The influence of the gas flow rate during methane biofiltration on an inorganic packing material

Authors

  • Nikiema Josiane,

    1. Faculty of Engineering, Chemical Engineering Department, Université de Sherbrooke, 2500 Boulevard de l'Université, Sherbrooke, Quebec, Canada J1K 2R1
    Search for more papers by this author
  • Heitz Michèle

    Corresponding author
    1. Faculty of Engineering, Chemical Engineering Department, Université de Sherbrooke, 2500 Boulevard de l'Université, Sherbrooke, Quebec, Canada J1K 2R1
    • Faculty of Engineering, Chemical Engineering Department, Université de Sherbrooke, 2500 Boulevard de l'Université, Sherbrooke, Quebec, Canada J1K 2R1.
    Search for more papers by this author

Abstract

The influence of the gas flow rate (GFR), when varied between 1 and 5.5 L/min, on the conversion, the elimination capacity (EC) and the carbon dioxide production equation image, during the biofiltration of methane using a biofilter charged with an inorganic packing material, has been investigated. The methane concentrations considered for this purpose were selected from the operating range of 1300–12 000 ppmv. The experiments involved were conducted, using a nitrogen minimal salt nutrient solution, for the biofilter periodic irrigation, in which the nitrogen concentration was maintained at 0.75 g/L, and the phosphorus concentration was of 0.3 or 1.5 g/L.

The results obtained from this study have confirmed the view that the GFR is a important parameter, the optimum values found, leading to methane conversions of ≥90%, being ≤2 L/min for inlet loads ≤55 g/m3/h. Based on this result, it was then established that the maximum volumetric load (VL) of methane in the biofilter must be estimated at around 0.075 m3 (methane)/m3 (biofilter)/h, that is, 6.8 m3 (polluted gas)/m3 (biofilter)/h. In addition, when the GFR is selected between 1 and 4.2 L/min, it has an influence on the EC. However, the GFR does not affect the equation image within the biofilter. It has also been established that the high phosphorus level (i.e., 1.5 g/L), present in the nutrient solution, is to be preferred in the biofilter.

Abstract

Lors de la biofiltration du méthane utilisant un biofiltre garni avec un matériau inorganique, l'influence du débit de la phase gazeuse, lorsque varié entre 1 et 5.5 L/min, sur la conversion, la capacité d'élimination ainsi que la production de dioxyde de carbone a été étudiée. Les concentrations de méthane ont été sélectionnées dans la gamme opératoire de 1300 et 12000 ppmv. Lors de ces expériences, une solution nutritive de type «Nitrogen Minimal Salt» (NMS), dans laquelle la concentration d'azote était maintenue à 0.75 g/L et celle de phosphore à 0.3 ou 1.5 g/L, a été utilisée pour l'irrigation périodique du biofiltre.

Les résultats obtenus de cette étude confirment que le débit du gaz pollué est un paramètre de grande importance. Les valeurs de débit gazeux ≤2 L/min ont été identifiées comme celles permettant d'atteindre des conversions de méthane ≥90% pour des charges de méthane à l'entrée du biofiltre ≤55 g/m3/h. S'appuyant sur ces résultats, iJ a été déduit que la charge volumétrique maximale de méthane se situe autour de 0.075 m3 (méthane)/m3 (biofilter)/h, soit 6.8 m3 (gaz pollué)/m3 (biofiltre)/h. De plus, lorsque le débit gazeux est compris entre 1 et 4.2 L/min, il a une influence sur la capacité d'élimination. Néanmoins, le débit des gaz pollués n'influence pas la production de dioxyde de carbone dans le biofiltre. Il a également été prouvé qu'une concentration de phosphore dans la solution nutritive autour de 1.5 g/L est préférable à celle de 0.3 g/L, pour les conditions opératoires utilisées dans cette étude.

Ancillary