ES2288511T3 - Proceso y aparato para la biofiltracion de compuestos organicos volatiles. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para la biofiltración de compuestos orgánicos volátiles (VOC) del tipo que comprende suministrar un efluente gaseoso contaminado a través del biofiltro (1), teniendo el biofiltro (1) una entrada (20), una salida (15) y un lecho del medio de filtro (3) que soporta los microorganismos, teniendo el lecho del medio de filtro (3) adicionalmente propiedades de retención de humedad y siendo dicho lecho del medio de filtro (3) adecuado para la absorción, oxidación microbiana y degradación de los VOC y dicho proceso incluye también suministrar líquido a través del lecho del medio de filtro (3) caracterizado porque el proceso comprende: suministrar un efluente gaseoso contaminado a la entrada del biofiltro (20) a una velocidad de procesamiento del biofiltro y retirar el gas filtrado a través de la salida (15) a la misma velocidad; recircular el efluente gaseoso contaminado dentro del biofiltro con lo que la velocidad a la que el gas pasa a través del medio de filtro (3) supera la velocidadde procesamiento del biofiltro en la entrada (20) y la salida (15), y en el que el gas en la entrada se diluye eficazmente dentro del biofiltro, y estimular electromagnéticamente el líquido que se suministra a través del lecho del medio de filtro (3)
Description
Proceso y aparato para la biofiltración de
compuestos orgánicos volátiles.
La presente invención se refiere a la
biofiltración de compuestos orgánicos volátiles (VOC). Un VOC puede
definirse como una especie orgánica, es decir, una que contiene
carbono e hidrógeno y posiblemente otros componentes tales como
nitrógeno, azufre o halógenos que se evapora fácilmente a
temperatura ambiente. El término VOC cubre un amplio intervalo de
clases químicas incluyendo hidrocarburos alifáticos, aromáticos y
clorados, alcoholes, cetonas, ácidos ésteres y aldehídos.
Estas especies contribuyen directa o
indirectamente a numerosos asuntos y cuestiones medioambientales,
dependiendo la naturaleza y extensión de las contribuciones de las
estructuras químicas de los compuestos individuales. Los principales
asuntos de preocupación son:
efectos sobre la salud humana y sobre los
ecosistemas naturales mediante toxicidad, carcinogenicidad y otros
efectos fisiológicos adversos;
formación de oxidantes fotoquímicos
troposféricos;
agotamiento de ozono estratosférico;
cambio climático global;
olor; y
formación de ozono a nivel de suelo.
Los VOC surgen de las actividades del hombre y
también de fuentes naturales. Las actividades que contribuyen a
elevar las concentraciones de VOC en el ambiente incluyen:
industrias de impresión y recubrimiento que usan
disolventes;
transporte de hidrocarburos, combustión y
almacenamiento de combustible;
gestión de vertederos de residuos, plantas de
tratamiento de agua;
industrias petroquímicas; y
fabricación farmacéutica.
Desde hace tiempo se ha reconocido que la
biofiltración es un método adecuado y eficaz respecto a costes para
destruir la emisión de VOC para regímenes de concentración de baja a
media. Las enseñanzas convencionales dictan que cuanto más tiempo
de residencia esté el gas en un biofiltro, mayores serán las
eficacias de retirada (Ottengraf S.P.P., J.J.P Meesters, A.H.C. van
der Oever, H.R. Rozema. Biological Elimination of Volatile
Xenobiotic. Compounds in Biofilters). Se recomienda un tiempo de
residencia típicamente de 60-90 segundos en el medio
de filtro. Esto generalmente va seguido de una cinética de retirada
de orden cero en la que se forma un gradiente de concentración en
el biofiltro con mayor concentración en la entrada y, de esta
manera, la retirada es mayor para un mayor tiempo de retención. Se
ha descubierto que los tiempos de retención mayores de
aproximadamente 90 segundos no son aplicables ya que el aire se
mueve tan lentamente a través del filtro que puede ocurrir
canalización. Adicionalmente, se hace muy poco económico puesto que
los tamaños de filtro deben aumentarse significativamente. La
bibliografía mantiene que la capacidad de eliminación de VOC para
biofiltros convencionales está en el intervalo de 10 a 40 g de
VOC/m^{3} medio/h.
La Memoria Descriptiva de Patente Británica Nº
2300824 y la Patente de Estados Unidos Nº 6.019.810 describe y
reivindica diversos materiales de relleno nuevos que tienen ventajas
considerables sobres los materiales de relleno usados hasta ahora.
Uno de los problemas principales que se identificó en estas memorias
descriptivas de patente era que dependiendo del tratamiento del
efluente, el nivel de contaminante producido puede variar
ampliamente. Los residuos industriales pueden variar ampliamente,
dependiendo de la condiciones de operación de la planta, de la
fuente del residuo. De esta manera, puede haber grandes variaciones
diarias en los niveles de VOC experimentados en plantas de
tratamiento de aguas residuales y en plantas industriales y
agrícolas. Otros factores, como se han descrito en estas memorias
descriptivas de esta patente, pueden afectar a los niveles de
contaminantes experimentados. Un problema principal es que si la
concentración media de entrada de VOC se usa en la especificación
de diseño, entonces el sistema puede no ser capaz de enfrentarse a
los niveles pico. Si, por el contrario, el sistema está diseñado
para picos de carga, entonces puede no producir un resultado óptimo
debido a la privación de nutrientes de los microorganismos dentro
del biofiltro a los niveles de VOC mucho menores. Un problema
adicional con el diseño para niveles de pico, es obviamente el
coste, puesto que el lecho de filtro y por consiguiente el
biofiltro deben ser mayores que lo requerido para condiciones
promedio. El sistema de estas Memorias Descriptivas de Patente se
dirige considerablemente hacia el aumento de la capacidad de un
biofiltro para manejar estas cargas variables.
Debe observarse que en la presente memoria
descriptiva, cuando se hace referencia a biofiltración, se refiere
también a sistemas de biolavado y que el primer término se usa para
describir ambos sistemas.
Debe observarse también que la expresión
"velocidad de procesamiento del biofiltro" se refiere a la
velocidad a la que el efluente gaseoso pasa a través de la entrada
y salida de gas, distinguiéndola de la "velocidad de
procesamiento del medio de filtro", que se refiere a la velocidad
a la que se hace pasar al efluente gaseoso a través del lecho del
medio de filtro real.
Los términos "relleno", "materiales de
relleno", "lecho del medio de filtro" y "medio de
conchas" como se usa en esta memoria descriptiva, pretenden
tener el mismo significado y se usan de forma intercambiable de
manera que aunque una referencia al medio de conchas puede usarse
como referencia específica a un tipo de medio, debe entenderse que
pueden usarse otros medios adecuados.
Como se ha mencionado anteriormente, uno de los
problemas y limitaciones de diseño principales, parece ser que si
la concentración de los VOC aumenta más allá de un cierto nivel,
entonces el sistema de biofiltración no parece ser capaz de retirar
cantidades suficientes y es necesario reducir el flujo de gas
aumentando de esta manera el tiempo de residencia o diluir el gas
que entra. Desafortunadamente, previamente, ambas corrientes han
conducido a un aumento del tamaño del biofiltro.
La patente de Estados Unidos Nº 4.421.534
describe una torre para retirar olores de gases que está provista
con un sistema de recirculación de gas. Las ventajas de la
recirculación de gas son que hace practicable el evitar torres
altas poco estéticas. Adicionalmente, el aumento de flujo de gas a
la torre conduce a una mayor turbulencia beneficiosa con una mayor
certeza de mantener abiertos todos los paso en el medio.
Un requisito obvio para un biofiltro eficaz es
que los microorganismos están presentes a densidades celulares
suficientes para degradar los niveles de contaminantes que entran en
el biofiltro. También una vez que se forma una biopelícula la
fracción de biomasa activa a biomasa total puede ser relativamente
pequeña. De aquí se deduce que cuanto más concentrados estén los
compuestos orgánicos en la corriente de aire, más biomasa se
formará.
Este es un problema con los biofiltros en
general, es decir, la necesidad de prevenir una acumulación excesiva
de biomasa debido a altas concentraciones de VOC. Las consecuencias
de la formación de biomasa son que puede provocar la obturación del
biofiltro y deteriorar la recirculación de agua. Las investigaciones
y estudios pilotos realizados por el solicitante han demostrado que
la contrapresión puede aumentar hasta cinco veces su valor original
a través de un lecho de medio obturado. Esto conduce a una
disminución de la eficacia del biofiltro y un aumento de la energía
necesaria para suministrar el efluente gaseoso a través del
biofiltro. Especialmente con un medio de filtro de partículas, los
microorganismos forman un puente sobre el hueco entre las
partículas y empiezan a ocurrir bloqueos. El crecimiento preferente
de bacterias filamentosas dentro de la biopelícula puede ser una de
las razones principales de que el medio de filtro se obture. Esto
provoca un aumento en la pérdida de presión sobre el lecho de
filtro y de esta manera el tratamiento de los contaminantes se
reduce significativamente, si no se detiene. Hay por lo tanto una
necesidad de un mecanismo preventivo que inhiba la proliferación de
biomasa excesiva mientras que no afecte a la viabilidad de los
microorganismos "deseados".
Otro problema bien conocido asociado con los
biofiltros es la insolubilidad relativa de los VOC en agua. Una
característica bien conocida de la biofiltración de contaminantes en
el aire es la necesidad de transferir el contaminante a la fase
acuosa antes de que ocurra la biodegradación.
La presente invención se refiere también a
promover una transferencia de masa más eficaz de los VOC hacia la
fase acuosa.
La inanición microbiana puede deberse también a
niveles de aire bajos en la entrada. La Memoria Descriptiva de
Patente Británica Nº 2300824 se dirige considerablemente a asegurar
que el sistema biológico se sembraba adecuadamente con bacterias y
que el cultivo sobreviviría durante periodos de inanición cuando las
concentraciones de VOC en la entrada caen.
Otro de los problemas principales con cualquier
sistema de biofiltración es la necesidad de mantener bajo el
consumo de energía. Eficazmente, esto significa que debe haber una
baja contrapresión generada en el material de relleno. Por lo
tanto, la elección correcta del material de relleno es vital.
Hay una necesidad de dichos sistemas para
manejar niveles altos y variables de gases contaminantes, en general
y en particular, a concentraciones altas y variables de VOC. La
presente invención se refiere a esto.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
proceso para la biofiltración de compuestos orgánicos volátiles
(VOC) del tipo que comprende suministrar un efluente gaseoso
contaminado a través de un biofiltro, teniendo el biofiltro una
entrada, una salida y un lecho del medio de filtro que soporta los
microorganismos, teniendo el lecho del medio de filtro propiedades
de retención de humedad y siendo dicho lecho del medio de filtro
adecuado para la absorción, oxidación microbiana y degradación de
los VOC y dicho proceso incluye también suministrar un líquido a
través del lecho del medio de filtro caracterizado porque el proceso
comprende:
suministrar el efluente gaseoso contaminado a la
entrada del biofiltro a una velocidad de procesamiento del
biofiltro y retirar el gas filtrado a través de la salida a la misma
velocidad;
recircular el efluente gaseoso contaminado
dentro del biofiltro con lo que la velocidad a la que el gas pasa a
través del medio de filtro supera la velocidad de procesamiento del
biofiltro en la entrada y en la salida y en el que el gas que entra
se diluye eficazmente dentro del biofiltro; y
estimular electromagnéticamente el líquido que
se suministra a través del lecho del medio de filtro.
Este proceso de recircular el aire dentro del
aparato del biofiltro tiene el efecto de potenciar
significativamente la eficacia de retirada de los VOC de efluentes
gaseosos contaminados sin un aumento significativo en los costes de
ejecución y mantenimiento de un aparto de acuerdo con esta
invención.
Esta recirculación novedosa del aire contaminado
da como resultado numerosas ventajas respecto a los sistemas de
eliminación tradicionales. Anteriormente, dichos sistemas no eran
muy eficaces para manejar aire contaminado en el que los niveles de
VOC varían con el tiempo. La recirculación usando este proceso da
como resultado una dilución aparente del efluente gaseoso entrante.
Por lo tanto, se minimizan los efectos de una concentración
variable de VOC y la retirada puede realizarse más eficazmente.
Tradicionalmente un sistema que trata con niveles de voc
ampliamente variables tendría que ser muy grande. Por consiguiente,
los costes de ejecución aumentarían significativamente. Un proceso
de recirculación anula la necesidad de un aparto muy costoso, de
esta manera los costes de ejecución y mantenimiento se reducen.
Es ventajoso que el lecho del medio de filtro se
mantenga húmedo puesto que la degradación de los voc por los
microorganismos se facilita en un entorno húmedo. Sin embargo, si
los niveles de VOC son bajos en el efluente gaseoso, esto puede
conducir a inanición microbiana como se ha indicado anteriormente.
La adición deliberada de VOC para mantener una biomasa viable,
mediante el líquido que se suministra a través del lecho del medio
de filtro asegura que los VOC se dispersan uniformemente dentro del
lecho del medio de filtro.
La retención de humedad es un problema principal
en cualquier sistema de biofiltración y esto se ha entendido desde
hace mucho tiempo usando un material en la formación del medio que
se adapte inherentemente para retener humedad. Desafortunadamente,
hay problemas consecuentes al usar dicho material. Por lo tanto, se
sabe cómo usar alguno de estos materiales calcáreos. Con un
material calcáreo, es esencial que se retenga suficiente humedad
dentro del medio para asegurar el crecimiento de bacterias en su
interior. Esto solo puede realizarse si el medio retiene suficiente
humedad y, hasta ahora, era necesario mezclarlo, por ejemplo, con
turba o, de hecho, pulverizarse continuamente. El uso de depósitos
líquidos supera este problema.
Es casi imposible enfatizar aún más la
importancia de la parte de retención de líquido de los elementos
calcáreos sobre el funcionamiento eficaz del sistema de
tratamientos de efluentes de acuerdo con la invención. Como se ha
mencionado anteriormente la retención de humedad con los biofiltros
tradicionales es de una gran importancia para satisfacer los
requisitos líquidos de la población microbiana. Ventajosamente, las
propiedades de retención de humedad de la presente invención
permiten también que la población microbiana permanezca viable
durante periodos prolongados de niveles de voc bajos o periodos en
los que no hay VOC entrando al filtro, proporcionando un depósito de
VOC disueltos para mantener los microbios.
En realizaciones adicionales, se controla la
concentración de VOC en la entrada y salida. Esta medida de los
niveles de VOC en la entrada y salida permite hacer una
determinación de la eficacia del proceso de biofiltración. Si los
niveles de salida de los VOC están por encima de los niveles
predeterminados pueden tomarse acciones para reducir estos niveles
por debajo del límite. En una realización preferida se controla la
concentración de voc en la salida de gas y cuando la concentración
supera un límite preestablecido se realiza recirculación. También,
como se ha indicado anteriormente, obviamente es deseable tener unos
costes de ejecución tan bajos como sea posible. Controlando el
contenido de VOC del gas en la entrada y en la salida, el proceso de
recirculación puede conectarse o desconectarse dependiendo de la
concentración de VOC. A altas concentraciones de VOC la
recirculación se conecta y a bajas concentraciones la recirculación
se desconecta.
En otra realización de acuerdo con la presente
invención la velocidad de procesamiento del biofiltro se determina
teniendo en cuenta el volumen del efluente gaseoso a procesar. El
volumen del efluente gaseoso a procesar puede variar ampliamente, y
como tal es deseable que la velocidad de procesamiento del biofiltro
se ajuste para hacer frente a los volúmenes variables de gases. Por
ejemplo, si el volumen de efluentes gaseosos producidos aumenta,
entonces puede ser
necesario aumentar la velocidad de procesamiento del biofiltro para hacer frente a este mayor volumen y viceversa.
necesario aumentar la velocidad de procesamiento del biofiltro para hacer frente a este mayor volumen y viceversa.
La velocidad a la que el aire contaminado viaja
a través del sistema es muy importante para mantener una retirada
constante y eficaz de los VOC. Si el gas viaja a una velocidad
demasiado alta, entonces los VOC no entran en contacto con el lecho
del medio de filtro durante un tiempo suficiente para efectuar una
retirada eficaz de los VOC. Si el gas viaja demasiado lentamente,
entonces pude ocurrir canalización y no se realiza el tratamiento
eficaz de todo el gas contaminado.
En otra realización, el número de veces que se
realiza la recirculación y por lo tanto, se consigue el
procesamiento del medio, depende de la contrapresión generada por
el medio de filtro.
Mantener la contrapresión a un bajo nivel es muy
importante para la eficacia energética del funcionamiento del
biofiltro. Cuando la contrapresión aumenta significativamente, la
potencia de salida aumenta considerablemente puesto que se necesita
más energía para hacer pasar el aire a través del medio de filtro.
De esta manera, para mantener un sistema energéticamente eficaz, se
controla la velocidad máxima a la que el aire se desplaza a través
del sistema y el número de veces que el aire se recircula, para
evitar una acumulación excesiva de contrapresión.
En una realización preferida, la concentración
de VOC en el aire de salida se controla y, cuando la concentración
de VOC supera un límite preestablecido, se realiza la
recirculación.
Los recuentos de unidades formadoras de colonia
de microbios en el lecho del medio de filtro tienen que mantenerse
a niveles que proporcionen una retirada eficaz de los VOC. El
proceso de recirculación se realiza y mantiene a un nivel que
preemite que los microorganismos permanezcan viables durante
periodos de tiempo cuando la concentración de VOC está a o por
debajo del nivel mínimo. De esta manera en una realización, cuando
los niveles de VOC en el gas de entrada son demasiado bajos, se
realiza la recirculación. Como alternativa en otra realización
cuando el nivel de entrada de los VOC cae por debajo de un límite
preestablecido para una cantidad de tiempo predeterminada, se
añaden VOC al lecho del medio de filtro. Tradicionalmente con
biofiltros y biolavadores pueden añadirse nutrientes para mantener
una biomasa viable durante periodos de inanición. Los microbios en
un biofiltro de acuerdo con la presente invención, sin embargo,
pueden permanecer viables durante hasta siete días después del
cierre completo del biofiltro utilizando los VOC residuales
disueltos en los depósitos de líquido. Cuando estos VOC disueltos
residuales se han agotado, se añaden VOC a niveles traza al medio de
filtro mediante, una realización, el sumidero y se recircula el
líquido o, en otra realización, suministrando el líquido con los
VOC disueltos a través del lecho del medio de filtro. De nuevo, esto
evita que los microorganismos perezcan debido a los bajos niveles
de VOC en el efluente gaseoso.
Otra característica importante del proceso de
acuerdo con la presente invención es la velocidad a la que el agua
pasa a través del sistema de biofiltración. Estos procesos de
biofiltros a diferencia de los tradicionales en los que el líquido
se proporciona únicamente para satisfacer los requisitos de humedad
de los microorganismos, la velocidad a la que el líquido pasa a
través del lecho del medio es importante para asegurar una capacidad
de eliminación de VOC eficaz del biofiltro. Esta velocidad es muy
alta cuando se compara con biofiltros tradicionales. Una alta
velocidad es ventajosa puesto que esto junto con una alta velocidad
de procesamiento del medio del gas que promueve una degradación
biológica más eficaz de los VOC disueltos. Sin embargo, la velocidad
puede variar de acuerdo con el nivel de los VOC que pasan a través
del biofiltro. A altos niveles de VOC la velocidad es mayor. A
bajos niveles de VOC no es necesario que la velocidad sea tan alta y
puede reducirse para conservar la potencia de salida de la bomba,
reduciendo de esta manera los costes de ejecución del biofiltro.
Por consiguiente, se proporciona un proceso para
la biofiltración de los VOC en el que la velocidad a la que el
líquido pasa a través del lecho del medio de filtros varía de
acuerdo con el nivel de VOC que pasa a través del lecho del medio
de filtro. Preferiblemente, la velocidad es entre 20 y 50 l/m^{3}
de medio por minuto e idealmente es de 30 l/m^{3} de medio por
minuto.
En una realización adicional la humectación se
consigue recirculando aquel sobre el relleno desde un sumidero de
almacenamiento.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
sistema de biofiltración para la retirada de los VOC de un efluente
gaseoso contaminado. El sistema es del tipo que comprende una
carcasa del biofiltro, una entrada de gas en la carcasa para
recibir el efluente gaseoso contaminado, una salida de gas para
suministrar el gas descontaminado desde el biofiltro, un medio de
filtro que lleva los microbios que comprende una pluralidad de
elementos dispuestos aleatoriamente de material calcáreo que tiene
una parte de retención de líquido, muchos de los cuales están
orientados para formar un depósito individual y que retiene líquido
dentro del relleno y un medio para humedecer el relleno
caracterizado porque los medios de recirculación de gas se
proporcionan para capturar parte del aire adyacente a la salida de
gas para volver a suministrarlo a la carcasa del biofiltro
adyacente a la entrada de gas y en el que los medios se proporcionan
también para estimulación electromagnética del líquido proporcionado
por el medio de humectación.
Idealmente, el medio de filtro tiene una
densidad volumétrica de menos de 900 g/litro, en algunos casos menor
de 600 g/litro, y de hecho en una realización tiene una densidad
volumétrica de aproximadamente 500 g/litro. Cuanto más ligero sea
el medio, menos problemas habrá con la integridad estructural de
cualquier columna del material de relleno, y también será mayor la
profundidad del material de relleno que puede conseguirse antes de
que la integridad estructural de los elementos se haga
importante.
En una realización particularmente ventajosa de
la invención, el medio de filtro son conchas usadas de marisco. Hay
enormes e imprevistas ventajas en el uso de conchas usadas de
marisco. En primer lugar, es un subproducto de diversas operaciones
alimentarias en las que se procesan ostras, buccinos, mejillones,
almejas en factorías que producen una gran cantidad de conchas
usadas que después tienen que desecharse, provocando contaminación.
En cualquier caso desechar dichas conchas es caro. Cualquier cosa
que retire la necesidad de gastar dinero en le vertido de las
conchas y que adicionalmente les haga valiosas es, obviamente,
extremadamente ventajoso. Durante mucho tiempo se ha apreciado que
las conchas usadas de marisco son una fuente principal de material
cálcico. Sería equivocado subestimar el problema de vertido
experimentado por muchos procesadores de marisco. Una ventaja
adicional del uso de conchas usadas es que tienen una forma
particularmente útil porque algunas de las conchas se romperán,
otras tendrán toda su integridad estructural, etc., de manera que el
lecho formado usando las conchas usadas será un lecho que asegurará
el flujo adecuado de gases y la retención adecuada proporcionando
un número suficiente de conchas que formaran depósitos líquidos
individuales. Se ha descubierto que las conchas de mejillones o,
más correctamente media concha, es particularmente ventajosa puesto
que hay una gran cantidad de conchas de mejillón disponibles
después del procesado en las fábricas. Es particularmente apropiado
usar dicha concha como si su uso en solitario no fuese eficaz,
aunque igualmente es necesario disponer de ellas en una base
regular. De esta manera, la materia prima para la preparación
inicial del relleno del sistema, junto con su reposición cuando la
concha usada ha pasado su vida útil, está disponible fácilmente y no
es caro. Además, las conchas de mejillón son particularmente
estructuralmente rígidas.
Idealmente, el material de concha es media
concha de mejillón y preferiblemente de la especie Mytilus
Edulis. Mytilus Edulis, que es fácilmente accesible, en la
práctica se ha descubierto que es particularmente útil como forma de
concha para usar en la presente invención.
En un sistema de biofiltración de acuerdo con la
invención, el relleno puede incluir uno o más materiales de relleno
adicionales. En muchos casos será ventajoso proporcionar diferentes
materiales como medio de filtro porque pueden añadirse a la
eficacia del tratamiento del efluente particularmente cuando es
probable que se traten efluentes gaseosos específicos en una base
regular. Sin embargo, el material calcáreo de acuerdo con la
presente invención y en particular, los elementos del material
calcáreo que tiene cada uno un parte de retención de líquido son
particularmente ventajosos para mezclar con otros medios en el
sentido de que estas partes de retención de líquido proporcionarán
también un medio para retener los otros medios en su sitio en el
lecho y asegurar que dichos otros medios no se van con el lavado o
se retiran de otra manera del lecho.
Algunos o todos los elementos pueden estar
formados a partir de material calcáreo molido mezclado con un agente
aglutinante. Si el material calcáreo molido se usa para hacer lo
que es efectivamente un elemento totalmente artificial para formar
el relleno, hay considerables ventajas. En primer lugar, el agente
aglutinante puede elegirse para proporcionar la degradación
correcta del material calcáreo. Los elementos traza y aditivos
adecuados pueden combinarse también con le material calcáreo para
potenciar adicionalmente la eficacia del sistema. Adicionalmente,
debido a que se usa el agente aglutinante y se fabrica el medio, el
tamaño y forma correctos del medio puede elegirse para proporcionar
el sistema de filtración más eficaz.
De esta manera, el relleno elegido puede ser de
forma totalmente uniforme o puede proporcionarse con numerosas
formas diferentes para asegurar que hay un flujo adecuado de gas a
través del medio. También, el uso de diferentes formas puede
permitir la mezcla de otros materiales con el mismo y el medio puede
tener forma tal que asegura que dichos otros materiales de relleno
adicionales pueden retenerse dentro del medio. Los requisitos
estructurales para asegurar que dichos materiales de relleno
adicionales están soportados adecuadamente pueden conseguirse
fabricando los elementos con la forma óptima deseada. Las formas
pueden concebirse y diseñarse para asegurar, por ejemplo, en
condiciones en las que la evaporación podría ser un problema, que la
parte de retención de líquido está diseñada para tener una gran
capacidad y un área relativamente pequeña expuesta a condiciones
ambientales.
Preferiblemente, el agente aglutinante es
resistente a ácido. Se entenderá que los materiales aglutinantes
deben ser tales que aseguren que cuando se produzca la generación de
ácido dentro del sistema, los elementos no se degradarán y
provocarán que el relleno pierda su integridad estructural.
Idealmente, el agente aglutinante es queratina.
Este es un agente aglutinante particularmente adecuado para
combinación con el material calcáreo usado de acuerdo con la
invención.
Pueden usarse muchos materiales de relleno
adicionales tales como uno o más de brezo, nódulos de turba, carbono
activado, alúmina y medios plásticos. Se ha demostrado que el
brezo, los nódulos de turba, carbono activado, alúmina y medios
plásticos todos ellos tienen ventajas. Aunque en muchos casos
algunos de estos no pueden ser totalmente biodegradables, tienen
otras ventajas, por ejemplo, un material plástico, añade rigidez
estructural a la estructura y proporciona, si tiene la forma
adecuada, depósitos de líquido individuales adicionales.
Idealmente, el medio de humectación normalmente
comprende un pulverizador que funciona por gravedad. Obviamente es
muy útil asegurar que el relleno esté suficientemente húmedo. El
medio de humectación puede hacerse funcionar intermitentemente. A
esto ayuda el hecho de que el relleno de acuerdo con la presente
invención está formado por numerosos elementos dispuestos
aleatoriamente que tiene cada uno una parte de retención de líquido
que puede formar un depósito de líquido individual dependiendo de
la orientación del elemento dentro del relleno y por lo tanto, no
es necesario humedecer continuamente el relleno y esto conduce a
ahorros tanto operativos como de otro tipo. En muchos casos de
acuerdo con la invención el medio de humectación funciona
continuamente y, de hecho, puede conseguirse recirculando agua
sobre el relleno. Obviamente, en general es ventajoso humedecer el
relleno continuamente si puede reciclarse y recircularse el agua.
Muchos casos, el agua usada será el agua en su última vuelta en la
propia planta de tratamiento.
En una realización particularmente útil de la
invención, el sistema de biofiltración comprende un medio para
realizar la humectación en flujo co-corriente
respecto al flujo de la corriente de gas a través del relleno. La
ventaja de esto es que con el flujo co-corriente, la
reacción máxima con el material calcáreo tiene lugar en la parte
superior del lecho de relleno y de esta manera la cantidad máxima de
reacción química con los elementos de material calcáreo ocurre en
la parte superior del relleno y, de esta manera, según se deteriora
contribuye menos, por su deterioro, a la reducción general de la
rigidez estructural del relleno de lo que lo haría si el agua y el
gas estuvieran en contracorriente.
Una realización preferida de acuerdo con la
invención tiene un sistema de biofiltración para la retirada de los
VOC del efluente gaseoso contaminado del tipo que comprende una
carcasa del biofiltro, una entrada de gas en la carcasa para
recibir el aire contaminado, una salida de gas para suministrar el
aire descontaminado desde el biofiltro, un relleno que lleva las
bacterias que comprende una pluralidad de elementos dispuestos
aleatoriamente de material calcáreo que tiene una parte de retención
de líquido, muchos de los cuales están orientados para formar una
parte de retención del líquido individual dentro del relleno y un
medio para humedecer el relleno caracterizado porque se
proporcionan medios de circulación de gas para capturar parte del
aire adyacente a la salida de gas para volver a suministrarlo hacia
la carcasa de biofiltro adyacente a la entrada de gas y en el que
también se proporcionan medios para la estimulación electromagnética
de líquido proporcionado por el medio de humectación.
Preferiblemente, se proporciona un sistema de
biofiltración en el que el medio de humectación comprende un medio
de pulverización. Idealmente, el medio de humectación se consigue
recirculando agua sobre el relleno desde un sumidero de
almacenamiento.
Otro aspecto del sistema incorpora un lecho del
medio de filtro con una densidad volumétrica de menos de 900
g/litro. De acuerdo con otro aspecto, el material calcáreo es media
concha de mejillón que idealmente es la especie Mytilus
Edulis.
La invención se entenderá más claramente a
partir de la siguiente descripción de algunas realizaciones de la
misma, dadas a modo de ejemplo únicamente, con referencia en los
dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 es una vista en alzado esquemática
de un biofiltro de acuerdo con la invención,
La Figura 2 es una vista similar a la Figura 1
de otro biofiltro de acuerdo con la invención,
La Figura 3 es una vista de una parte de un
lecho de filtro que incorpora un material de relleno,
Las Figuras 4(a) a (c) ilustran otras
diversas formas de material de relleno de acuerdo con la invención,
y
Las Figuras 5 a 8 muestran los resultados de los
ensayos realizados.
Haciendo referencia a los dibujos e inicialmente
a la Figura 1, se ilustra un biofiltro, indicado de forma general
con el número de referencia 1. En este caso, el biofiltro 1 actúa
como lavador de gas y debe denominarse más apropiadamente
biolavador. El biofiltro 1 comprende una carcasa de biofiltro 2 que
contiene material de relleno 3 por debajo de un colector de gas
contaminante 4. La carcasa 2 tiene un sumidero de agua 5 y una
barra de rociado de agua 6 respectivamente por debajo y por encima
del material de relleno 3. El sumidero 5 está conectado por una
bomba de recirculación de agua 7 y una tubería 8 a la barra de
rociado 6. El sumidero 5 tiene una tubería de sobreflujo
convencional 9 y una tubería de drenaje 10 que incorpora una válvula
de drenaje 11. Se proporciona también una purga 12 en la tubería de
sobreflujo 9. Una tubería de acumulación de agua 13 suministra al
sumidero de agua 5 a través de la llave de paso de bola 14. Una
tubería de salida de gas 15 se monta en la parte superior de la
carcasa 2 y a su vez aloja una válvula 16 a la que se conecta una
tubería de recirculación 17 y un ventilador de recirculación 18 que
suministra a 19, una tubería de entrada de gas contaminante
principal 20 que después suministra a la carcasa del biofiltro 2 a
través de una entrada 21 por debajo del material de relleno 3. Un
detector de gas 34 está conectado a un controlador tal como un PC
programado 35 que se usa para controlar la válvula 16. Un
dispositivo de radiación electromagnética 36 se monta en el sumidero
de agua 5 y se conecta al PC 35.
Haciendo referencia ahora a la Figura 2, el
biofiltro 1 ilustrado es un biofiltro puro y las partes similares a
las descritas con referencia a la Figura 1 se identifican con los
mismos números de referencia. En esta realización la barra
rociadora 6 se suministra directamente desde una tubería de
suministro de agua principal 25 o cuando hay una cantidad
considerable de efluente líquido desde un suministro de efluente
líquido final. Esencialmente, se entenderá que, hablando
estrictamente, el bilfiltro 1 funciona sólo como biofiltro en la
Figura 2 y como un biolavador en la Figura 1, pero la diferencia es
relativamente pequeña y es conveniente hacer referencia a ambos como
biofiltros.
El relleno 3 comprende o al menos contiene un
material del tipo concha que tiene una densidad volumétrica de
menos de 900 g/litro, preferiblemente menos de 600 g/litro y
típicamente aproximadamente 500 g/litro. El material de tipo concha
en este caso es la concha usada de marisco, particularmente una
concha calcárea, especialmente conchas de mejillones de la especie
Mytilus Edulis. El relleno puede incluir uno o más materiales
de relleno adicionales. Los materiales de relleno adicionales
pueden incluir uno o más nódulos de turba, carbono activado,
alúmina o medios plásticos y similares. De hecho, puede usarse
cualquier material de relleno similar.
Haciendo referencia ahora específicamente a la
Figura 3 se ilustra una parte de un relleno de conchas de mejillón,
identificado por el número de referencia 30 y que muestra la
naturaleza aleatoria de la disposición.
Durante el uso, los elementos se removerán con
pala o se arrojarán o se cargarán a grosso modo de cualquier otra
manera en la carcasa de manera que se dispondrán de forma aleatoria
y no regular. Idealmente estos elementos no deben romperse. Los
elementos rotos en ocasiones pueden crear áreas dentro del lecho del
medio de filtro en las que el flujo de gas aumenta comparado con
otras áreas. Esto crea una presión diferencial a través del lecho
del medio de filtro dando como resultado una transferencia de masa
ineficaz de los VOC hacia la fase acuosa. La situación ideal es un
caudal de gas uniforme a través del lecho del medio de filtro.
Adicionalmente, esta disposición aleatoria
asegurará que algunos elementos caigan de una manera y otros de
otra. Por ejemplo, cuando los elementos son de forma de tipo concha,
sea la construcción artificial o natural, se amontonan entre sí, se
unen entre sí, quedan rectos del revés con la boca orientada hacia
abajo y no formando un deposito líquido etc. Dicha dispersión de
los elementos asegurará que el relleno tenga una estructura
suficientemente abierta para facilitar el paso de una corriente de
gas a su través.
El término de tipo concha, aunque
particularmente apto cuando se consideran conchas o de origen
marino, describe en general, aunque con términos poco precisos, la
construcción de tipo recipiente de boca abierta de los elementos de
tipo individuales que constituyen el relleno, hechos por el hombre o
de origen natural.
La Figura 4 ilustra diversos elementos de tipo
concha formados artificialmente, identificados por los números de
referencia 31, 32 y 33 respectivamente. Cada uno de estos elementos
de relleno 31, 32 y 33 pueden formarse por cualquier material
calcáreo adecuado y un aglutinante y pueden formarse por cualquier
técnica de moldeo y cualquier otra técnica de formación. El
elemento de relleno 31 es la construcción más sencilla, siendo
esencialmente una estructura de tipo platillo o concha, mientras
que el elemento de relleno 32 tiene una boca mucho más estrecha que
la del elemento de relleno 31. El elemento de relleno 33 muestra la
provisión de una superficie externa irregular que promoverá
adicionalmente la adherencia de humedad y material biológicamente
activo al mismo y proporcionará una mayor superficie disponible.
Se prevé que pueden usarse muchos aglutinantes
adecuados. Sería posible proporcionar un aglutinante que asegurara
que había suficiente calcio libre disponible para permitir que el
relleno se inocule con las bacterias mezcladas con alginato sódico,
por ejemplo. Un aglutinante particularmente adecuado es queratina.
Sin embargo, puede haber otros aglutinantes adecuados.
Durante el funcionamiento, el biofiltro 1 puede
funcionar de dos maneras, con y sin recirculación de gas
contaminante a través de la tubería de recirculación de gas 17.
Cómo funciona esto se describirá con más detalle a continuación.
Cuando la válvula 16 se usa para recircular los gases contaminados,
puede controlarse mediante un detector de gas, tal como el detector
de gas 30, en la entrada 21 adicionalmente aguas arriba o en la
tubería de salida de gas 15. El funcionamiento resultará más
evidente a partir de los siguientes ejemplos.
Hay numerosas condiciones que dictan cuándo
ocurrirá la recirculación del gas contaminante. Esto se describirá
con detalle a continuación. Durante el funcionamiento sin
recirculación, el biofiltro funcionará esencialmente como los
biofiltros tradicionales tal como se describe en la Solicitud de
Patente del solicitante Nº GB 2300824. En la práctica el gas
descontaminado que pasa a través de la salida se controla continua o
intermitentemente. Si la concentración de VOC en la tubería de
salida de gas 15 supera un límite preestablecido tal como el dictado
por las normas medioambientales para gases de escape, el proceso de
recirculación se conecta. Durante el funcionamiento normal, el gas
se extrae a través del biofiltro a una velocidad dentro de un
intervalo óptimo. Esto estará entre 100 a 300 m^{3} gas/m^{3}
de medio/hora. En una realización, la recirculación se efectúa
controlando la válvula 16 y permitiendo que una parte del gas a
recircular vuelva a entrar a la carcasa de biofiltro 2 mediante la
conexión 19 con la tubería de entrada 20. La recirculación se
efectúa de manera que el volumen de gas a través de la tubería de
salida 15 es aproximadamente igual al volumen de gas a través de la
tubería de entra 20. Cuando el gas recirculado entra en la tubería
de entrada 20, se consigue un efecto de dilución sobre el gas de
entrada puesto que el gas recirculado ya tiene un porcentaje de VOC
retirado. Como se ha mencionado anteriormente, el efecto de
dilución ayuda a anular la situación problemática anterior de
niveles de VOC variables.
En lo anterior se describe una situación que
responde a niveles de VOC variables cuando se efectúa la
recirculación. Otra situación es cuando el volumen del gas de
escape de la planta varía con el tiempo. Por ejemplo el volumen de
gases de escape producidos puede dar un pico en ciertos mementos de
la semana o de hecho en ciertos momentos del año. En este caso, el
volumen de gas que pasa a través del biofiltro debe aumentarse para
acomodarse al mayor volumen de los gases de escape. Dicho aumento
puede llevar a la velocidad de procesamiento del biofiltro por
enzima de una velocidad de procesamiento óptima máxima para una
retirada eficaz y óptima de los VOC. Por consiguiente, la eficacia
de retirada de los VOC caerá. Sin embargo, cuando se realiza la
recirculación, como se ha descrito anteriormente, incluso a esta
velocidad de procesamiento no óptima, el nivel de los VOC retirados
puede llevar los niveles en los gases de salida por debajo del
límite preestablecido.
Resumiendo, se prevé que el proceso de
recirculación permita la retirada de los VOC de plantas en las que,
en primer lugar, la concentración de VOC puede variar con el tiempo
y, en segundo lugar, donde el volumen de gases de escape de las
plantas puede variar también con el tiempo. La recirculación permite
también el tratamiento de gases de escape en los que las
concentraciones de VOC están por encima de aquellas que podrían
manejar los biofiltros convencionales. La recirculación provoca que
los gases entren en contacto con el lecho del medio de filtro un
mayor número de veces. Un volumen dado de gas recirculado tres veces
tendrá aproximadamente del 30 al 40% de los VOC retirados. Esto es
equivalente a biofiltros convencionales a estas concentraciones de
VOC y cargas de aire y un tiempo de residencia real de 96 a 110
segundos durante cada paso. El efecto acumulativo es conseguir
eficacias de retirada de VOC de aproximadamente el 80 al 95%.
Sin embargo, antes de describir los diversos
ejemplos, debe entenderse que el conocimiento del biofiltro
convencional dictará que recircular aire no será ventajoso en el
biotratamiento de los VOC. Se han descubierto ciertos fenómenos
inusuales que no se esperaba que sucedieran con biofiltros de
acuerdo con la invención. Cuando el biofiltro se cargaba de una
manera convencional en un intervalo de volúmenes de aire entre 100 a
300 m^{3} aire/m^{3} de medio/hora lo que representaba un
tiempo de retención de entre 36 y 12 segundos con aire muy
contaminado, es decir, con concentraciones de VOC del orden de 500
mg/m^{3} y mayores, se obtuvo una eficacia de retirada de
\sim30% consistentemente. Esto es lo contrario a los principios de
retirada normales, ya que según disminuía el tiempo de retención,
la retirada permaneció constante. De esta manera, aunque el flujo de
aire era de 100 m^{3} aire/m^{3} de medio/hora o 300 m^{3}
aire/m^{3} de medio/hora para estos VOC se mantuvo la misma
eficacia de retirada. Es difícil establecer con certeza por qué
sucede esto. De esta manera, mucho de lo que sigue es especulativo
y requiere análisis adicionales. Parece ser que con un material de
relleno de acuerdo con la presente invención hay una transferencia
de masa de contaminantes hacia la fase acuosa en lugar de un
gradiente de concentración a través del biofiltro. Habiendo
descubierto esto, se decidió después recircular el aire a través
del biofiltro. Con una entrada de aire de 100 m^{3} aire/m^{3}
de medio/hora, recirculando tres veces, teniendo una carga neta
eficaz de 300 m^{3} /m^{3} de medio/hora, se obtuvieron mayores
eficacias de retirada. Estas fueron de nuevo del orden del 30% en
cada paso del aire a través del biofiltro y por lo tanto con VOC
> 500 mg/m^{3}, la retirada de VOC total estaba a una tasa de
hasta el 90% de eficacia. Hasta donde se puede determinar, el gas
recirculante parece proporcionar una dilución eficaz neta del gas
de entrada en un factor de la proporción de recirculación, sin
embargo, esto no es una dilución en el sentido normal de la palabra
ya que el flujo volumétrico de entrada y salida del gas permanecen
iguales. En otras palabras, la velocidad de entrada y salida no se
ve afecta. En segundo lugar, el tratamiento del gas numerosas veces
parece conseguir retiradas cada vez equivalentes en la retirada en
biofiltros convencionales a estas concentraciones de VOC y cargas
de aire lo que aumenta significativamente la capacidad de retirada
por metro cúbico de medio.
Parece que hay un cambio radical de la dinámica
del flujo de aire que promueve la transferencia de masa de
compuestos insolubles y la degradación reiterativa. La transferencia
de masa de los VOC relativamente solubles se promueve también por
un aumento de la velocidad a la que pasa el agua a través del lecho
del medio de filtro. A mayores cargas de VOC esta velocidad puede
ser tan alta como 50 l/m^{3} de medio por minuto. Es importante
darse cuenta de que esta velocidad es muy alta comparada con los
procesos de biofiltro tradicionales.
Se prevé también que cuando los niveles de VOC
son bajos o nulos durante un periodo prolongado, se añaden
cantidades trazas de VOC al lecho del medio de filtro 3. En una
realización los VOC se disuelven por separado en el líquido dentro
del sumidero 5 y el líquido se recircula a través de una tubería de
recirculación 8 de manera que los VOC disueltos se suministran a
través del medio del lecho de filtro 3 mediante los medios de
humectación 6. En una realización alternativa cuando el líquido no
se recircula normalmente sino que en lugar de ello se suministra a
la carcasa del biofiltro 2 mediante un suministro principal (Figura
2) el líquido puede recircularse.
Numerosos ensayos del solicitante han demostrado
que la aplicación de radiación electromagnética al líquido de
recirculación tiene un efecto significativo para prevenir la
acumulación de biomasa y aumentar las propiedades de disolución del
líquido de recirculación. La radiación electromagnética parece
favorecer el crecimiento de ciertas especies bacterianas mientras
que inhibe el crecimiento de otras. La proliferación de bacterias
filamentosas, es decir, aquellas que pueden provocar la obturación
de los biofiltros, se inhibe por radicación electromagnética
produciendo una acumulación de biomasa sobre el medio de filtro que
puede conducir a obturación y, de esta manera, a una disminución en
la eficacia de retirada.
El primer ensayo realizado de acuerdo con la
invención se da a continuación en el que se observa bastante
claramente que debido a la naturaleza única del relleno, aumentar la
carga de flujo de aire por metro cúbico de medio hasta tres veces
de la carga de los biofiltros convencionales (y por lo tanto
disminuir el tiempo de retención) no hizo disminuir la retirada de
concentraciones relativamente altas de VOC. De esta manera cuando
tuvo lugar la recirculación la eficacia aumentó enormemente.
Ensayo Nº
1
- El flujo de aire a través de las columnas se
ajusta fundamentalmente a 150 m^{3} /h/ m^{3} de medio.
- La carga de disolvente total se ajustó a: >
500 mg/m^{3} en una proporción 1:1:1 de benceno:xileno:tolueno
(VOC relativamente insolubles).
- Las eficacias de retirada de disolvente total
durante un periodo de 2 semanas permanecieron al
35-40%.
- El flujo de aire a la columna se aumentó a
>300150 m^{3} /h/m^{3} de medio durante dos semanas. La
eficacia de retirada se redujo a menos del 25%.
- El flujo de aire volvió a ser posteriormente
de 280-300 m^{3}/h/m^{3} de medio.
- El porcentaje de retirada volvió a subir al
30-35%. Esto permaneció a esta tasa durante un
mes.
- Por lo tanto, la carga óptima máxima para una
aplicación de procesamiento de un único paso se estableció en
280-300 m^{3} /h/ m^{3} de medio.
- En este momento, el pH del agua de
recirculación permaneció por encima de 6 unidades de pH en todo
momento.
- Cuando se buscaron compuestos orgánicos, el
agua de recirculación mostró únicamente cantidades traza.
- Los datos de equilibrio de masa de eficacias
de uso y retirada de disolvente eran consistentes en este
periodo.
Los resultados de este ensayo se muestran en la
Figura 5.
El ensayo Nº 2 se realizó como se muestra a
continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
Ensayo Nº
2
Se equipó una línea de recirculación.
- El aire de entrada se ajustó a
100-125 m^{3} /h/ m^{3} de medio con un flujo de
salida del mismo volumen.
- La tubería de aire de recirculación se
controló mediante una válvula de aguja. La recirculación máxima
posible a través del sistema se descubrió que era de
300-400 m^{3}/h/ m^{3} a una proporción 1:3.
- De esta manera el aire de entrada se hizo
girar alrededor del sistema 3 veces con un tiempo de retención
nominal de 36-28 segundos y un tiempo de retención
eficaz de 108-85 segundos.
- La retirada media era entre
83-91% de las concentraciones de disolvente en la
entrada total.
- Los cálculos de equilibrio de masa de uso de
disolvente frente a concentraciones de entrada y salida estaban
dentro de un error experimental de < 10%.
- La diferencia de presión a través de las
conchas permaneció por debajo de 50 Pascales mostrando que no había
una acumulación excesiva de biomasa.
- El agua de recirculación mostró solamente
especies orgánicas en cantidades traza cuando se exploró por
GC-MS (cromatografía de gases - espectrofotometría
de masa).
- La actividad bacteriana sobre el medio de
conchas permaneció alta a 10^{7} unidades de formación de colonia
por gramo de material de medio.
Los resultados de este ensayo se muestran en la
Figura 6.
Con un procesamiento el equivalente de la carga
óptima para extracción máxima cuando se suministra aire altamente
contaminado a través del biofiltro la recirculación aumentó
drásticamente la extracción.
\vskip1.000000\baselineskip
Ensayo Nº
3
En el ensayo 3, (cuyos resultados gráficos se
muestran en la Figura 7), una Impresora Térmica a Color 8, que
funciona 16 horas al día, y 5 días a la semana, el aire se hizo
recircular tres veces y se consiguieron las velocidades de retirada
dadas en la tabla a continuación
Aparentemente, hay una retirada del
20-30% de VOC de alta concentración del orden de
1.000 a 5.000 mg/m^{3} en único paso a una alta carga de hasta
200-250 mg/m^{3} de medio/ h. Esto parece ser la
máxima retirada de VOC que puede conseguirse. Sin embargo,
recirculando eficazmente la retirada se aumenta en gran medida.
Parece que debe haber alguna cinética de retirada diferente
implicada tal como una cinética de primer orden en el sentido de
que se consigue una retirada del 20-30% en cada
ciclo de aire a través del filtro.
Haciendo referencia ahora a la Figura 8, el
cromatograma muestra de nuevo una eficacia de retirada de VOC
significativa de un biofiltro de acuerdo con esta invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Ensayo Nº
4
Se instalaron plantas piloto a escala de
laboratorio de acuerdo con la invención que incorporaban dos
columnas para tratar hasta 2.500 mg/m^{3} de VOC. Una columna
incorporaba un dispositivo para emitir radiación electromagnética
la otra era un control. Dicho dispositivo se describe en la
solicitud de patente CPT Nº WO 96/22831. Las comparaciones
demostraron algunos efectos notables.
los sistemas se reconfiguraron de manera que la
entrada de aire se recirculaba,
el aire se recirculaba a una proporción de 1:4
con un tiempo de retención total de aproximadamente 25 segundos,
xileno, benceno y tolueno se introdujeron a la
corriente de aire a concentraciones totales medias de 5.000
mg/m^{3} de aire,
las eficacias de retirada de las columnas a una
proporción de recirculación de 1:4 son:
| Control: | 80% |
| Estimulación electromagnética: | 87-91% |
al realizar el análisis microbiano tanto del
agua de recirculación como del medio de conchas resulta evidente que
hay diferentes poblaciones de bacterias presentes en los dos
biofiltros,
el dispositivo de radiación electromagnética
(EM) redujo los efectos de formación de lodo en el sumidero de agua
estimulada,
después de tres meses de funcionamiento el flujo
de aire a través del biofiltro de control se redujo
considerablemente mientras que el biofiltro que usaba la radiación
EM permaneció constante,
había poblaciones microbianas diferentes
presentes en los biofiltros, que se evidenció mediante un análisis
microbiológico del agua.
Claims (34)
1. Un proceso para la biofiltración de
compuestos orgánicos volátiles (VOC) del tipo que comprende
suministrar un efluente gaseoso contaminado a través del biofiltro
(1), teniendo el biofiltro (1) una entrada (20), una salida (15) y
un lecho del medio de filtro (3) que soporta los microorganismos,
teniendo el lecho del medio de filtro (3) adicionalmente propiedades
de retención de humedad y siendo dicho lecho del medio de filtro (3)
adecuado para la absorción, oxidación microbiana y degradación de
los VOC y dicho proceso incluye también suministrar líquido a través
del lecho del medio de filtro (3) caracterizado porque el
proceso comprende:
suministrar un efluente gaseoso contaminado a la
entrada del biofiltro (20) a una velocidad de procesamiento del
biofiltro y retirar el gas filtrado a través de la salida (15) a la
misma velocidad;
recircular el efluente gaseoso contaminado
dentro del biofiltro con lo que la velocidad a la que el gas pasa a
través del medio de filtro (3) supera la velocidad de procesamiento
del biofiltro en la entrada (20) y la salida (15), y en el que el
gas en la entrada se diluye eficazmente dentro del biofiltro, y
estimular electromagnéticamente el líquido que
se suministra a través del lecho del medio de filtro (3).
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
1, en el que la concentración de VOC en la salida (15) está
controlada.
3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 2
en el que la concentración de VOC en el aire de salida está
controlada y cuando la concentración de VOC supera un límite
pre-establecido, no se realiza recirculación.
4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1
ó 2, en el que la concentración de VOC en la entrada (20) está
controlada.
5. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la velocidad de procesamiento
del biofiltro se determina teniendo en cuenta el volumen de efluente
gaseoso a procesar.
6. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el número de veces que se
realiza la recirculación y por lo tanto se consigue el procesamiento
del medio, depende de la contrapresión generada por el medio de
filtro (3).
7. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la recirculación se realiza
cuando el nivel de VOC retirados por el biofiltro (1) no es
suficiente para mantener a los microorganismos dentro del lecho del
medio de filtro (3).
8. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad de medio de
filtro se elige teniendo en cuenta el funcionamiento óptimo por
debajo de una concentración base de VOC en la entrada elegida y en
el que el aire se recircula cuando la concentración supera la
concentración base elegida.
9. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cuando la concentración en la
entrada (20) de VOC está por debajo de un límite preestablecido
durante una cantidad de tiempo predeterminada, se añaden VOC al
lecho del medio de filtro (3).
10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
9, en el que los VOC se añaden al lecho del medio de filtro (3)
suministrando agua con VOC disueltos a través del lecho del medio de
filtro (3).
11. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que el líquido se suministra a
través del lecho del medio de filtro (3) a una velocidad de entre
20-30 l/m^{3} de medio/minuto.
12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
11 en el que la velocidad es de 30 l/m^{3} de medio/minuto.
13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
11 en el que la velocidad aumenta dependiendo de los niveles de VOC
que pasan a través del lecho del medio de filtro (3).
14. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en el que la humectación se consigue
recirculando el líquido sobre el relleno (3) desde un sumidero de
almacenamiento (5).
15. Un sistema de filtración por biofiltración
para la retirada de los VOC de efluentes gaseosos contaminados del
tipo que comprende una carcasa del biofiltro (1), una entrada de gas
(20) en la carcasa para recibir el efluente gaseoso contaminado, una
salida de gas (15) para suministrar el gas descontaminado desde el
biofiltro, un relleno que lleva los microbios (3) que comprende una
pluralidad de elementos dispuestos aleatoriamente de material
calcáreo que tiene una parte de retención de líquido, muchos de los
cuales están orientados para formar un depósito individual y de
retención de líquido dentro del relleno y un medio para humedecer el
relleno caracterizado porque los medios para la recirculación
de gas se proporcionan para capturar parte del gas adyacente a la
salida de gas (15) para suministrarlo de nuevo hacia la carcasa del
biofiltro adyacente a la entrada de gas (20) y en el que los medios
se proporcionan también para la estimulación electromagnética del
líquido proporcionado por los medios de humectación.
16. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 15, en el que el medio de filtro (3) tiene una
densidad volumétrica de menos de 900 g/litro.
17. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 15 ó 16, en el que el medio de filtro (3) tiene
una densidad volumétrica de menos de 600 g/litro.
18. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en el que el medio de
filtro (3) tiene una densidad volumétrica de aproximadamente 500
g/litro.
19. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en el que el medio de
filtro (3) son conchas usadas de marisco.
20. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 19, en el que el material de concha es media
concha de mejillón (30).
21. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 20, en el que la concha de mejillón es de la
especie Mytilus Edulis.
22. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21, en el que al menos
algunos de los elementos están formados por material calcáreo molido
mezclado con un agente aglutinante.
23. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 22, en el que el agente aglutinante es resistente
a ácido.
24. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 23, en el que el agente aglutinante es
queratina.
25. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 24, en el que el relleno
incluye uno o más materiales de relleno adicionales.
26. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 25, en el que el material de relleno adicional
incluye uno o más de: brezo, nódulos de turba, carbono activado,
alúmina y medios plásticos.
27. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 15, en el que el medio de humectación comprende un
medio de pulverización (6).
28. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 27, en el que el medio de
humectación funciona intermitentemente.
29. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 27, en el que el medio de
humectación funciona sustancialmente continuamente.
30. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 29, en el que la humectación
se consigue haciendo recircular el líquido sobre el relleno desde un
sumidero de almacenamiento (5).
31. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 15 a 31, que comprende medios
para realizar la humectación en flujo co-corriente
respecto al flujo de la corriente de gas a través del relleno.
32. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
las reivindicaciones 15 a 31, que comprende medios para suministrar
el líquido, que se han proporcionado mediante el medio de
humectación a través del medio del lecho de filtro (3) a una
velocidad de entre 20 a 50 l/m^{3} de medio/minuto.
33. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 32, que comprende medios para suministrar el
líquido a una velocidad de 30 l/m^{3} de medio/minuto.
34. Un sistema de biofiltración de acuerdo con
la reivindicación 32, que comprende medios para suministrar el
líquido a una velocidad que depende de los niveles de VOC que pasan
a través del lecho del medio de filtro (3).
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