошения, позволяющий поддерживать толщину плёнки жидкости в заданных пределах.

Получены критериальные зависимости для определения величины динамической задержки жидкости на насадке, экспериментально установлены значения статической задержки и вре-

мя гравитационного стекания жидкости, необходимые для технологических расчетов периодического режима орошения.

Установлено экспериментально, что гидравлическое сопротивление насадки увеличивается с течением времени по S-образной зависимости, аналогичной модели Ферхюльста, описывающей рост популяций организмов. Предложены уравнения для расчета гидравлического сопротивления насадок для биофильтров.

Практическая значимость работы

Разработана методика инженерного расчёта насадочного биофильтра для очистки газов от ЛОС. Даны рекомендации по разработке насадки биофильтра для очистки газов от ЛОС.

Разработана и защищена патентом РФ на изобретение № 2548439 насадка для биофильтра. Разработан и защищён патентом РФ на полезную модель № 154244 биофильтр для очистки газа.

Конструкция насадки и методика расчёта биофильтра внедрены в цехе очистки вентиляционных выбросов от ЛОС на ЗАО «Лиггетт-Дукат» и от стирола на ООО «Протон» г. Москва. На биофильтре с новой насадкой была достигнута эффективность очистки от ЛОС более 97 %, что на 30% выше, чем при работе существующей установки с озонаторами.

Методика инженерного расчёта биофильтра с разработанной насадкой используется в учебном процессе ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет» в курсе «Инженерная защита компонентов окружающей среды».

Апробация результатов. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 15-ой конф. для молодых исследователей в области инженерной защиты окружающей среды «Science - Future of Lithuania», Литва, г. Вильнюс, 12.04.2012 г.; международной конф. Silumos energetika ir technologijos-2013, Литва, г. Каунас, 2013 г.; III Всерос. конф. c международным участием «Актуальные вопросы химической технологии и защиты окружающей среды», г. Новочебоксарск, 21 -22 ноября 2013 г.; международной научно-практической конф. «Биотехнология и качество жизни», г. Москва, 18-20 марта 2014 г.; 9-ой международной конф. «Environmental engineering», Литва, г. Вильнюс, 22-23 мая 2014 г.; международной конф. «Global Biotechnology Congress», США, г. Бостон, 16-19 июня 2014 г.; научно-практической конф. студентов, магистрантов и аспирантов, посвященной памяти Л.А. Костандова, г. Москва, 26 ноября 2014 г.; 8-ой Всерос. конф. молодых учёных и специалистов «Будущее машиностроения России», г. Москва, 23-26 сентября 2015 г.; 11-я Всерос. конф. молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (газ, нефть, энергетика), г. Москва, 20-23 октября 2015 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 работы, из них: 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья в журнале, индексируемом в базе данных Scopus, патент РФ на изобретение, патент РФ на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и шести глав, содержит 32 таблицы, 83 рисунка, список литературы из 177 наименований и приложение.

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Летучие органические соединения

Выбросы химических и нефтехимических предприятий, а также предприятий смежных отраслей промышленности (пищевой, целлюлозно-бумажной, полимерной, лакокрасочной; му-сороперерабатывающие станции, водоочистные сооружения) могут включать самые разнообразные химические соединения, в том числе летучие органические соединения (ЛОС). В работах [5, 6] ЛОС относят к распространенным загрязнителям воздуха, оказывающим негативное воздействие на биосферу и здоровье человека.

В соответствии с государственным докладом «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2013 году» [7] общий объем выбросов в России от стационарных источников составил 18446,5 тыс. т/год из них 1455,8 тыс. т/год приходится на ЛОС.

Список веществ, относящихся к ЛОС, и их ПДК приведены в следующей литературе [8, 9]. Многие из них (галогенопроизводные углеводороды, ароматические углеводороды, кетоны, фенолы, меркаптаны, нитросоединения и др.) по данным [10] являются канцерогенными веществами, а также активно участвуют в химических реакциях, образуя вредный для здоровья человека приземный озон.

Кроме того, в последние годы возникла и приобретает всё большее значение проблема так называемого «обонятельного дискомфорта», связанная с выбросом веществ, преимущественно ЛОС, обладающих стойким и специфическим запахом [11]. С этой проблемой столкнулись, в первую очередь, предприятия пищевой промышленности, муниципальные предприятия по очистке сточных вод и переработке, утилизации ТБО [12].

Снижение загрязняющих веществ в выбросах до норм ПДК или их удаление, а также маскировка дурнопахнущих веществ осуществляются газоочистными системами.

1.2 Сравнение существующих промышленных технологий очистки газовых выбросов от летучих органических соединений

В таблице 1.1 представлена классификация газоочистных методов по природе процесса, предложенная в работе [13]. На основании литературных данных [13, 14] на рисунке 1.1 представлены области целесообразного использования газоочистных методов в зависимости от концентрации ЗВ и расхода очищаемого газа.

Таблица 1.1 - Классификация методов очистки газа

Методы очистки газов от вредных примесей

Химические Физические Биологические

Хемосорбция Адсорбция Биофильтрация

Термическое окисление Абсорбция Фиторемедиация

Каталитическое окисление Фильтрация

Озонирование Мембранное разделение

Конденсация

Рисунок 1.1 - Границы применимости газоочистных методов

Абсорбция, адсорбция, термическое и каталитическое окисление, озонирование являются относительно эффективными методами с высокой производительностью при улавливании и/или удалении, загрязняющих воздух, ЛОС. Данные методы очистки не могут рассматриваться, как полностью экологически безопасные, так как генерируют вторичные отходы: абсорбция - жидкие, адсорбция - твердые, окислительные методы - газообразные. Кроме того, при очистке больших объемов выбросов с низкими концентрациями ЗВ данные методы очистки выбросов следует признать невыгодными. Отмеченных недостатков лишены биофильтрационные методы очистки газов [15, 16].

По данным [17-19] составлена таблица 1.2, в которой представлены энергозатраты и стоимость по очистке 1 м3 газа при использовании того или иного газоочистного метода. Таблица 1.2.

Метод Энергозатраты, Вт/м Стоимость, руб/м

очищаемого газа очищаемого газа

Термическое окисление 2,0-30,0 50-500

Каталитическое окисление 2,0-30,0 50-400

Адсорбция 2,0-30,0 50-280

Абсорбция 2,0-25,0 50-105

Биофильтрация 0,3-3,0 4-105

На рисунке 1.2 представлена сравнительная диаграмма по капитальным и эксплуатационным

затратам. Многими исследователями, например, в работах [20, 21] биологическая очистка газа признается одной из самых дешевых, во многом это связано с саморегулированием процесса и относительной неприхотливостью микроорганизмов, что в целом приводит к простой в обслуживании системы.

%

ИЗ Эксплуатационные

расходы на 1 ООО м куб. и Капитальные вложения

Рисунок 1.2 - Диаграмма сравнения затрат (в % относительно метода термического окисления) при использовании различных методов газоочистки

Таким образом, проведенный сравнительный анализ методов очистки выбросов от ЛОС показывает актуальность выбора биофильтрации. Биофильтрация наиболее пригодна в области

«-» 3

концентраций 50-1000 мг/м ЛОС, когда альтернативные методы, становятся экономически неэффективными, при этом биофильтрация отличается экологической безопасностью [4, 22].

Однако способ биологической очистки газа, обладающий явными преимуществами, не имеет широкого распространения на предприятиях России. В работе [23] подтверждается отличие в осуществлении биологических процессов в различных климатических условиях. Поэтому для предприятий России требуются новые, более совершенные конструкции насадок и биофильтров, а также технологические режимы процесса биофильтрации. 1.3 Механизм процесса биофильтрации

Механизм процесса биофильтрации представляют собой комплекс физико-химических и биологических процессов. По данным обзора, представленного Shareefdeen [22], процесс биофильтрации происходит в три стадии: абсорбция, включающая перенос ЗВ из газовой фазы в жидкую; диффузия ЗВ к биопленке; биодеградация ЗВ в объеме биоплёнки.

При использовании в процессе биофильтрации насадок, обладающих адсорбционными свойствами, некоторыми исследователями, например, Cox [24] учитывается стадия адсорбции. Механизм процесса биологической очистки газа в биофильтре представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Механизм процесса биологической очистки газа

В соответствии с рисунком 1.3 исследователями представляется следующая последовательность стадий процесса биофильтрации [22, 25]. ЗВ из ядра газовой фазы посредством конвективной диффузии переносится к границе раздела фаз газ-жидкость, через которую происходит перенос ЗВ в жидкую фазу. Из ядра жидкой фазы ЗВ посредством молекулярной диффузии переносятся к биопленке. В объеме биопленки происходит биодеструкция ЗВ.

Стадия абсорбции - процесса массообмена между жидкой и газовой фазой подробно описывается в работах [26]. Распределение концентраций ЗВ в фазах при переносе вещества через границу раздела фаз описывается в соответствии с моделью пограничного диффузионного слоя.

Биодеградация ЗВ в биопленке осуществляется чаще консорциумом микроорганизмов, находящихся в трофических отношениях и экологических связях. На рисунке 1.4 представлен механизм биодеградации ЗВ с позиции представления насадки с иммобилизованными на ней микроорганизмами экологической нишей [24, 27].

Рисунок 1.4 - Принцип биодеградации загрязняющих веществ газовой фазы в биофильтрах

Биодеградация происходит в биоплёнке и заключается в способности микроорганизмов полностью окислять (например, в итоге до С02 и Н20) или расщеплять в присутствии кислорода подавляющее большинство веществ [28].

Биофильтрация, представляющая собой биологическую реакцию, может быть представлена следующим уравнением [29]: CHO (органическое ЗВ) + O2 + питательные вещества ^ C5H7O2N (биомасса) + Ш2 + H2O + тепло (1.1).

Биологическая реакция является ферментативной и описывается следующим уравнением [30]: Е + S ~ Е S ~ Е + Р (1.2).

Во время биологического процесса ферменты Е (микроорганизмы) расщепляют субстрат S (загрязняющее вещество) до конечного продукта P (вода и двуокись углерода).

Скорость реакции ферментации выражается уравнением Михаэлиса-Ментен [31]:

с 3

г = гтах--—- (1.3), где г - скорость реакции, мг/(м с); г^х - максимальная скорость реакции,

км+с

когда фермент полностью насыщается субстратом, мг/(м с); С - концентрация субстрата,

3 3

мг/м ; КМ - константа Михаэлиса-Ментен, мг/м .

Зависимость между скоростью реакции ферментации и концентрацией субстрата (ЗВ) проиллюстрирована на рисунке 1.5 в соответствии с работой [32].

Рисунок 1.5 - Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата (ЗВ)

Помимо скорости реакции важным параметром стадии биодеградации является удельная скорость прироста биомассы [33], которая ограничивается концентрацией субстрата (ЗВ) и определяется уравнением: ц = ц^хСДК + С) (1.4), где ц - скорость прироста биомассы, час-1;

Цтах - максимальная скорость прироста биомассы, час-1; С - концентрация ЗВ (субстрата),

3 3

мг/м ; К - константа Моно, мг/м .

Авторами работ [34] для учета дополнительных ограничений, влияющих на скорость

прироста биомассы, было предложено модифицированное уравнение Моно:

ц •С N O I bW-------п 5)

ц Ks+C ksn+n kso+o i+_l ( • )'

KI

где N - сосредоточенный параметр, представляющий концентрацию питательных веществ, при недостатке которых происходит замедление роста биомассы (ограничение по питательным веществам); O - концентрация растворенного кислорода (ограничение по диффузии кислорода); I - концентрация ингибирующих веществ; KsO, KsN - константы насыщения; Ksi - константа ингибирования.

Описанные выше механизмы, представляющие процесс биофильтрации, основываются на работах [35, 36], в которых использовалось описание биофильтров по очистке воды, где биопленка находится в толще воды и абсорбция является определяющей стадией. Данные механизмы не отражают полной картины, происходящей в биофильтрах по очистке газа.

Таким образом, механизм процесса биофильтрации представляется в большом числе работ, чаще цитируется одно и то же из работ [14, 35], однако, при его описании не учитываются гидродинамические особенности, отдельно рассматривается пленка жидкости без учета наличия биопленки. В этой связи в настоящей диссертационной работе считаем необходимым уточнить механизм и кинетику процесса биофильтрации.

1.4 Классификация и конструкции аппаратов по биологической очистке газов

В соответствии с терминологией, принятой в работах [14, 37], аппараты биологической очистки газов - массообменные устройства, в которых объемом микроорганизмов для поддержания собственной жизнедеятельности осуществляется биодеструкция загрязняющих веществ, находящихся в газовом потоке.

В работах [22, 35] аппараты по биологической очистке газа делятся на три большие группы: - традиционные биофильтры; - биофильтры с орошаемым слоем; - биоскрубберы.

1.4.1 Традиционные биофильтры

По литературному обзору, проведенному Iranpour в [38], традиционные биофильтры1 являются наиболее ранними и простыми системами биологической очистки газа.

Впервые они начали применяться в середине XX века в Германии и США с целью дезодорации вентиляционных выбросов на животноводческих фермах [35, 36, 39]. Схема биофильтра изображена на рисунке 1.6. Биофильтр представляет собой углубленную в грунт площадку или

1 Далее в работе за исключением раздела 1.4.1 под термином биофильтр будет подразумеваться насадочный аппарат по очистке газа методом биофильтрации.

контейнер, открытого или закрытого типа, заполненный загрузкой (насадкой) органического, природного происхождения (опилки, перегной, торф, компост, почва, кокосовые волокна и т.п.) [40, 41, 42].

Эволюцией загрузок для биофильтров стало смешение загрузок органического происхождения с инертными материалами (керамзит, цеолит, вулканические породы, активированный уголь, мел и т.п.), увеличивающими удельную поверхность, уменьшающими слеживаемость и служащими буферами для поддержания необходимого pH [43].

Дренаж-

Рисунок 1.6 - Схема биофильтра по данным [44]: 1 - увлажнитель; 2 - корпус биофильтра; 3 - слой загрузки; 4 - ороситель; 5 - насос

Принцип работы биофильтра заключается в следующем. Очищаемый газ проходит через слой загрузки 3, в объеме которой находится активная микрофлора, которая использует ЗВ, содержащиеся в очищаемом газе, как источник энергии, расщепляя (минерализуя до CO2 и H2O) их с помощью ферментативного аппарата [14]. Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов очищаемый газ предварительно увлажняют в увлажнителях разного типа 1, либо при технической возможности орошают водой из форсунок 4 слой загрузки 3.

В учебно-практическом пособии Смоленской [45] к преимуществам биофильтров относят простоту конструкции, низкие капитальные и эксплуатационные затраты. Devinny в работе [14] подтверждает, что использование биофильтров является экономически рентабельным для стран с мягким климатом.

Недостатки биофильтров связаны с простотой конструкции, при которой их использование возможно только в странах с мягким климатом, при этом данная конструкция подразумевает самозаселение микроорганизмов, что практически невозможно на предприятиях России в условиях нашего климата. Большие габариты биофильтров, малая производительность, низкие эффективность и управляемость процессом в основном вызваны несовершенством используемых загрузок (насадок) [46].

В работе [47] описывается склонность насадок органического происхождения к уплотнению со временем, что не позволяет увеличивать высоту биофильтров более 1-1,5 м и приводит к увеличению габаритных размеров конструкции аппарата. По широкому списку работ [48-51] приводится причина снижения эффективности биофильтрации и увеличения сопротивления насадочного слоя, заключающаяся в слеживаемости и гниении загрузки (насадочного слоя), что в итоге приводит к образованию анаэробных зон и проскокам неочищенного газа. При этом биофильтры продолжают широко использоваться для дезодорации вентиляционных выбросов, совершенствуются контактные устройства, а также проводятся исследования по оптимальным гидродинамическим режимам работы биофильтров [52].

1.4.2 Биоскрубберы

В работе [13] Кгаакшап описывает принцип действия биоскруббера, который основан на биодеградации загрязняющих веществ, предварительно абсорбируемых в воде, активным илом. В этой связи схема очистки газа в биоскруббере включает большее количество аппаратов, чем при очистке по схеме с традиционным насыпным биофильтром или биофильтром с орошаемым слоем (БОС). Принципиальная схема работы биоскруббера представлена на рисунке 1.7. На первой стадии происходит абсорбция ЗВ в насадочном абсорбере 1, что значительно увеличивает производительность процесса биофильтрации [4, 43, 53]. Затем вода с растворенными в ней ЗВ направляется на вторую стадию - биодеградацию активным илом (биомассой) в аэрируемом воздухом аэротенке 5. В аэротенке 5 избыток активного ила направляется в отстойник 10, где осуществляется частичный возврат биомассы в аэротенк 5, а загрязненная вода направляется далее на очистку или слив в канализацию.

Воздух на аэрацию

Рисунок 1.7 - Схема биоскруббера по [54]: 1 - абсорбционная колонна; 2 - насадка; 3 - ороситель; 4 - приемный бак; 5 - аэротенк с активным илом; 6 - барботер воздуха; 7 - мешалка; 8 - циркуляционный насос; 9 - перекачивающий насос; 10 - отстойник

Главным преимуществом биоскрубберов является высокая производительность, по сравнению с традиционным биофильтром, поскольку стадия биодеградации вынесена в отдельный аппарат - аэротенк, а также способность воспринимать высокие концентрации ЗВ и не снижать эффективность при резких колебаниях концентраций ЗВ и объемов выбросов, что критично для биодеструкции в традиционных биофильтрах и БОС, так как в данных аппаратах процесс не разделен на стадии [55].

Недостатками биоскрубберов является их более высокие капитальные и эксплуатационные затраты, по сравнению с традиционными биофильтрами и БОС, связанные с изготовлением и обслуживанием большего количества аппаратов, в том числе электроприводных: два и более насосов, мотор-редуктор мешалки, воздуходувка и т.д. Низкая эффективность при удалении средне- и плохорастворимых веществ, а также образование вторичных отходов в виде сточной воды и излишков активного ила, вместе с которым уносится полезная биомасса [56].

Биоскрубберы по данным работы Nicolay и др. [57], а также Singh [13] использовались при очистке отходящих газов от аминов, фенола, формальдегида, аммиака.

Мембранные и дисковые биофильтры рассматриваются в работах [53, 56, 58].

1.4.3 Биофильтры с орошаемым слоем

Биофильтр с орошаемым слоем (БОС) или насадочный биофильтр является относительно новым технологическим решением, объединяющим традиционный биофильтр и биоскруббер [14, 38]. Схема биофильтра с орошаемым слоем представлена на рисунке 1.8 в соответствии с работой Gorka [59] и др.

Очищаемый газ

- т Дренаж

Вода, питательные вещества

Рисунок 1.8 - Схема биофильтра с орошаемым слоем: 1 - корпус; 2 - насадка; 3 - ороситель; 4 - циркуляционный насос; 5 - опорная решетка под насадку; 6 - приемный бак

БОС - аппарат, заполненный насадкой 2, орошаемой водой с помощью форсунок 3. При этом аппарат оснащен приемной емкостью 6 и циркуляционным насосом 4 для возможности

подачи питательных веществ и возврата воды на орошение. Циркуляция воды позволяет возвращать смываемую биомассу в объем насадки 2, а также доочищать воду от растворившихся в ней загрязняющих веществ. Чаще используется прямоточная организация контактирующих потоков, реже противоточная, как, например, в работе [60]. В патенте Безбородова [61] предложен перекрестный контакт газа и жидкости. По результатам анализа литературы, в том числе обзоров [24, 60, 62], можно заключить, что вопрос об организации контактирующих потоков и режимов их подачи требует экспериментальных и научных обоснований.

В отличие от загрузки традиционных биофильтров, насадки в БОС преимущественно искусственные, поэтому они не подвержены гниению и уплотнению с течением времени, но требуют обязательной иммобилизации микроорганизмов и добавления питательных веществ к орошающему слою воды [37].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Митин, Александр Константинович, 2016 год

Список использованных источников

1. Ханин, К.В. Особенности биохимической аэробной очистки ацетонсодержащих газовоздушных выбросов: дис. ... канд. техн. наук: 03.00.16 / Ханин Константин Владимирович.

- Пенза, 2002, - 168 с.

2. Организация метаболических путей и молекулярно-генетические механизмы биодеградации ксенобиотиков у микроорганизмов (обзор) / В.Г. Хоменков, А.Б. Шевелёв, В.Г. Жуков, Н.А. Загустина, А.М. Безбородов, В.О. Попов // Прикладная биохимия и микробиология.

- 2008. - Т. 44 № 2. - С. 133-152.

3. Удаление из воздуха летучих веществ табачных листьев методом биофильтрации. / Н.А. Загустина, Т.А. Мишарина, А.А. Веприцкий, В.Г. Жуков и др. // Прикладная биохимия и микробиология. - 2012. - Т. 48 № 4. - С. 425-432.

4. Burgess, J.E. Developments in odour control and waste gas treatment biotechnology: a review / J.E. Burgess, S.A. Parsons, R.M. Stuetz // Biotechnology Advances. - 2001. - V. 19 Issue 1.

- P. 35-63.

5. IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans 71 part. - Lyon, France, 1999. - 1579 p.

6. Бадюгин, И.С. Экстремальная токсикология / И.С. Бадюгин. - М.: ГЭОТАР, 2006. - 416 c.

7. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2013 году. Проект - v. 07/07/2014. - С. 432.

8. Mackay, D. Volatile organic chemicals. Illustrated handbook of physical-Chemical properties and environmental fate for organic chemicals / D. McKay, W. Y. Shiu, K. C. Ma // Boca Raton: Lewis Publishers. - 1992. - V. 3. - P. 400-406.

9. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух 4-е изд., перераб. и доп.

- СПб.: 1998. - 580 с.

10. Заиков, Г.Е. Кислотные дожди и окружающая среда / Г.Е. Заиков, С.А. Маслов, В.Л. Ру-байло. - М.: Химия, 1991. - 140 с.

11. Балтренас, П. Очистка воздуха биофильтром с активированной еловой корой / П. Балтренас, А. Загорскис // Экология и промышленность России. - 2006. - № 8. - С. 16-19.

12. Chan, A.A. Biofiltration of Odorous Gas Emissions: doctoral thesis / Anneli Andersson Chan.

- Lulea University of Technology, Lulea, Sweden. - 2006. - 165 c.

13. Zarook Shareefdeen. Biotechnology for Odor and Air Pollution Control / Zarook Shareefdeen,

Ajay Singh. - Springer Berlin Heidelberg New York, 2005. - 409 p.

14. Devinny, J.S. Biofiltration for air pollution control / J.S Devinny, M.A.Deshusses, T.S.Webster. - Boca Raton, FL: Lewis Publishers, 1999. - 318 p.

15. Bailon, L. Removal of dichloromethane from waste gases in one- and two-liquidphase stirred tank bioreactors and biotrickling filters / L. Bailon // Water Research. - 2009. - V. 43. - P. 11-20.

16. Wang, J.D. Removal of dichloromethane from waste gases with a bio-contact oxidation reactor / J.D. Wang, J. M. Chen // Chemical Engineering Journal - 2006. - V. 123. - P. 103-107.

17. Sjobber, A. Toluene Removal from Waste Air by Combined Biological and Non-Thermal Plasma Techniques: the degree of Doctor of Technical Sciences. - Swiss Zurich, 1999. - 220 p.

18. Comparing scrubbing technologies: packed tower, mist scrubbers and biofilters / K. Vaith, M. Cannon, D. Milligan, J. Heydron // Water Environment and Technology. - 1996. - № 8. - P. 35-38.

19. Технико-экономические показатели процесса улавливания керамической пыли зернистыми фильтрами / В.П. Добросоцкий, К.С. Громов, А.В. Малинов и др. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2006. - № 2. - С. 35-36.

20. Govind, R. Biofiltration for treatment of volatile organic compounds (VOCs) in air / R. Go-vind, D. F. Bishop // In Biodegradation Technology Developments, Volume II / Eds.: S. S. Sikdar, R. I. Irvive. - Lancaster, PA, USA: Technomic Publishing Company. - 1998. - P. 403-460.

21. Gabriel, D. Technical and economical analysis of the conversion of a full-scale scrubber to a biotrickling filter for odor control / D. Gabriel, M.A. Deshusses // Water Science and Technology. -2004. - Vol. 50 № 4. - P. 309-318.

22. Shareefdeen, Z. Biotechnology for air pollution control - An overview / Z. Shareefdeen, B. Herner, A. Singh // In Biotechnology for Odour and Air Pollution Control, ed. Z. Shareefdeen and A. Singh. - Germany: Springer-Verlag, 2005. - P. 5-13.

23. Efficiency of methane biotransformation of soil and soil-like biofilters in Moscow / O. Li-sovitskaya, I. Lebed-Sharlevich, N. Mozharova, S. Kulachkova // Soils and Sediments in Urban and Mining Areas Journal of Soils and Sediments. - 2015. - Vol. 15. - Issue 8. - P. 1764-1770.

24. Cox, H.H.J. Biological waste air treatment in biotrickling filters / H.H.J. Cox, M.A. Deshusses // Current Opinion in Biotechnology. - 1998. - №9. - P. 256-262.

25. A biofilter model for simultaneous simulation of toluene removal and bed pressure drop under varied inlet loadings / Jinying Xi, Insun Kang, Hongying Hu, Xian Zhang // Frontiers of Environmental Science & Engineering. - 2015. - Vol. 9, Issue 3. - P. 554-562.

26. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии 5-е изд., стереотип. / А.Н. Плановский. - М: Химия, 1968. - 847 с.

27. Deshusses, M.A. Biological waste air treatment in biofilters / M.A. Deshusses // Current Opinion in Biotechnology. - 1997. - № 8(3). - P. 335-339.

28. Клюшенкова, М.И. Защита окружающей среды от промышленных газовых выбросов: учебное пособие / М.И. Клюшенкова, А.В. Луканин - М.: МГУИЭ, 2012. - 144 с.

29. Бирюков, В.В. Основы промышленной биотехнологии / В.В. Бирюков. - М.: «КолосС» «Химия», 2004. - 296 с.

30. Li, C. Activated carbon load equalization of discontinuously generated acetone and toluene mixtures treated by biofiltration / С. Li, W.M. Moe // Environmental Science & Technology. - 2005.

- 39(7). - P. 2349-2356.

31. Березин, И.В. Практический курс химической и ферментативной кинетики / И.В. Бере-зин, А. А. Клёсов. - М.: Наука (Изд-во МГУ), 1974. - 324 с.

32. Chan, W.C. Effects of temperature and inlet concentration on acetone biofiltration in a composite bead biofilter / W.C. Chan, L.Y. Chang // Journal of Polymers and the Environment. - 2006.

- № 14. - P. 1-8.

33. Wu, Q. Mathematical modeling analysis of floating bead biofilter applications to domestic wastewater treatment / Q. Wu // Department of Civil and Environmental Engineering. - 2003. - 51 p.

34. Cherry, R.S. Shift from growth to nutrient-limited maintenance kinetics during biofilter acclimation / R.S. Cherry, D.N. Thompson // Biotechnology and Bioengineering. -1997. - 56(3).

- P. 330-339.

35. Ottengraf, S.P.P. Kinetics of organic compound removal from waste gases with a biological filter / S.P.P. Ottengraf, A.H.C. van der Oever // Biotechnology and Bioengineering. - 1983. - Vol. 25(6). - P. 3089-3102.

36. Ottengraf, S.P.P. Biological systems for waste gas elimination / S.P.P. Ottengraf // Trends in Biotechnology. - 1987. - № 5. - P. 132-136.

37. Аэродинамика воздухоочистных устройств с зернистым слоем / А. Пушнов, П. Балтре-нас, А. Каган, А. Загорскис. - Вильнюс: Техника, 2012. - 348 с.

38. Literature review of air pollution control biofilters and biotrickling filters for odor and volatile organic compound removal / R. Iranpour, H.H.J. Cox, M.A. Deshusses, E.D. Schroed-er // Environmental Progress. - 2005. - Vol. 24(3). - P. 254-267.

39. Patent US 2,793,096. 1957. Pomeroy R.D. (1957). Deodorizing of Gas Streams by the Use of Microbial Growths.

40. Shareefdeen, Z. A biofilter design tool for hydrogen sulfide removal calculations / Z. Shareef-deen // Clean Technologies and Environmental Policy. - 2012. - №14. - P. 543-549.

41. Dumont, E. Evaluation of innovative packing materials for the biodegradation of H2S: a comparative study / E. Dumont, Y. Andres // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. - 2012.

- Vol. 85. - P. 429-434.

42. Performance evaluation of packing materials in the removal of hydrogen sulphide in gas-phase biofilters: Polyurethane foam, sugarcane bagasse and coconut fibre / J.L. Pantoja-Filho, L.T. Sader, M.H.R.Z. Damianovic et al. // Chemical Engineering Journal. - 2010. - V. 158. - P. 441-450.

43. Cox, H.H.J. Biotrickling Filters / H.H.J. Cox, M.A. Deshusses // in C. Kennes and M.C. Veiga (Eds.) Bioreactors for Waste Gas Treatment, Kluwer Academic Publisher, The Netherlands, 2001.

- P. 99-131.

44. The role of water in the performance of biofilters: Parameterization of pressure drop and sorption capacities for common packing materials / A.D. Dorado, J. Lafuente, D. Gabriel, X. Gamisans // Journal of Hazardous Materials. - 2010. - V. 180. - P. 693-702.

45. Очистка технологических газов: учебно-практическое пособие / Л.М. Смоленская, И.В. Старостина, Ю.К. Рубанов, М.М. Латыпова. - Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. -138 с.

46. Prado, O.J. Economical assessment of the design, construction and operation of open-bed biofilters for waste gas treatment / O.J. Prado, D. Gabriel, J. Lafuente // Journal of Environmental Management. - 2009. - V. 90. - P. 2515-2523.

47. Shareefdeen, Z. Removing volatile organic compound (VOC) emissions from a printed circuit board manufacturing facility using pilotand commercial-scale biofilters // Z. Shareefdeen // Environmental Progress. - 2002. - V. 21(3). - P. 196-201.

48. Morgan-Sagastume, J.M. Pressure drop and gas distribution in compost based biofilters: media mixing and composition effects / J.M. Morgan-Sagastume, S. Revah, A. Noyola // Environ. Technol. -2003. - V. 24. - P. 797- 807.

49. Devinny, J.S. A phenomenological review of biofilter models / J.S. Devinny, J. Ramesh // Chemical Engineering Journal. - 2005. - V. 113. - P. 187-196.

50. Andreasen, R.R. Pressure drop in biofilters as related to dust and biomass accumulation / R.R. Andreasen, R.E. Nicolai, T.G. Poulsen // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. - 2012.

- V. 87. - P. 806-816.

51. Alternative gas-phase biofilter media characteristics and performance / K.A. Janni, D.R. Schmidt, A. Goldman, T. Schaar // American Society of Agricultural and Biological Engineers Annual International Meeting, 21-24 June, Reno, NV, United States, 2009. - V. 9. - P. 5656-5672.

52. Detchanamurthy, S. Biofiltration for treating VOCs: an overview / S. Detchanamurthy, P.A. Gostomski // Reviews in Environmental Science and Biotechnology. - 2012. - V. 11(3). - P. 231-241.

53. Kennes, C. Bioprocesses for air pollution control / С. Kennes, E.R. Rene, M.C. Veiga // Journal of Chemical Technology & Biotechnology. - 2009. - V. 84 (10). - P. 1419-1436.

54. Patent US 7867760, 2011. Lisberger M. Bioscrubber.

55. Bioreactors for Treatment of VOCs and Odours - a Review / S. Mudliar, B. Giri, K. Padoley et al. // Journal of Environmental Management. - 2010. - V. 91. - P. 1039-1054.

56. Rene, E.R. Combined biological and physicochemical waste-gas cleaning techniques / E.R. Rene, M.C. Veiga, C. Kennes // Journal of Environmental Science and Health. Part A. - 2012. - V. 47. - P. 920-939.

57. Nicolay, X. Odors in the Food Industry / X. Nicolay. - Springer Science+Business Media, LLC, 2006. - 162 p.

58. Kumar, A. Membrane-based biological waste gas treatment / A. Kumar, J. Dewulf, H.V. Langenhove // Chemical Engineering Journal. - 2008. - V. 136. - P. 82-91.

59. A review of indoor air treatment technologies / G. Gorka, P. Vincent, E. Ana et al. // Reviews in Environmental Science and BioTechnology. - 2015. - V. 14(3). - P. 1-26.

60. Kleinheinz, G.T. Biological Odor and VOC Control Process / G.T. Kleinheinz, P C. Wright // From: Handbook of Environmental Engineering, Volume 8: Biological Treatment Processes Edited by: L. K.Wang et al. -NJ: The Humana Press, Totowa, 2009. - P. 733-757.

61. Патент РФ № 2090246, 1997. Безбородов А.М., Жуков В.Г., Попов В.О., Рогожин И.С. Биореактор для очистки воздуха от токсических и неприятно пахнущих летучих соединений.

62. Wasim Ahmed. Modeling, simulation, and control of biotrickling filter for removal of air pollutants: for the Degree of Master of Science in Chemical Engineering. Sharjah, United Arab Emirates, 2012. - 118 p.

63. Deshusses, M.A. Construction and economics of a pilot/full-scale biological trickling filter reactor for the removal of volatile organic compounds from polluted air / M.A. Deshusses, T.S. Webster // Journal of Air and Waste Management Association. - 2000. - V. 50. - P. 1947-1956.

64. Kennes, C. Waste gas biotreatment technology / C. Kennes, F. Thalasso // Journal of Chemical Technology Biotechnology. - 1998. - V. 72. - P. 303-319.

65. Biofiltration of Volatile Organic Compounds (VOCs) - An Overview / T.P. Kumar, Rahul, M. A. Kumar, B. Chandrajit // Research Journal of Chemical Sciences. - 2011. - V. 1(8). - P. 83-92.

66. Жуков, В.Г. Микробиологические методы очистки промышленных вентиляционных выбросов от летучих примесей. Возможности и перспективы практического использования технологии «БИОРЕАКТОР» для борьбы с индустриальными загрязнениями атмосферы / В.Г. Жуков, В.О. Попов, В.Г. Хоменков // Наука Москвы и регионов, научно-технический журнал

(инновации, разработки, производство). - 2003. - № 3. - С. 61-68.

67. Biomass accumulation in a biofilter treating toluene at high loads-Part 1: Experimental performance from inoculation to clogging / A.D. Dorado, J.A. Baeza, J. Lafuente et al. // Journal Chemical Engineering Journal. - 2012. - V. 209. - P. 661-669.

68. Saravanan, V. Performance of packed bed biofilter during transient operating conditions on removal of xylene vapour / V. Saravanan, M. Rajasimman, N. Rajamohan // Original Paper International Journal of Environmental Science and Technology. - 2015. - V. 12, Issue 5. - P. 1625-1634.

69. Diriba, D. Removal of Nitrite from Aqueous Solution Using Sugarcane Bagasse and Wheat Straw / D. Diriba, A. Hussen, V. Maheswara Rao // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. - 2014. - V. 93, Issue 1. - P. 126-131.

70. Characterization and Selection of Packing Materials for Biofiltration of Rendering Odourous Emissions / B. Anet , C. Couriol , T. Lendormi et al. // Water, Air, & Soil Pollution. - 2013. - V. 224.

- P.1622-1632.

71. Kam, S.-K. Removal characteristics of mixed gas of ethyl acetate and 2-butanol by a biofilter packed with Jeju scoria / S.-K. Kam, J.-K. Kim, M.-G. Lee // Korean Journal of Chemical Engineering. - 2011. - V. 28, Issue 4. - P. 1019-1022.

72. Park, J. Development of a Biofilter with Tire-Derived Rubber Particle Media for Hydrogen Sulfide Odor Removal / J. Park, E.A. Evans, T.G. Ellis // Water, Air, & Soil Pollution. - 2011.

- V. 215, Issue 1. - P. 145-153.

73. The Removal of Hydrogen Sulfide from Biogas in a Microaerobic Biotrickling Filter Using Polypropylene Carrier as Packing Material / Q. Zhou, H. Liang, S. Yang, X. Jiang // Applied Biochemistry and Biotechnology. - 2015. - V. 175, Issue 8. - P. 3763-3777.

74. Govind, R. Selection of Bioreactor Media for Odour Control / R. Govind // Biotechnology for Odor and Air Pollution Control. Eds.: Z. Shareefdeen, A. Singh. - Berlin: Springer-Verlag. - 2005.

- P. 65-100.

75. Ortiz, I. Effects of packing material on the biofiltration of benzene, toluene and xylene vapours / I. Ortiz, S. Revah, R. Auria // Environmental Technology. - 2003. - Vol. 24. - P. 265-275.

76. Park, O.H. Performance of composite-ceramic and organic-clay carriers in biofilters treating hydrogen sulfide gas and toluene vapor / O.H. Park, J.E. Han // Korean Journal of Chemical Engineering. - 2007. - V. 24, Issue 2. - P. 233-238.

77. Zagorskis, A. Air treatment efficiency of biofilter with adsorbing zeolite layer / A. Zagorskis, P. Baltrenas // EKOLOGIJA. - 2010. Vol. 56. № 1-2. - P. 72-78.

78. Modeling the effects of biomass accumulation on the performance of a biotrickling filter

packed with PUF support for the alkaline biotreatment of dimethyl disulfide vapors in air / L. Arella-no-Garcia, A.D. Dorado, A. Morales-Guadarrama et al. // Environmental biotechnology Applied Microbiology and Biotechnology. - 2015. - Vol. 99, Issue 1. - P. 97-107.

79. Ravi, R. Comparison of biological reactors (biofilter, biotrickling filter and modified RBC) for treating dichloromethane vapors / R. Ravi, L. Philip, T. Swaminathan // J. Chem. Technol. Biotechnol.

- 2010. - № 85. - P. 634-639.

80. Yu, J.M. Removal of dichloromethane from waste gases by a biotrickling filter / J.M. Yu, J.M. Chen, J.D. Wang // J. Environ. Sci. China. - 2006. - V. 18. - P. 1073-1076.

81. Baltrenas, P. Biochar from Pine and Birch Morphology and Pore Structure Change by Treatment in Biofilter / P. Baltrenas, E. Baltrenaite, E. Spudulis // Water, Air, & Soil Pollution. - 2015.

- V. 226:69.

82. Vaiskunaite, R. Mathematical Modeling of Biofiltration in Activated - Pine-bark Charge of a Biofilter / R. Vaiskunaite, P. Baltrenas, V. Spakauskas // Environmental Science and Pollution Research. - 2005. - Volume 12, Issue 5. - P. 297-301.

83. Chen, L.S. Mitigating odors from agricultural facilities: a review of literature concerning biofilters / L.S. Chen, J. Hoff // American Society of Agricultural and Biological Engineers. - 2009.

- V. 25(5). - P. 751-766.

84. Ryu, H.W. Comparative studies on toluene removal and pressure drop in biofilters using different packing materials / H.W. Ryu, S.J. Kim, K.S. Cho // Journal of Environmental Biology. - 2010.

- V. 31. - P. 315-318.

85. Air Quality Education in Animal Agriculture: Biofilters for Odor and Air Pollution Mitigation in Animal Agriculture / K.A. Janni, R.E. Nicolai, S.J. Hoff, et al. // Agricultural and Biosystems Engineering Extension and Outreach Publications. Book 3. - 2011. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://lib.dr.iastate.edu/abe_eng_extensionpubs/3, свободный. - Загл. с экрана.

86. Partial Biofiltration of Exhaust Air from a Hybrid Ventilated Deep-Pit Swine Finisher Barn / Steven S.J. Hoff, J.D. Harmon, L. Chen et al. // Applied Engineering in Agriculture. - 2009.

- V. 25, Issue 2. - P. 269-280.

87. Ammonia removal during biofiltration as affected by inlet air temperature and media moisture content / R.E. Nicolai, C.J. Clanton, K.A. Janni, GL. Malzer // Trans. ASABE. - 2006. - V. 49(4).

- P.1125-1138.

88. Vedova, L.D. Biofiltration of industrial waste gases in trickle-bed bioreactors. Case study: tri-chloroethylene removal: Ph.D. thesis / Luca Della Vedova. Gennaio, 2008. - 120 p.

89. Контактные насадки промышленных тепломассообменных аппаратов. Монография /

А.М. Каган, А.Г. Лаптев, А.С. Пушнов, М.И. Фарахов. Под ред. Лаптева А.Г. - Казань: Отечество, 2013. - 454 с.

90. Mpanias, C.J. An Experimental and Modeling Study on the Removal of Mono-Chlorobenzene Vapor in Biotrickling Filters / C.J. Mpanias, B.C. Baltzis // Biotechnology and bioengineering. - 1998.

- V. 59, № 3. - P. 328-343.

91. Рамм, В.М. Абсорбция газов / В.М. Рамм. - М.: Химия, 1976. - 655 с.

92. Alonso, C. Gas treatment in trickle-bed biofilters: Biomass, How much is enough? / C. Alonso // Biotechnology and Bioengineering. - 1997. - V. 54(6). - P. 583-594.

93. Alonso, C. Dynamic Mathematical Model for the Biodegradation of VOCs in a Biofilter: Biomass Accumulation Study / C. Alonso // Environment Science & Technology. - 1998. - Vol. 32, № 20. - P. 3118-3123.

94. Dullien, F.A.L. Porous media: Fluid transport and pore structure / F.A.L. Dullien. - 2nd Ed.. Academic Press. San Diego, 1992. - 396 p.

95. Vergara-Fernandez, A. Phenomenological Model of Fungal Biofilters for the Abatement of Hydrophobic VOCs / A. Vergara-Fernandez, S. Hernandez, S. Revah // Biotechnology and Bioeng-inccring. - 2008. - V. 101, № 6. - P. 1182-1192.

96. Biomass accumulation in a biofilter treating toluene at high loads - Part 2: Model development, calibration and validation / A.D. Dorado, J. Lafuente, D. Gabriel, X. Gamisans // Chemical Engineering Journal. - 2012. - V. 209. - P. 670-676.

97. Model Development for Biotrickling Filter Treatment of Graywater Simulant and Waste Gas I / S. Sharvelle, M. Arabi, E. McLamore, M.K. Banks // Journal of Environmental Engineering.

- 2008. - Vol. 134, №10. - P. 813-825.

98. Zilli, M. Detachment and Emission of Airborne Bacteria in Gas-Phase Biofilm Reactors / M. Zilli, G. Camogli, C. Nicolella // Biotechnology and bioengineering. - 2005. - V. 91, № 6. - P. 707714.

99. The role of bacterial cell wall hydrophobicity in adhesion / J.M.C. van Loosdrecht, J.W. Lyklema, W. Norde et al. // Applied Environmental Microbiology. - 1987. - V. 53. - P. 1893-1897.

100. Сэндл, Т. Механизмы бактериальной адгезии / Т. Сэндл // Чистые помещения и технологические среды. - 2014. - №1(49). - С. 54-58.

101. Lear, G. Microbial Biofilms: Current Research and Applications / G. Lear, G.D. Lewis.

- Caister Academic Press, 2012. - 240 p.

102. Жукова, О.В. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями - сорбентами при снятии локального нефтяного загрязнения / О.В.Жукова, Н.В.Морозов // Вестник

ТГГПУ. - 2010. - №3(21). - С. 1-8.

103. The role of hydrophobicity in bacterial adhesion / R. Oliveira, J. Azeredo, P. Teixeira, A. P. Fonseca // in Biofilm Community Interactions: Chance or Necessity? P. Gilbert, D. Allison, M. Brad-ing, J. Verran, J. Walker, Eds. - Bioline, Cardiff, UK, 2001. - P. 11-22.

104. Лаптев, А.Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменных процессов / А.Г. Лаптев. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2007. - 500 с.

105. Okkerse, W. J. H. Biofilm Thickness Variability Investigated with a Laser Triangulation Sensor / W. J. H. Okkerse, S. P. P. Ottengraf, B. Osinga-Kuipers // Biotechnology and bioengineering.

- 2000. - V. 70, № 6. - P. 619-629.

106. Mathematical Model for Gas-Liquid Two-Phase Flow and Biodegrada- tion of a Low Concentration Volatile Organic Compound (VOC) in a Trickling Biofilter / Q. Liao, X. Tian, R. Chen, X. Zhu // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2008. - Vol. 51, № 7-8. - P. 1780-1792.

107. Wang, C. Modeling of biomass accumulation and filter bed structure change in biofilters for gaseous toluene removal / C. Wang, J.-Y. Xi, H.-Y. Hu // Biotechniques for Air Pollution Control II.

- Universidade da Coruna. - 2007. - P. 115-124.

108. Taylor, S.W. Biofilm growth and the related changes in the physical properties of a porous medium. I. Experimental investigation / S.W. Taylor, P.R. Jaffe // Water Resources Research. - 1990.

- V. 26. - P. 2153-2159.

109. Ahbood, D.W. Effects of biomass growth on pressure drop in submerged aerated bioreac-tors / D.W. Ahbood // Journal For Engineering Sciences. - 2009. - Vol. 2. № 4. - P. 1-20.

110. Biomass Accumulation and Clogging in Biotrickling Filters for Waste Gas Treatment. Evaluation of a Dynamic Model Using Dichloromethane as a Model Pollutant / W.J.H. Okkerse, S.P.P. Ottengraf, B. Osinga-Kuipers, M. Okkerse // Biotechnology and bioengineering. - 1999. - V.63, № 4.

- P. 418-430.

111. Jin, Y. Effects of pH, CO2, and flow pattern on the autotrophic degradation of hydrogen sulfide in a biotrickling filter / Y. Jin, M.C. Veiga, C. Kennes // Biotechnology and bioengineering. -2005. - V. 92 (4). - P. 462-471.

112. Patent United States № 5,635,394, 03.06.1997. Horn R.J. Arrangement for air purification.

- 16 p.

113. Криволапов, И.П. Повышение эффективности очистки газов при переработке навоза крупного рогатого скота с разработкой биофильтра: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01 / Криволапов Иван Павлович. - Мичуринск, 2012, - 170 с.

114. Пыльник, С.В. О равнвоесной толщине биопленки / С.В. Пыльник, И.Г. Дик,

Л.Л. Миньков // Теоретические основы химической технологии. - 2007. - Т. 41 № 4. - С. 455460.

115. Fletcher, M. The attachment of bacteria to surfaces in aquatic environments / M. Fletcher // Adhesion of Microorganisms to Surfaces. Eds.: D.C. Ellwood, J. Melling, P.R. Rutter. - London: Academic Press. - 1979. - P. 87-108.

116. Bendinger, B. Physiochemical cell surface and adhesive properties of coryneforms bacteria related to the presenceand chain length of mycolic acids / B. Bendinger, H.H.M. Rijnaarts, K. Altendorf, A.J.B. Zehnder // Appl. Environ. Microbiol. - 1993. - V. 59. - P. 3973-3977.

117. Rosenberg, M. Hydrophobic interactions in bacterial adhesion / M. Rosenberg, S. Kjelleberg // Advances in microbial. Ecology. - 1986. - V. 9. - P. 353-393.

118. Evaluation of sludge-based carbon as packing material in biofiltration in comparison to classic materials / A.D. Dorado, J. Hernández, G. Ribera et al. // Water Practice & Technology. - 2009. - V. 4, Issue 2. - P. 1-10.

119. Startup and long-term performance of biotrickling filters packed with polyurethane foam and poplar wood chips treating a mixture of ethylmercaptan, H2S, and NH3 / J. Hernandez, J. Lafuente, O.J. Prado, D. Gabriel // Journal of the Air & Waste Management Association.- 2013.-V.63. - P. 462471.

120. A comparative study based on physical characteristics of suitable packing materials in biofiltration / A.D. Dorado, J. Lafuente, D. Gabriel, X. Gamisans // Environ. Technol. - 2010. - V. 31. - P. 193-204.

121. Крель Э. Руководство по лабораторной перегонке. Пер. с нем. / Под ред. В. М. Олев-ского. - М.: Химия, 1980. - 520 с.

122. Кочетов, Л.М. Использование фильтров с плавающей загрузкой для очистки сточных вод / Л.М. Кочетов, М.П. Тюрин, И.А. Попов // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2014. - № 2 (350). - С. 131-136.

123. Peixoto, J.M. Biofilm growth and hydrodynamic behaviour in the biological plate tower (BPT) with and without hanging biomass (BPT-HB) / J.M. Peixoto, J.C.R. Pinto // Water Science & Technology. - 2012. - V. 66.8. - P. 1678-1683.

124. Kim, S. Determination of mass transfer coefficients for packing materials used in biofilters and biotrickling filters for air pollution control / S. Kim, M.A. Deshusses // Chemical Engineering Science. - 2008. - V. 63. - P. 841 - 855.

125. Comparison Of Three Bed Packings For The Biological Removal Of Nitric Oxide From Gas Streams / B.D. Lee, W.P. Flanagan, J.M. Barnes et al. // October 19, 2000 USC-TRG Conference On

Biofiltration, Los Angeles. - 2000. - P. 1-9.

126. Ergun, S. Fluid flow through packed columns / S. Ergun // Chemical Engrg. Progress. -1952. - V. 48(2). - P. 89-94.

127. Yang, L. Gas-phase biofiltration for livestock building ammonia emission mitigation: dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in Agricultural and Biological engineering / Yang Liang-cheng. - in the Graduate College of the University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, 2013. - 156 p.

128. ASAE D272.3 MAR1996 (R2011). Resistance to Airflow of Grains, Seeds, Other Agricultural Products, and Perforated Metal Sheets. ASAE standards, St Joseph, MI, USA: ASABE. - P. 1-7.

129. Sakuma, T. Comparison of Different Packing Materials for the Biofiltration of Air Toxics / T. Sakuma, T. Hattori, M.A. Deshusses // Air & Waste Management Association. - 2006. - V. 56.

- P. 1567-1575.

130. Iliuta, I. Hydrodynamics modeling of bioclogging in waste gas treating trickle-bed bioreac-tors / I. Iliuta, M.C. Iliuta, F. Larachi // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2005. - V. 44(14). - P. 5044-5052.

131. Kim, S. Determination of mass transfer coefficients for packing materials used in biofilters and biotrickling filters for air pollution control - 2: Development of mass transfer coefficients correlations / S. Kim, M.A. Deshusses // Chemical Engineering Science. - 2008. - V. 63, I. 4. - P. 856-861.

132. Kraakman, N.J.R. Review of mass transfer aspects for biological gas treatment / N.J.R. Kraakman, J. Rocha-Rios, M.C.M. van Loosdrecht // Applied Microbiology and Biotechnology.

- 2011. - V. 91, Issue 4. - P. 873-886.

133. Shareefdeen, Z. Analysis and Comparison of Biofilter Models / Z. Shareefdeen, A.A. Shaikh // Chemical Engineering Journal. - 1998. - V. 65, №1. - P. 55-61.

134. Dynamic Mathematical Modelling of the Removal of Hydrophilic VOCs by Biotrickling Filters / P. San-Valero, J.M. Penya-roja, F.J. Alvarez-Hornos et al. // International Journal of Environmental Research and Public Health. - 2015. - V. 12 (1). - P. 746-766.

135. Kim, S. Development and Experimental Validation of a Conceptual Model for Biotrickling Filtration of H2S / S. Kim, M.A. Deshusses // Environmental Progress. - 2003. - V. 22, № 2.

- P. 119-128.

136. Dueck, J.H. On the mass transfer in a sprinkled biofilter / J.H. Dueck, S.V. Pylnik, A.V. Gorin // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. - 2009. - V. 82, № 6. - P. 1080-1089.

137. Свойства пеноблочных насадок массообменных колонн / А.С. Полевой, А.В. Мамаев, А.С. Пушнов, В.В. Уборский // Высокочистые вещества. - 1991. - № 4. - С. 96-106.

138. Гидравлические свойства блочных высокопористых носителей при малых скоростях фильтрации жидкости / В.Н. Грунский, А.Н. Пивкин, А.В. Беспалов, А.И. Козлов // Химическая промышленность сегодня. - 2G1G. - № 2. - С. 18-23.

139. Deshusses, M.A. Final Report Conversion of a Wet Scrubber to a Biotrickling Filter at OCSD Phase III Odor Control Work Period November 2GG2 - November 2GG3 / M.A. Deshusses, J. Strauss // [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.ocsd.com/Home/ShowDocument?id=11G12, свободный. - Загл. с экрана.

14G. Любартович С.А. Реакционное формование пенополиуретанов / С.А. Любартович, Ю Л. Морозов, О Б. Третьяков. - М.: Химия, 1990. - 288 с.

141. РустХим [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.poliamid.ru, свободный.

- Загл. с экрана.

142. Петухов, Б.В. Полиэфирные волокна / Б.В. Петухов. - М.: Химия, 1976. - 272 с.

143. CHEMPORT.RU. Химическая энциклопедия. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_29G6.html, свободный. - Загл. с экрана.

144. Пономаренко, В.С. Градирни промышленных и энергетических предприятий. Справочное пособие / В.С. Пономаренко, Ю.И. Арефьев. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 376 с.

145. Лаптев, А.Г. Устройство и расчет промышленных градирен: Монография / А.Г. Лаптев, И.А. Ведьгаева. - Казань: КГЭУ, 2004. - 180 с.

146. Лаптев, А.Г. Модель массоотдачи в зернистых и насадочных слоях / А.Г. Лаптев, Т.М. Фарахов // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2G13.- Т.56, №6.- С. 92-96.

147. Деградация бензола, толуола и о-ксилола культурой Pseudomonas sp. Y13 / И.Б. Уткин, М.М. Якимов, Л.Н. Матвеева и др. // Прикл. биохимия и микробиология. - 1992. - Т. 28.

- № 3. - С. 367- 37G.

148. Разработка технологии микробиологической дезодорации воздуха в лабораторно-производственных условиях с использованием пилотной установки / В.Г. Жуков, И.С. Рогожин, Н.А. Ушакова и др. // Прикл. биохимия и микробиология. - 1998. - Т. 34. № 6. - C. 37G-376.

149. Кафаров, В.В. Основы массопередачи: системы газ-жидкость, пар-жидкость, жидкость-жидкость. Учебное пособие для вузов. - Издание 2-е, переработанное / В.В. Кафаров //

- Москва: Высшая школа, 1972. - 496 с.

15G. Николаев, Ю.А. Биопленка - «город микробов» или аналог многоклеточного организма? / Ю.А. Николаев, В.К. Плакунов // Микробиология. - 2GG7. - Т. 76(2). - С. 149-163.

151. Астарита, Дж. Массопередача с химической реакцией. Пер. с англ. М. И. Балашова. Под ред. Л. А. Серафимова / Дж. Астарита. - Изд-во «Химия», 1971. - 224 с.

152. Вариации изотопного состава хлора как показатель бактериального дегалогенирования дихлорметана / А.М. Зякун, Ю.Е. Фирсова, М.Л. Торгонская и др. // Прикл. биохим. микробиол.

- 2007. - Т. 44. - № 6. - С. 666-671.

153. Промышленная микробиология. Учебное пособие для ВУЗов по специальности «Микробиология», «Биология». Под ред. Егорова Н.С. / З.А. Аркадьева, А.М. Безбородов, Н.С. Егоров и др. - М.: Высшая школа, 1989. - 688 с.

154. Троценко, Ю.А. Аэробные метилобактерии / Ю.А. Троценко, Н.В. Доронина, М.Л. Торгонская. - Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН. - 2010. - 325 с.

155. Hartmans, S. Dichloromethane removal from waste gases with a trickle-bed bioreactor / S. Hartmans, J. Tramper // Bioprocess Engineering. - 1991. - №6. - P. 83-92.

156. A detailed model of a biofilter for ammonia removal: Model parameters analysis and model validation / G. Baquerizo, J.P. Maestre, T. Sakuma et al. // Chemical Engineering Journal. - 2005. - V. 113. - P. 205-214.

157. A dynamic model for ammonia abatement by gas-phase biofiltration including pH and leach-ate modelling / G. Baquerizo, X. Gamisans, D. Gabriel, J. Lafuente // Journal Biosystems engineering.

- 2007. - V. 97, Issue 4. - P. 431-440.

158. Безбородов, А.М. Биосинтез биологически активных веществ микроорганизмами / А.М. Безбородов. - Из-во медицина. Ленинградское отделение, 1969. - 246 с.

159. Рябкин, М.В. Разработка биотехнологии очистки газовоздушных выбросов пищевых предприятий и предприятий АПК от фенольных соединений: дис. ... канд. техн. наук: 05.18.07 / Рябкин Максим Викторович; МГУПП. - М., 2002. - 185 с.

160. Аэров, М.Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем. Гидравлические и тепловые основы работы / М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский. - Л.: Химия, 1979. - 176 с.

161. Кожухова В.Н. Разработка и исследование комплекса моделей логистической динамики социально-экономических показателей: автореф. дис. ... канд. эконом. наук: 08.00.13 / Кожухова Варвара Николаевна; Самарская академия государственного и муниципального управления - Оренбург, 2013. - 25 c.

162. Deshusses, M.A. Behavior of biofilters for waste air biotreatment. 1. Dynamic model development / M.A. Deshusses, G. Hamer, I. Dun // Environ. Sci. Technol. - 1995. - № 29. - P.1048-1058.

163. Перепёлкин, К.Е. Современные химические волокна и перспективы их применения в текстильной промышленности / К.Е. Перепёлкин // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). - 2002. - Т. XLVI, № 1. - С. 31-48.

164. Повышение скорости биодеградации фенола в условиях усиления массопереноса / Д. А. Казаков, В.В. Вольхин, И.С. Боровкова, Н.П. Попова // Экология и промышленность России.

- 2014. - № 9. - С. 32-35.

165. Кафаров, В.В. Моделирование биохимических реакторов. Монография / В.В. Кафаров, А.Ю. Винаров, Л.С. Гордеев. - М.: Лесная промышленность, 1979. - 344 с.

166. Kadic, E. An Introduction to Bioreactor Hydrodynamics and Gas-Liquid Mass Transfer. First Edition / E. Kadic, T.J. Heindel. - Jonh Wiley and Sons, Inc., 2014. - 314 p.

167. Лаптев, А.Г. Основы расчета и модернизация тепломассообменных установок в нефтехимии. Монография / А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов, Н.Г. Минеев. - Казань: КГЭ У, 2010. - 574 с.

168. Очистка сточных вод / М. Хенце, П. Армоэс, Й. Ля-Кур-Янсен, Э. Арван. - М.: Мир, 2008. - 471 с.

169. Шервуд, Т. Массопередача / Т. Шервуд, Р.Пигфорд, Ч.Уилки. М.: Химия, 1982. - 696 с.

170. Северин, ЕС. Биохимия. 5-е издание / ЕС. Северин. - М.: ГЭОТАР - Медиа, 2009.

- 786 с.

171. Muller, E. Dichloromethane-degrading bacteria in the genomic age / E. Muller, F. Bringel, S. Vuilleumier // Research in microbiology. - 2011. - V. 162 (9). - P. 869-876.

172. Mechanistic perspective on bacterial metabolism of chlorinated methanes / L.P.A. Wackett, M.S.P. Logan, F A. Blocki, C. Baoli // Biodegradation. - 1992. - V. 3. - P. 19-36.

173. Lide, D R. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 89th Edition / D R. Lide. - CRC Press Taylor and Francis Group. LLC Boca Raton. FL, 2009. - 2914 p.

174. Ruiz, L.S. Counteracting nitrification problems in biotrickling filters at wtp lekkerkerk through modelling: Master of Science in Civil Engineering / L.S. Ruiz; Delft University of Technology. - Delft, 2013. - 198 p.

175. Booth, I.R. Regulation of Cytoplasmic pH in Bacteria. Microbiological Reviews / I.R. Booth // American Society for Microbiology. - 1985. - V. 49, № 4. - P. 359-378.

176. Экологическая палата России. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ecochamber.ru/actuality/611-liggett-dukat-my-stremimsya-k-bolshemu, свободный. - Загл. с экрана.

177. Андреева, Ю.Л. Ответственное природопользование и применение НДТ / Ю.Л. Андреева // Экология производства. - 2014. - №9. - С. 62-65.