Biofiltració
Què és?
El flux de gasos residuals es fa passar per un llit de material orgànic (com torba, bruc, compost, fusta d’arrel, escorça d’arbres, fusta tova i diverses combinacions) o algun material inert (com argila, carbó actiu i poliuretà). Aquí s’oxida biològicament per microorganismes d’origen natural en diòxid de carboni, aigua, sals inorgàniques i biomassa.
Figura 1. Esquema d’un sistema de biofiltració
Els biofiltres es poden dividir en:
An biofiltre tancat consisteix en una capa de material que suporta una població microbiana adequada i es col·loca sota un sistema de distribució que subministra el flux de gasos residuals contaminats al filtre de manera uniforme. Els corrents de gas són arrossegats al filtre pels ventiladors elèctrics. El flux de gas és de dalt a baix o viceversa. El bufador, el sistema de ventilació i els materials de construcció del biofiltre haurien de minimitzar els efectes dels residus corrosius, l'excés de condensat i la pols / fang.
La majoria dels biofiltres en funcionament són filtres de llit obert, que són menys costosos que els biofiltres tancats, però generalment són menys eficients.
- Biofiltres oberts;
- Biofiltres tancats.
An biofiltre tancat consisteix en una capa de material que suporta una població microbiana adequada i es col·loca sota un sistema de distribució que subministra el flux de gasos residuals contaminats al filtre de manera uniforme. Els corrents de gas són arrossegats al filtre pels ventiladors elèctrics. El flux de gas és de dalt a baix o viceversa. El bufador, el sistema de ventilació i els materials de construcció del biofiltre haurien de minimitzar els efectes dels residus corrosius, l'excés de condensat i la pols / fang.
La majoria dels biofiltres en funcionament són filtres de llit obert, que són menys costosos que els biofiltres tancats, però generalment són menys eficients.
Disseny, manteniment i eficiència
Els microorganismes estan tancats en un llit fix. L'alçada del material filtrant és d'entre 0.5 i 1.5 m, amb un màxim de dues a tres capes. La càrrega específica del llit filtrant és d'entre 100 i 500 Nm3/ h per m2 de superfície del filtre.
Paràmetres com el pH dels biofiltres, el contingut d’humitat (es requereix una humitat relativa del gas d’uns 95% i més) i les temperatures dels gasos d’entrada afecten la capacitat d’eliminació d’olors.
El balanç d'humitat està regulat per un humidificador preconnectat o un fregador de gas, de vegades en combinació amb una humitació del material filtrant. La humitat relativa del material del filtre ha de ser inferior al 60% per evitar l’obstrucció. El dispositiu d’humidificació necessita protecció contra la congelació a les regions on les temperatures són substancialment inferiors a 0 ° C.
Per aplicar-lo a escalfar corrents de gasos residuals (> 35 ºC), cal refredar-lo, ja sigui barrejant-lo amb l'aire o introduint un fregador de gas o un intercanviador de calor. El fregat humit es pot aplicar com a tractament previ amb l'objectiu de disminuir el contingut excessiu de partícules, la concentració d'olors d'entrada i la quantitat de contaminants no adequats per a la biofiltració.
El temps de residència per permetre una reducció efectiva depèn de la concentració d’entrada. Com a guia aproximada, s’hauria d’orientar un temps de residència mínim de 30 s a 45 s.
Per a alguns compostos olorosos (per exemple, mercaptans, H2S), les eficiències de reducció del 75% són mínimes. L'ús d'un fregador i un biofiltre en combinació pot augmentar el rendiment. Per a altres compostos olorosos, l’eficiència de reducció és una mica inferior. Les investigacions comparatives sobre eficiències de reducció d’olors entre fregadors i biofiltres mostren que els biofiltres aconsegueixen una eficiència més alta.
Amb els biofiltres oberts, el material filtrant s’ha de treballar regularment i eliminar de tant en tant. La canalització de gasos residuals es pot produir a través del llit filtrant, disminuint així l'eficiència del biofiltre.
L'eficiència de la biofiltració depèn en gran mesura de la composició del flux de gasos residuals. A més, els canvis sobtats en les condicions del medi biofiltrat (per exemple, la temperatura) poden afectar negativament el rendiment del sistema. Si els paràmetres canvien lentament amb el pas del temps, els mitjans s’acostumen i l’eficiència continua sent elevada.
El refredament és necessari per a aplicacions amb flux d'aire calent (> 38 ° C). Això es pot realitzar mitjançant una barreja d’aire exterior, un fregador d’aigua (de pas únic) o un condensador o bescanviador de calor. El material filtrant s’ha de substituir periòdicament (cada 0.5-5 anys), en funció del tipus de material d’embalatge i de la composició dels gasos.
Tot i que els biofiltres són estàtics en principi i requereixen poc manteniment mecànic, l’experiència demostra que són necessàries una inspecció i un seguiment periòdics. L'eficiència de reducció pot ser excel·lent durant els primers anys, però pot disminuir dràsticament en un curt període de temps a causa de la manca de nutrients, problemes amb l'equilibri de fluids i / o el deteriorament del material filtrant.
S'ha d'examinar acuradament el balanç d'humitat perquè és fonamental per al funcionament precís dels biofiltres.
Paràmetres com el pH dels biofiltres, el contingut d’humitat (es requereix una humitat relativa del gas d’uns 95% i més) i les temperatures dels gasos d’entrada afecten la capacitat d’eliminació d’olors.
El balanç d'humitat està regulat per un humidificador preconnectat o un fregador de gas, de vegades en combinació amb una humitació del material filtrant. La humitat relativa del material del filtre ha de ser inferior al 60% per evitar l’obstrucció. El dispositiu d’humidificació necessita protecció contra la congelació a les regions on les temperatures són substancialment inferiors a 0 ° C.
Per aplicar-lo a escalfar corrents de gasos residuals (> 35 ºC), cal refredar-lo, ja sigui barrejant-lo amb l'aire o introduint un fregador de gas o un intercanviador de calor. El fregat humit es pot aplicar com a tractament previ amb l'objectiu de disminuir el contingut excessiu de partícules, la concentració d'olors d'entrada i la quantitat de contaminants no adequats per a la biofiltració.
El temps de residència per permetre una reducció efectiva depèn de la concentració d’entrada. Com a guia aproximada, s’hauria d’orientar un temps de residència mínim de 30 s a 45 s.
Per a alguns compostos olorosos (per exemple, mercaptans, H2S), les eficiències de reducció del 75% són mínimes. L'ús d'un fregador i un biofiltre en combinació pot augmentar el rendiment. Per a altres compostos olorosos, l’eficiència de reducció és una mica inferior. Les investigacions comparatives sobre eficiències de reducció d’olors entre fregadors i biofiltres mostren que els biofiltres aconsegueixen una eficiència més alta.
Amb els biofiltres oberts, el material filtrant s’ha de treballar regularment i eliminar de tant en tant. La canalització de gasos residuals es pot produir a través del llit filtrant, disminuint així l'eficiència del biofiltre.
L'eficiència de la biofiltració depèn en gran mesura de la composició del flux de gasos residuals. A més, els canvis sobtats en les condicions del medi biofiltrat (per exemple, la temperatura) poden afectar negativament el rendiment del sistema. Si els paràmetres canvien lentament amb el pas del temps, els mitjans s’acostumen i l’eficiència continua sent elevada.
El refredament és necessari per a aplicacions amb flux d'aire calent (> 38 ° C). Això es pot realitzar mitjançant una barreja d’aire exterior, un fregador d’aigua (de pas únic) o un condensador o bescanviador de calor. El material filtrant s’ha de substituir periòdicament (cada 0.5-5 anys), en funció del tipus de material d’embalatge i de la composició dels gasos.
Tot i que els biofiltres són estàtics en principi i requereixen poc manteniment mecànic, l’experiència demostra que són necessàries una inspecció i un seguiment periòdics. L'eficiència de reducció pot ser excel·lent durant els primers anys, però pot disminuir dràsticament en un curt període de temps a causa de la manca de nutrients, problemes amb l'equilibri de fluids i / o el deteriorament del material filtrant.
S'ha d'examinar acuradament el balanç d'humitat perquè és fonamental per al funcionament precís dels biofiltres.
Aplicabilitat
La biofiltració s’adapta bé a baixes concentracions de contaminants fàcilment solubles a l’aigua. Normalment no és adequat per a gasos residuals que contenen molts contaminants diferents i / o canviants. A més, el metà no disminueix, ja que el temps de residència necessari seria massa llarg per a les dimensions normals del filtre. La biofiltració s’utilitza principalment per a cabals grans i baixes concentracions de dissolvents.
Les àrees típiques d’implementació són:
Taula 1 mostra els límits d’aplicació i les restriccions associades a la biofiltració (adaptat d’EIPPCB, 2016, taula 3.178).
Taula 1. Límits d’aplicació i restriccions associades a la biofiltració.
Les àrees típiques d’implementació són:
- Depuradores d'aigües residuals
- Instal·lacions de compostatge
- Indústria d'aromes
- Fundicions
- Indústria química
- Producció de plàstic
- Indústria alimentària
- Indústria transformadora de carn i peix
Taula 1 mostra els límits d’aplicació i les restriccions associades a la biofiltració (adaptat d’EIPPCB, 2016, taula 3.178).
Taula 1. Límits d’aplicació i restriccions associades a la biofiltració.
| Qüestió | Límits / restriccions |
|---|---|
| Cabal de gas (Nm3/ h) | 100-200000 100-400 per m2 de superfície filtrant |
| Temperatura (° C) | 15-38 |
| Pressió (MPa) | atmosfèric |
| Caiguda de pressió (mbar) | 5-20 |
| Contingut de pols, greixos i greixos | Pot causar embussos; cal un pretractament |
| Concentració d’olors (ouE/m3) | 20000-200000 |
| Condicions climàtiques | La gelada, la pluja i les altes temperatures ambientals afecten el material filtrant i disminueixen l’eficiència |
