Depuració d'emissions de composts orgànics volàtils a l'atmosfera mitjançant biofiltres percoladors. Estudia a escala de laboratori i la seua aplicació industrial.

Resumen

Els composts orgànics volàtils són un dels principals contaminants atmosfèrics, amb diversos efectes nocius sobre el medi ambient i molts d’ells, sobre la salut de les persones. L’activitat industrial representa un elevat percentatge de les emissions totals d’aquests composts, per tant, resulta necessària la seua reducció, i quan això no siga possible, el seu tractament mitjançant tecnologies econòmicament i ambientalment sostenibles. En aquest darrer sentit, els sistemes biològics de depuració representen una d’aquestes alternatives, com és el cas del biofiltre percolador. Aquest treball de tesi doctoral està dirigit amb l’objectiu principal d’estudiar la viabilitat del biofiltre percolador en la depuració d’emissions industrials de composts orgànics volàtils i la seua transferència del laboratori a escala industrial. Per a dur a terme aquesta transferència, el treball s’ha realitzat en tres fases: estudi a escala de laboratori, a escala pilot i, finalment, a escala industrial. Al laboratori es va estudiar el rendiment del biofiltre percolador en funció dels principals paràmetres d’operació com són la càrrega volumètrica de contaminant, el temps de residència, el tipus de rebliment utilitzat, el règim de reg de líquid de recirculació i la font de nitrogen utilitzada en la dissolució de nutrients, així com també s’estudiaren diferents tècniques per tal de controlar la pèrdua de pressió ocasionada per l’acumulació excessiva de biomassa sobre el llit de rebliment. Amb vistes a l’aplicació industrial de la tecnologia, els experiments al laboratori varen ser dissenyats tenint en compte les emissions dels tres sectors industrials seleccionats en aquest treball, la síntesi i processament de polímers, fabricació de mobles i el de la indústria flexogràfica. Per tant, els experiments es van realitzar utilitzant composicions model de contaminant dels sectors seleccionats, tant en condicions d’alimentació de contaminants contínua i constant com en condicions més variables per a simular els patrons d’emissió industrial. Addicionalment, en la simulació d’emissions industrials es van utilitzar filtres de carbó activat precedint el biofiltre percolador per tal d’amortir les concentracions oscil•lants de contaminant, operant el bioreactor sota condicions més estables. Es varen determinar les càrregues volumètriques de contaminant màximes i temps de residència mínims que reduïren el volum del biofiltre percolador necessari per a complir amb els corresponents límits legals de cada sector estudiat. A escala pilot es va realitzar el tractament de les emissions de composts orgànics volàtils d’una empresa de fabricació de moble, amb unes emissions caracteritzades per un patró de concentració altament irregular. Els experiments desenvolupats en aquesta fase, van servir per a aplicar l’experiència adquirida al laboratori, tant pel que respecta als paràmetres d’operació com al funcionament del biofiltre percolador precedit d’un filtre de carbó activat. Es va avaluar el rendiment del bioreactor buscant aquelles condicions de càrrega volumètrica de contaminant màxima i temps de residència mínim que permeteren complir amb els requeriments legals fixats per la normativa. Els resultats obtinguts es varen utilitzar per a dissenyar el futur prototip industrial de biofiltre percolador per a depurar les emissions d’aquesta empresa. Finalment, a escala industrial es va estudiar el funcionament d’un biofiltre percolador de cinquanta metres cúbics de volum útil per a la depuració de les emissions procedents d’una empresa flexogràfica. En aquesta unitat es van aplicar els protocols d’operació avaluats a escala de laboratori i a escala pilot, i es van ajustar les condicions d’operació que permetien complir amb la normativa legal d’emissions de composts orgànics volàtils per part d’aquesta empresa. L’estudi es va desenvolupar durant un període de funcionament superior als dos anys, comprovant l’estabilitat i robustesa de la tecnologia, i així finalitzar el procés de transferència tecnològica del laboratori a l’escala industrial, tant del biofiltre percolador en sí com dels protocols d’operació utilitzats.