Biofiltração
O que é ?
O fluxo de gás residual é passado por um leito de material orgânico (como turfa, urze, composto, madeira de raiz, casca de árvore, madeira macia e várias combinações) ou algum material inerte (como argila, carvão ativado e poliuretano). Aqui, é biologicamente oxidado por microorganismos de ocorrência natural em dióxido de carbono, água, sais inorgânicos e biomassa.
Figura 1. Esquema de um sistema de biofiltração
Os biofiltros podem ser divididos em:
An biofiltro fechado consiste em uma camada de material que suporta uma população microbiana adequada e colocada sob um sistema de distribuição que fornece o fluxo de gás residual contaminado ao filtro de maneira uniforme. O fluxo de gás é puxado para o filtro por ventiladores elétricos. O fluxo de gás é de cima para baixo ou vice-versa. O soprador, o sistema de ventilação e os materiais de construção do biofiltro devem minimizar os efeitos do gás residual corrosivo, excesso de condensado e poeira / lama.
A maioria dos biofiltros em operação são filtros de leito aberto, que são menos caros do que os biofiltros fechados, mas geralmente menos eficientes.
- Biofiltros abertos;
- Biofiltros fechados.
An biofiltro fechado consiste em uma camada de material que suporta uma população microbiana adequada e colocada sob um sistema de distribuição que fornece o fluxo de gás residual contaminado ao filtro de maneira uniforme. O fluxo de gás é puxado para o filtro por ventiladores elétricos. O fluxo de gás é de cima para baixo ou vice-versa. O soprador, o sistema de ventilação e os materiais de construção do biofiltro devem minimizar os efeitos do gás residual corrosivo, excesso de condensado e poeira / lama.
A maioria dos biofiltros em operação são filtros de leito aberto, que são menos caros do que os biofiltros fechados, mas geralmente menos eficientes.
Design, manutenção e eficiência
Os microrganismos são colocados em um leito fixo. A altura do material do filtro está entre 0.5 me 1.5 m, com um máximo de duas a três camadas. A carga específica do leito do filtro está entre 100 e 500 Nm3/ h por m2 da superfície do filtro.
Parâmetros como pH do meio de biofiltro, teor de umidade (umidade relativa do gás de cerca de 95% e mais é necessária) e temperaturas do gás de entrada afetam a capacidade de remoção de odores.
O equilíbrio da umidade é regulado por um umidificador ou purificador de gás pré-conectado, às vezes em combinação com um umedecimento do material do filtro. A umidade relativa do material do filtro deve ser inferior a 60% para evitar entupimento. O dispositivo de umedecimento precisa de proteção contra congelamento em regiões onde as temperaturas são substancialmente abaixo de 0 ° C.
Para aplicação em fluxos de gases residuais aquecidos (> 35 ºC), o resfriamento é necessário, seja pela mistura com ar ou pela introdução de um purificador de gás ou trocador de calor. A lavagem úmida pode ser aplicada como um pré-tratamento com o objetivo de diminuir o conteúdo excessivo de partículas, a concentração de odor de entrada e a quantidade de poluentes não adequados para biofiltração.
O tempo de residência para permitir uma redução efetiva depende da concentração de entrada. Como um guia aproximado, um tempo mínimo de residência de 30 sa 45 s deve ser almejado.
Para alguns compostos odoríferos (por exemplo, mercaptanos, H2S), eficiências de redução de 75% são mínimas. Usar um depurador e um biofiltro combinados pode aumentar o desempenho. Para outros compostos odoríferos, a eficiência de redução é um pouco menor. Pesquisas comparativas para eficiências de redução de odor entre depuradores e biofiltros mostram que os biofiltros alcançam eficiências mais altas.
Com biofiltros abertos, o material do filtro deve ser regularmente trabalhado e descartado de vez em quando. A canalização do gás residual pode ocorrer através do leito do filtro, diminuindo assim a eficiência do biofiltro.
A eficiência da biofiltração depende em grande medida da composição da corrente de gás residual. Além disso, mudanças repentinas nas condições do meio de biofiltro (por exemplo, temperatura) podem afetar adversamente o desempenho do sistema. Se os parâmetros mudam lentamente com o tempo, a mídia se acostuma e a eficiência permanece alta.
O resfriamento é necessário para aplicações com fluxos de ar quente (> 38 ° C). Isso pode ser realizado por uma mistura de ar externo, um purificador de água (de passagem única) ou um trocador de calor / condensador. O material de filtragem deve ser substituído periodicamente (a cada 0.5–5 anos), dependendo do tipo de material de embalagem e da composição dos gases.
Embora os biofiltros sejam estáticos em princípio e exijam pouca manutenção mecânica, a experiência mostra que a inspeção e o monitoramento regulares são necessários. A eficiência de redução pode ser excelente durante os primeiros anos, mas pode diminuir drasticamente em um curto período de tempo devido à falta de nutrientes, problemas com o equilíbrio de fluidos e / ou a deterioração do material do filtro.
O equilíbrio de umidade deve ser examinado cuidadosamente porque é fundamental para a operação precisa de biofiltros.
Parâmetros como pH do meio de biofiltro, teor de umidade (umidade relativa do gás de cerca de 95% e mais é necessária) e temperaturas do gás de entrada afetam a capacidade de remoção de odores.
O equilíbrio da umidade é regulado por um umidificador ou purificador de gás pré-conectado, às vezes em combinação com um umedecimento do material do filtro. A umidade relativa do material do filtro deve ser inferior a 60% para evitar entupimento. O dispositivo de umedecimento precisa de proteção contra congelamento em regiões onde as temperaturas são substancialmente abaixo de 0 ° C.
Para aplicação em fluxos de gases residuais aquecidos (> 35 ºC), o resfriamento é necessário, seja pela mistura com ar ou pela introdução de um purificador de gás ou trocador de calor. A lavagem úmida pode ser aplicada como um pré-tratamento com o objetivo de diminuir o conteúdo excessivo de partículas, a concentração de odor de entrada e a quantidade de poluentes não adequados para biofiltração.
O tempo de residência para permitir uma redução efetiva depende da concentração de entrada. Como um guia aproximado, um tempo mínimo de residência de 30 sa 45 s deve ser almejado.
Para alguns compostos odoríferos (por exemplo, mercaptanos, H2S), eficiências de redução de 75% são mínimas. Usar um depurador e um biofiltro combinados pode aumentar o desempenho. Para outros compostos odoríferos, a eficiência de redução é um pouco menor. Pesquisas comparativas para eficiências de redução de odor entre depuradores e biofiltros mostram que os biofiltros alcançam eficiências mais altas.
Com biofiltros abertos, o material do filtro deve ser regularmente trabalhado e descartado de vez em quando. A canalização do gás residual pode ocorrer através do leito do filtro, diminuindo assim a eficiência do biofiltro.
A eficiência da biofiltração depende em grande medida da composição da corrente de gás residual. Além disso, mudanças repentinas nas condições do meio de biofiltro (por exemplo, temperatura) podem afetar adversamente o desempenho do sistema. Se os parâmetros mudam lentamente com o tempo, a mídia se acostuma e a eficiência permanece alta.
O resfriamento é necessário para aplicações com fluxos de ar quente (> 38 ° C). Isso pode ser realizado por uma mistura de ar externo, um purificador de água (de passagem única) ou um trocador de calor / condensador. O material de filtragem deve ser substituído periodicamente (a cada 0.5–5 anos), dependendo do tipo de material de embalagem e da composição dos gases.
Embora os biofiltros sejam estáticos em princípio e exijam pouca manutenção mecânica, a experiência mostra que a inspeção e o monitoramento regulares são necessários. A eficiência de redução pode ser excelente durante os primeiros anos, mas pode diminuir drasticamente em um curto período de tempo devido à falta de nutrientes, problemas com o equilíbrio de fluidos e / ou a deterioração do material do filtro.
O equilíbrio de umidade deve ser examinado cuidadosamente porque é fundamental para a operação precisa de biofiltros.
Aplicabilidade
A biofiltração é adequada para baixas concentrações de poluentes que são facilmente solúveis em água. Normalmente não é adequado, entretanto, para gases residuais contendo muitos poluentes diferentes e / ou variáveis. Além disso, o metano não é diminuído, porque o tempo de residência necessário seria muito longo para as dimensões normais do filtro. A biofiltração é usada principalmente para grandes taxas de fluxo e baixas concentrações de solvente.
As áreas típicas de implementação são:
tabela 1 mostra os limites e restrições de aplicativos associados à biofiltração (adaptado de EIPPCB, 2016, Tabela 3.178).
Tabela 1. Limites e restrições de aplicativos associados à biofiltração.
As áreas típicas de implementação são:
- Estações de tratamento de águas residuais
- Instalações de compostagem
- Setor de Aromas
- Fundições
- Indústria Química
- Produção de plástico
- Indústria de Alimentos
- Indústria de processamento de carnes e peixes
tabela 1 mostra os limites e restrições de aplicativos associados à biofiltração (adaptado de EIPPCB, 2016, Tabela 3.178).
Tabela 1. Limites e restrições de aplicativos associados à biofiltração.
| Questão | Limites / Restrições |
|---|---|
| Fluxo de gás (Nm3/ h) | 100-200000 100-400 por m2 de superfície de filtro |
| Temperatura (° C) | 15-38 |
| Pressão (MPa) | Atmosférico |
| Queda de pressão (mbar) | 5-20 |
| Conteúdo de poeira, graxa e gordura | Pode causar entupimento; pré-tratamento é necessário |
| Concentração de odor (ouE/m3) | 20000-200000 |
| Condições climáticas | Geada, chuva e altas temperaturas ambientes afetam o material do filtro e diminuem a eficiência |
