Biofiltración
¿Qué es?
La corriente de gas residual pasa a través de un lecho de material orgánico (como turba, brezo, abono, raíz de madera, corteza de árbol, madera blanda y varias combinaciones) o algún material inerte (como arcilla, carbón activado y poliuretano). Aquí se oxida biológicamente por microorganismos naturales en dióxido de carbono, agua, sales inorgánicas y biomasa.
Figura 1. Esquema de un sistema de biofiltración
Los biofiltros se pueden dividir en:
An biofiltro cerrado consiste en una capa de material que soporta una población microbiana adecuada y se coloca debajo de un sistema de distribución que suministra la corriente de gas residual contaminado al filtro de manera uniforme. La corriente de gas se lleva al filtro mediante ventiladores eléctricos. El flujo de gas es de arriba hacia abajo o viceversa. El soplador, el sistema de ventilación y los materiales de construcción del biofiltro deben minimizar los efectos del gas residual corrosivo, el exceso de condensado y el polvo / lodo.
La mayoría de los biofiltros en funcionamiento son filtros de lecho abierto, que son menos costosos que los biofiltros cerrados pero generalmente menos eficientes.
- Biofiltros abiertos;
- Biofiltros cerrados.
An biofiltro cerrado consiste en una capa de material que soporta una población microbiana adecuada y se coloca debajo de un sistema de distribución que suministra la corriente de gas residual contaminado al filtro de manera uniforme. La corriente de gas se lleva al filtro mediante ventiladores eléctricos. El flujo de gas es de arriba hacia abajo o viceversa. El soplador, el sistema de ventilación y los materiales de construcción del biofiltro deben minimizar los efectos del gas residual corrosivo, el exceso de condensado y el polvo / lodo.
La mayoría de los biofiltros en funcionamiento son filtros de lecho abierto, que son menos costosos que los biofiltros cerrados pero generalmente menos eficientes.
Diseño, mantenimiento y eficiencia
Los microorganismos están encerrados en un lecho fijo. La altura del material filtrante está comprendida entre 0.5 my 1.5 m, con un máximo de dos a tres capas. La carga específica del lecho filtrante está entre 100 y 500 Nm.3/ h por m2 de la superficie del filtro.
Parámetros como el pH del medio de biofiltro, el contenido de humedad (se requiere una humedad relativa del gas de aproximadamente 95% y más) y las temperaturas del gas de entrada afectan la capacidad de eliminación de olores.
El balance de humedad es regulado por un humidificador o depurador de gas preconectado, a veces en combinación con una humectación del material del filtro. La humedad relativa del material del filtro debe estar por debajo del 60% para evitar obstrucciones. El dispositivo de humectación necesita protección contra la congelación en regiones donde las temperaturas están sustancialmente por debajo de 0 ° C.
Para su aplicación para calentar corrientes de gases residuales (> 35 ºC), es necesario enfriar, ya sea mezclando con aire o introduciendo un lavador de gases o intercambiador de calor. El lavado húmedo se puede aplicar como pretratamiento con el objetivo de disminuir el contenido excesivo de partículas, la concentración de olor a la entrada y la cantidad de contaminantes no aptos para la biofiltración.
El tiempo de residencia para permitir una eliminación eficaz depende de la concentración de entrada. Como una guía aproximada, se debe apuntar a un tiempo de residencia mínimo de 30 sa 45 s.
Para algunos compuestos olorosos (por ejemplo, mercaptanos, H2S), las eficiencias de reducción del 75% son mínimas. El uso de una depuradora y un biofiltro en combinación puede aumentar el rendimiento. Para otros compuestos olorosos, la eficiencia de eliminación es algo menor. La investigación comparativa de las eficiencias de eliminación de olores entre depuradores y biofiltros muestra que los biofiltros logran una mayor eficacia.
Con los biofiltros abiertos, el material del filtro debe procesarse regularmente y desecharse de vez en cuando. La canalización de los gases residuales puede ocurrir a través del lecho del filtro, disminuyendo así la eficiencia del biofiltro.
La eficacia de la biofiltración depende en gran medida de la composición de la corriente de gas residual. Además, los cambios repentinos en las condiciones del medio de biofiltro (por ejemplo, temperatura) pueden afectar negativamente el rendimiento del sistema. Si los parámetros cambian lentamente con el tiempo, los medios se acostumbrarán y la eficiencia seguirá siendo alta.
El enfriamiento es necesario para aplicaciones con flujos de aire caliente (> 38 ° C). Esto se puede realizar mediante una mezcla de aire exterior, un lavador de agua (de una sola pasada) o un intercambiador de calor / condensador. El material filtrante debe reemplazarse periódicamente (cada 0.5 a 5 años), según el tipo de material de embalaje y la composición de los gases.
Aunque los biofiltros son estáticos en principio y requieren poco mantenimiento mecánico, la experiencia muestra que son necesarios controles y inspecciones regulares. La eficiencia de reducción puede ser excelente durante los primeros años, pero puede disminuir drásticamente en un corto período de tiempo debido a la falta de nutrientes, problemas con el equilibrio de fluidos y / o el deterioro del material del filtro.
El balance de humedad debe examinarse cuidadosamente porque es fundamental para el funcionamiento preciso de los biofiltros.
Parámetros como el pH del medio de biofiltro, el contenido de humedad (se requiere una humedad relativa del gas de aproximadamente 95% y más) y las temperaturas del gas de entrada afectan la capacidad de eliminación de olores.
El balance de humedad es regulado por un humidificador o depurador de gas preconectado, a veces en combinación con una humectación del material del filtro. La humedad relativa del material del filtro debe estar por debajo del 60% para evitar obstrucciones. El dispositivo de humectación necesita protección contra la congelación en regiones donde las temperaturas están sustancialmente por debajo de 0 ° C.
Para su aplicación para calentar corrientes de gases residuales (> 35 ºC), es necesario enfriar, ya sea mezclando con aire o introduciendo un lavador de gases o intercambiador de calor. El lavado húmedo se puede aplicar como pretratamiento con el objetivo de disminuir el contenido excesivo de partículas, la concentración de olor a la entrada y la cantidad de contaminantes no aptos para la biofiltración.
El tiempo de residencia para permitir una eliminación eficaz depende de la concentración de entrada. Como una guía aproximada, se debe apuntar a un tiempo de residencia mínimo de 30 sa 45 s.
Para algunos compuestos olorosos (por ejemplo, mercaptanos, H2S), las eficiencias de reducción del 75% son mínimas. El uso de una depuradora y un biofiltro en combinación puede aumentar el rendimiento. Para otros compuestos olorosos, la eficiencia de eliminación es algo menor. La investigación comparativa de las eficiencias de eliminación de olores entre depuradores y biofiltros muestra que los biofiltros logran una mayor eficacia.
Con los biofiltros abiertos, el material del filtro debe procesarse regularmente y desecharse de vez en cuando. La canalización de los gases residuales puede ocurrir a través del lecho del filtro, disminuyendo así la eficiencia del biofiltro.
La eficacia de la biofiltración depende en gran medida de la composición de la corriente de gas residual. Además, los cambios repentinos en las condiciones del medio de biofiltro (por ejemplo, temperatura) pueden afectar negativamente el rendimiento del sistema. Si los parámetros cambian lentamente con el tiempo, los medios se acostumbrarán y la eficiencia seguirá siendo alta.
El enfriamiento es necesario para aplicaciones con flujos de aire caliente (> 38 ° C). Esto se puede realizar mediante una mezcla de aire exterior, un lavador de agua (de una sola pasada) o un intercambiador de calor / condensador. El material filtrante debe reemplazarse periódicamente (cada 0.5 a 5 años), según el tipo de material de embalaje y la composición de los gases.
Aunque los biofiltros son estáticos en principio y requieren poco mantenimiento mecánico, la experiencia muestra que son necesarios controles y inspecciones regulares. La eficiencia de reducción puede ser excelente durante los primeros años, pero puede disminuir drásticamente en un corto período de tiempo debido a la falta de nutrientes, problemas con el equilibrio de fluidos y / o el deterioro del material del filtro.
El balance de humedad debe examinarse cuidadosamente porque es fundamental para el funcionamiento preciso de los biofiltros.
Aplicabilidad
La biofiltración es adecuada para concentraciones bajas de contaminantes que son fácilmente solubles en agua. Sin embargo, normalmente no es adecuado para gases residuales que contienen muchos contaminantes diferentes y / o cambiantes. Además, el metano no se reduce, porque el tiempo de residencia necesario sería demasiado largo para las dimensiones normales del filtro. La biofiltración se utiliza principalmente para grandes caudales y bajas concentraciones de disolventes.
Las áreas típicas de implementación son:
Tabla 1 muestra los límites de aplicación y las restricciones asociadas con la biofiltración (adaptado de EIPPCB, 2016, Tabla 3.178).
Tabla 1. Límites de aplicación y restricciones asociadas con la biofiltración.
Las áreas típicas de implementación son:
- Plantas de tratamiento de aguas residuales
- Instalaciones de compostaje
- Industria de aromatizantes
- Fundiciones
- Industria química
- Producción de plástico
- Industria alimentaria
- Industria de procesamiento de carne y pescado
Tabla 1 muestra los límites de aplicación y las restricciones asociadas con la biofiltración (adaptado de EIPPCB, 2016, Tabla 3.178).
Tabla 1. Límites de aplicación y restricciones asociadas con la biofiltración.
| Inconveniente | Límites / Restricciones |
|---|---|
| Flujo de gas (Nm3/marido) | 100 - 200000 100-400 por m2 de superficie filtrante |
| Temperatura (° C) | 15 - 38 |
| Presión (MPa) | Atmosférico |
| Caída de presión (mbar) | 5 - 20 |
| Contenido de polvo, grasa y grasa | Puede causar obstrucciones; el pretratamiento es necesario |
| Concentración de olor (ouE/m3) | 20000 - 200000 |
| Condiciones climáticas | Las heladas, la lluvia y las altas temperaturas ambientales afectan el material del filtro y disminuyen la eficiencia. |
