Estudio sobre la operación y modelado de un biofiltro para la eliminación de vapores de tolueno - Morales Ibarría, Marcia Guadalupe (Universidad Autónoma Metropolitana, 1999)
La biofiltración ha demostrado ser efectiva para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles. Sin embargo los biofiltros se han caracterizado por tener capacidades de eliminación bajas, lo cual ha limitado la aplicación de estos sistemas al tratamiento de efluentes gaseosos con bajas concentraciones de contaminantes. En este trabajo se estudia el comportamiento dinámico de un biofiltro que trata una corriente contaminada con tolueno analizando, a nivel proceso, las implicaciones tener sistemas con altas capacidades de eliminación y las acciones a tomar para mantenerlos operando en esas condiciones. Los resultados mostraron que se pueden obtener altas capacidades de eliminación (mayores de 190 g/m3/h) durante la puesta en marcha del biofiltro, o si a éste se le agrega una fuente de nitrógeno en caso de limitación por este elemento. El comportamiento dinámico del biofiltro mostró que sistemas con altas capacidades de eliminación evolucionan a sistemas con capacidades de remoción menores debido a la presencia de heterogeneidades en el soporte como resultado de la reducción en el contenido de agua del material de empaque. Para restablecer el nivel de humedad del soporte se realizaron homogeneizaciones del material de empaque las cuales consistieron de mezclado y recuperación del nivel de humedad. Estas acciones permitieron aumentar la cantidad de tolueno eliminado en aproximadamente un 240% con respecto a la que se obtendría si el biofiltro operara en un estado estacionario de baja eliminación (25 g/m3/h). Se logró determinar que el mayor efecto de la realización de las homogeneizaciones se debe a la recuperación del nivel del agua. Al ser el contenido de agua un aspecto primordial en la operación y mantenimiento de biofiltros con altas capacidades de eliminación se desarrolló un modelo matemático que permitió representar el decaimiento en la actividad del biofiltro como resultado de la variación del contenido de agua producida por una humedad relativa menor a la saturación o por una alta capacidad de eliminación. Este modelo muestra la evolución axial de la temperatura, la concentración de tolueno en la fase gaseosa, el contenido de agua del material de empaque y la humedad absoluta de la fase gaseosa. Las predicciones del modelo fueron comparadas con resultados experimentales sobre la evolución de la capacidad de eliminación del biofiltro y el contenido de agua del material de empaque. Adicionalmente, una contribución del trabajo es el planteamiento de balances de carbono, agua y calor para la evaluación del proceso de biofiltración. La información presentada es relevante ya que muestra que se pueden obtener sistemas con altas capacidades de eliminación en la medida que se proporcionen y mantengan las condiciones adecuadas para el desarrollo de los microorganismos. Indicando que existen grandes retos a nivel ingenieril en cuanto al diseño, control y optimización de reactores.