The use of peat granules in a fluidized bed bioreactor

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Abstract

This study describes the particle characteristics and fluidized hydrodynamics of peat granules. Peat granules, moistened with water, are a potential packing material in a gas–solid fluidized bed bioreactor used for treating air pollution. Information on the fluidization of wet peat granules is lacking. In order to advance this new type of bioreactor and to scale up its design for industrial use, fluidization studies of suitable packing material are required. Using abiotic experiments, three sizes of peat granules have been fluidized with air and fluidization characteristics were observed at different superficial gas velocities. Relative to other biomass particles, peat granules have a high particle density and sphericity, which contributes to favourable fluidization behaviour, without gas channelling. Fluidization experiments demonstrate that as the mean size of peat particles increased, minimum fluidization velocity increased. Increasing the moisture content of the peat granules resulted in a transition from bubbling bed fluidization to poor fluidization behaviour. Other types of moist biomass particles such as sawdust are difficult to fluidize and typically exhibit Geldart group C behaviour. In contrast, it was observed that wet peat granules could be fluidized in a bubbling bed regime, typical of group B particles.

Abstract

Cette étude décrit les caractéristiques des particules et l'hydrodynamique fluidisée des granules de tourbe. Les granules de tourbe, humidifiées avec de l'eau, représentent un matériau de garniture potentiel pour un bioréacteur à lit fluidisé gaz-solide utilisé pour traiter la pollution de l'air. On manque d'information sur la fluidisation des granules humides de tourbe. Afin de promouvoir ce nouveau type de bioréacteur et de mettre à l'échelle la conception pour l'utilisation industrielle, des études de fluidisation sur le matériau de garniture approprié sont nécessaires. En utilisant des expériences abiotiques, trois tailles de granules de tourbe ont été fluidisées avec de l'air et les caractéristiques de fluidisation ont été examinées pour différentes vélocités superficielles de gaz. Par rapport à d'autres particules de biomasse, les particules de tourbe ont une densité et une sphéricité élevées qui contribuent à un comportement favorable de fluidisation, sans formation de canaux de gaz. Les expérimentations de fluidisation démontrent qu'avec l'augmentation de la taille moyenne des particules de tourbe, la vélocité minimale de fluidisation augmente aussi. L'augmentation du contenu humide des granules de tourbe a entraîné une transition d'un lit fluidisé à bulles à un médiocre comportement de fluidisation. D'autres types de particules humides de biomasse tels que la sciure de bois sont difficiles à fluidiser et démontrent typiquement un comportement de groupe C Geldart. En contraste, on a observé que les granules humides de tourbe pouvaient être fluidisées dans un régime de lit fluidisé à bulles, ce qui est typique des particules de groupe B.

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