Александр Юрьевич Брюханов, доктор технических наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник
Санкт-Петербург
Alexander Yu. Briukhanov, Dr.Sc.(Eng.), corresponding member of the Russian Academy of Sciences, chief researcher
St. Petersburg
Эдуард Вадимович Васильев, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
Санкт-Петербург
Eduard V. Vasilev, Ph.D.(Eng.), leading researcher
St. Petersburg
Семен Алексеевич Егоров, ведущий инженер
Санкт-Петербург
Semen A. Egorov, lead engineer
St. Petersburg
С повышением спроса на продовольственную продукцию и ростом объемов сельскохозяйственного производства увеличивается количество образуемых отходов и побочных продуктов, в том числе в отраслях животноводства. К способам утилизации побочных продуктов животноводства относится интенсивная переработка в установках различного типа, в том числе с применением процессов биодеструкции. Однако данный процесс связан с активным образованием выбросов углекислого газа, метана, закиси азота, аммиака. Для предотвращения негативного воздействия на окружающую среду предлагается внедрить систему очистки газовоздушных выбросов в линию переработки побочных продуктов животноводства. (Цель исследования) Разработать систему очистки выбросов климатически активных газов, в частности, аммиака, образующихся при интенсивной переработке биотехнологическим методом побочных продуктов животноводства. (Материалы и методы) С учетом свойств основных загрязняющих веществ определили возможные методы их удаления из выбросов. К таким методам относится сухая, мокрая, конденсационная и биологическая очистка. Наиболее оптимальным и эффективным выбран способ биоочистки. (Результаты и обсуждение) Разработали техническое решение для очистки газовоздушных выбросов в биофильтре с полимерным и органическим наполнителем. Предусмотрена цифровая система контроля и управления рабочим процессом. Особенностью предложенной конструкции является применение сменных фильтрующих картриджей и активной системы орошения. (Выводы) Определили основные параметры образующихся выбросов и методы их очистки. Очистка выбросов с цифровой системой контроля и управления рабочим процессом осуществляется последовательно в кожухотрубчатом конденсаторе и биофильтре. Удельная поверхность охлаждения равна 1,09∙10–3 квадратного метра на 1 метр кубический, удельный расход хладагента – 0,7 литров на 1 кубический метр. Установлены оптимальные параметры среды при очистке в биофильтре: температура 30 градусов Цельсия, влажность 45-55 процентов, показатель активной кислотности 8-8,4 единиц, время нахождения в фильтрующем слое 15-30 секунд. Данные параметры обеспечивают высокую степень очистки по аммиаку при длительной эксплуатации биофильтра.
The rising demand for food products and subsequent increase in agricultural production leads to heightened quantities of waste and by-products, particularly within the livestock industry. Traditional methods of livestock by-product disposal encompass intensive processing, including biodestruction processes. However, these processes tend to generate significant emissions of climate-active gases such as carbon dioxide, methane, nitrous oxide, and ammonia. To mitigate environmental impacts, it is proposed to integrate an advanced gas-air emission purification system into the existing livestock by-product processing lines. (Research purpose) The objective is to develop a system for purifying emissions of climate-active gases, particularly ammonia, produced during the intensive biotechnological processing of livestock by-products. (Materials and methods) Based on the properties of the primary pollutants, possible methods for their removal from emissions were determined. Such methods include dry, wet, condensation, and biological treatment. The biopurification method was selected for its efficacy and optimal performance. (Results and discussion) As a technical solution, a sequential gas-air emission purification process was developed using biofilters equipped with a polymer carrier and organic substrates as fillers. The system is equipped with digital sensors for monitoring and controlling the operational workflow. A special feature of the proposed system design is the use of replaceable filter cartridges and an active irrigation system. (Conclusions) The research helped to identify main types, parameters and methods for purifying emissions of climate-active gases with a focus on ammonia. Emission purification with a digital workflow control system is carried out sequentially in a shell-and-tube condenser and a biofilter. The specific cooling surface is 1.09∙10–3 square meters per 1 cubic meter, the specifi c refrigerant consumption is 0.7 liters per 1 cubic meter. Optimal biofilter performance was attained at the temperature of 30 degrees Celsius, with 45-55 percent humidity, active acidity of 8-8.4 units, and residence time of 15-30 seconds in the filter layer. These conditions ensure a high degree of ammonia purification and long-term biofilter operation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.