MALOS OLORES EN PLANTAS DE TRATAMIENTO DE

MALOS OLORES EN PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: SU CONTROL
A TRAVÉS DE PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS
Juan Manuel Morgan Sagastume*, Sergio Revah Moiseev** y Adalberto Noyola Robles*
*Coordinación de Bioprocesos Ambientales, Instituto de Ingeniería, UNAM, Apdo.Postal 70-472; 04510, Ciudad
Universitaria, Coyoacan, México D.F., México. FAX (5) 616-21-64 *E-mail: [email protected].
**Departamento de Procesos e Hidráulica de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. Tel. 7244648,
Fax: 7244900, e-mail: [email protected].
RESUMEN
Uno de los problemas más importantes o tal vez el más importante relacionado con el rechazo de la población
a la instalación de plantas de tratamiento de aguas residuales es la generación de olores. Es por ello que el
conocimiento de las fuentes de olores y de las tecnologías existentes para su control adquieren suma
importancia para proponer soluciones y facilitar la instalación de estos sistemas de tratamiento básico.
En el trabajo se presenta una revisión bibliográfica sobre el tratamiento de gases asociado con malos olores en
plantas de tratamiento de aguas residuales a través de procesos biotecnológicos. Se describen las
características técnicas más importantes de los biofiltros, biolavadores y biofiltros de lecho escurrido, así
como costos comparativos, ventajas y desventajas. El artículo finaliza al puntualizar las tendencias de
investigación y desarrollo en este campo.
Palabras clave: Olores, gases, biofiltración, tratamiento de aguas residuales, H2 S
INTRODUCCIÓN
Sin duda alguna, las plantas de tratamiento de aguas residuales son herramientas tecnológicas muy
importantes para coadyuvar en la preservación del medio ambiente, en el reúso del agua y al control de
enfermedades, particularmente las gastrointestinales, por lo que favorecer su instalación en todo el territorio
nacional es altamente conveniente como parte de acciones de saneamiento básico en la población. Sin
embargo, uno de los principales problemas asociados con las plantas de tratamiento de aguas residuales y que
en algunos casos ha sido determinante para clausurar o evitar su instalación es la generación de malos olores.
La fuente de malos olores en plantas de tratamiento está asociada con la generación y tratamiento de residuos
sólidos como el lodo biológico o químico así como con el manejo del agua residual misma y con la
degradación de la materia orgánica dentro de la planta de tratamiento. El manejo y control de olores en las
plantas de tratamiento de aguas residuales ha adquirido gran importancia debido al crecimiento de la
población, a la multiplicación de las plantas de tratamiento en el ámbito nacional y a su cercanía con
residencias y centros de población.
Una de los compuestos que contribuye en gran medida a la generación de malos olores es el sulfuro de
hidrógeno (H2 S) que es un producto natural de la descomposición anaerobia de la materia orgánica, muy
frecuentemente encontrado en drenajes y en plantas de tratamiento de aguas residuales y de lodos de desecho.
Para el tratamiento de malos olores existen tecnologías de tipo fisicoquímico y biotecnológico. Sin embargo,
es claro que si se sigue y favorece una política nacional para proteger el medio ambiente basada en principios
de sustentabilidad, se verán favorecidos los procesos biotecnológicos sobre los fisicoquímicos debido a su
bajo costo de operación, al bajo requerimiento de insumos (energía y reactivos), a la baja producción de
desechos y a su alta eficacia de tratamiento.
GENERACIÓN DE OLORES EN DRENAJES Y PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES
Toda planta de tratamiento mal diseñada y/o mal operada, sea de tipo fisicoquímico o biológica, de tipo
aerobio o anaerobio, es susceptible de generar malos olores. Sin embargo, debido al metabolismo de ciertas
bacterias anaerobias (sulfatoreductoras), el medio anaerobio es el más propenso a presentar malos olores,
sobre todo cuando en el agua residual existen altas concentraciones de sulfatos y sulfuros.
Como causas generales de la generación de olores en plantas de tratamiento se pueden enumerar las
siguientes:
•
•
•
Mal diseño de la planta de tratamiento como por ejemplo la especificación de un tamaño de planta no
adecuado al caudal y carga orgánica manejada, turbulencias de las aguas en las estructuras de entrada,
áreas descubiertas, etc.
Deficiencias en la operación de la planta de tratamiento como por ejemplo acumulación de materia
orgánica fresca en el tratamiento preliminar de la planta, almacenamiento de lodos en forma inadecuada,
acidificación de reactores en el caso de sistemas anaerobios, etc.
En el caso del efluente de una planta de tratamiento anaerobia, por sus condiciones de pH y posible
turbulencia generada en el momento de ser descargado el efluente, es posible el desprendimiento de H2 S
disuelto en el agua tratada.
Aunque algunas causas de la generación de malos olores pueden ser evitadas en el diseño, otras por la
naturaleza misma del tratamiento y del agua residual, son difícilmente controlables si no se considera un
sistema de control de malos olores. El control de malos olores en una planta de tratamiento de aguas
residuales hace viable su instalación prácticamente en cualquier lugar pues es ésto, junto con el ruido y la
contaminación visual en menor grado, uno de los problemas más importantes asociados con el rechazo de la
población a estos sistemas de saneamiento básico. En la Figura 1 se muestra un esquema de una planta de
tratamiento de agua donde se señalan las posibles fuentes de mal olor y su tratamiento.
En el caso particular de las plantas de tratamiento anaerobias que tratan aguas residuales con compuestos de
azufre oxidados como el tiosulfato, sulfito o sulfatos tienden a reducirlos a sulfuro. Estos tipos de aguas
residuales son producidos por la industria petroquímica, la del procesamiento fotográfico, la del papel y la de
los ingenios azucareros. Hay una gran necesidad de desarrollar tecnologías para remover el H2 S del agua
tratada debido a su alta toxicidad, propiedades corrosivas, mal olor y demanda de oxígeno (Janssen et al.,
1995).
Gas tratado
sin mal olor
Sistema de
tratamiento y
control olores
Malos olores generados
por estancamiento
del agua residual
Influente
de agua
residual
Olores
Olores
Efluente
Tratamiento
preliminar
Tratamiento
primario
Tratamiento
secundario
(aerobio)
Cárcamo de
bombeo/ecualización
de flujo
Tratamiento terciario
(desinfección)
Olores
Desecho de lodos
Tratamiento
de lodos biológicos
Lodo
digerido
Olores
Almacenamiento de
lodo digerido
Figura 1 Representación de una planta de tratamiento con sus posibles fuentes de malos olores.
Las concentraciones de H2 S manejadas en plantas de tratamiento puede variar considerablemente
dependiendo del tipo de planta y del tipo de agua residual que éstas traten. En este sentido, Rands et al.,
(1981) trabajaron con biofiltros a partir de composta con los cuales se daba tratamiento al gas con
concentraciones de H2 S entre 45 y 537 ppm. Estos autores reportan concentraciones hasta de 1000 ppm de
H2 S en el biogás producido por reactores anaerobios. Por otro lado, Pomeroy (1982) y Lang y Jager, (1992)
reportan concentraciones de H2 S entre 0.6 y 1 ppm y 0.1 a 0.3 ppm respectivamente, ambos en plantas de
tratamiento de aguas residuales municipales. En este mismo sentido, Webster et al., (1996) reportan
concentraciones de H2 S en una planta de tratamiento de aguas residuales municipales entre 1 y 10 ppm.
Otro compuesto asociado con malos olores es el Disulfuro de dimetilo. Cho et al.,(1991) trabajaron con este
compuesto con concentraciones entre 5 y 40 ppm al usar un biofiltro con turba como medio filtrante.
Otro compuesto presente en las plantas de tratamiento de aguas residuales y que contribuyen con los malos
olores es el Metilmercaptano el cual está presente con concentraciones alrededor de 26 ppm (Allen y Phatak,
1993).
COMPUESTOS QUE PRODUCEN MALOS OLORES.
Los compuestos volátiles responsables de los malos olores en drenajes y plantas de tratamiento son resultado
de la descomposición microbiológica de la materia orgánica contenida en el agua residual. Muchos de los
compuestos responsables de los malos olores son perceptibles a muy bajas concentraciones, del orden de
partes por billón.
Carlson y Leiser (1966) clasificaron los malos olores según las siguientes categorías:
a)
b)
c)
d)
Gases inorgánicos que incluyen al sulfuro de hidrógeno (H2 S) y al amoníaco (NH3 ).
Los ácidos como el acético, láctico y butírico
Los altamente tóxicos como el indole, skatole, fenoles y mercaptanos
Las aminas como la cadaverina y la putrescina.
Sin embargo, el H2 S es el constituyente más característico de los gases producidos en los sistemas anaerobios
y uno de los principales compuestos responsables de la generación de malos olores en plantas de tratamiento
de aguas residuales (Carlson y Leiser, 1966; Metcalf y Eddy, 1991; Cho et al., 1992; Allen y Phatak, 1993;
Fdz-Polanco et al., 1996; Martínez y Zamorano, 1996). Es por ello que gran cantidad de trabajos de
investigación para el control de olores en el mundo se refieren al tratamiento de H2 S.
Otros compuestos importantes presentes en plantas de tratamiento y que contribuyen a la generación de malos
olores son el sulfuro de carbonilo (COS), el disulfuro de carbono (CS2 ), mercaptanos de bajo peso molecular
(R-SH), tiofenos (C4 H4 S), sulfuro de dimetilo((CH3 )2 S), disulfuro de dimetilo ((CH3 )2 S2 ) y disulfuro de
trimetilo ((CH3 )2 S3 ) (Williams y Miller, 1992; Allen y Phatak, 1993). El H2 S posee un olor tal que
generalmente enmascara el olor de los compuestos organo sulfurados (Bhatia, 1978)
Las fuentes más importantes de H2 S en las plantas de tratamiento son el rompimiento de amino ácidos y de
otros compuestos orgánicos sulfurados así como la reducción de sulfatos y sulfitos.
SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE MALOS OLORES
Los sistemas de tratamiento para la eliminación de H2 S y en general para compuestos que generen malos
olores pueden ser clasificados como tratamientos fisicoquímicos o biológicos.
Dentro de los sistemas de tratamiento fisicoquímicos más importantes orientados al control de olores se
encuentran la absorción, la adsorción, la oxidación térmica, química o catalítica, la centrifugación que
eliminan partículas y/o aerosoles, la filtración y electrofiltración etc. Eventualmente, se han utilizado agentes
enmascaradores como son las fragancias de perfumes para ocultar un olor desagradable, pero obviamente,
esto tiene una aplicación muy limitada como sistema de tratamiento de gases.
Muchos investigadores coinciden en afirmar que los tratamientos fisicoquímicos son más costosos que los
biológicos y cuando se trata de gases con bajas concentraciones de compuestos que producen mal olor y altos
flujos de gas, esta diferencia se ve incrementada (Leson y Winner, 1991; Bohn, 1992; Utkin et al., 1992; Van
Groenestijn y Hesselink, 1993; Webster y Devinny, 1996; Chou y Huang, 1997; Leson y Smith, 1997 y Sorial
et al., 1997). Es por ello, básicamente que se favorecen los procesos biológicos sobre los procesos
fisicoquímicos.
Una de las ventajas más importantes de los tratamientos biológicos para el aire sobre los procesos
fisicoquímicos es que pueden llevarse a cabo a temperaturas del medio ambiente (10-40°C) y a presiones
atmosféricas. En general, las ventajas de los procesos biotecnológicos son que transforman los contaminantes
a sustancias no peligrosas sin acumulación de subproductos o desechos de difícil manejo, tienen costos de
operación bajos debido principalmente a las condiciones suaves de operación (T, P, pH, etc.) además de
poseer un balance energético adecuado (Revah y Noyola, 1996).
Para el tratamiento biológico de gases existen básicamente tres procesos de tratamiento, es decir, la
biofiltración, los biolavadores y los biofiltros percoladores que a continuación se describen.
BIOFILTRACIÓN
Uno de los procesos biotecnológicos más importantes aplicado para el tratamiento y control de malos olores
es la biofiltración. Este sistema se basa en la interacción del gas con un medio orgánico cuya actividad de
degradación proviene de los microorganismos que viven y se desarrollan en él. La suma de ambos se
denomina medio biológico filtrante, constituyente esencial del biofiltro.
Este sistema fue propuesto desde 1920 para tratar malos olores en plantas de tratamiento de aguas residuales
(Van Groenestijn y Hesselink, 1993) sin embargo una propuesta más formal fue hecha por Prues en 1940
según afirman Utkin et al., (1992).
El principal componente del biofiltro es el medio biológico filtrante donde los compuestos indeseables en el
aire, en primera instancia, son absorbidos y adsorbidos para poder ser degradados posteriormente por
microorganismos.
El gas es introducido a la cama a través de equipo rotatorio. El material de empaque del medio biológico
filtrante es una mezcla de materiales naturales con un área específica y espacios vacíos grandes. Este puede
ser composta, tierra o turba mezclada con un material abultante (partículas de poliestireno, madera, plumas,
hojarasca, piedras, etc.). El medio posee la superficie y los nutrientes necesarios para que en ella se desarrolle
una biopelícula de microorganismos que serán los responsables de la degradación de los compuestos
indeseables en el gas. Una fracción de espacios vacíos alto (producidos por el material abultante) favorece una
baja caída de presión del gas en la cama así como una adecuada oxigenación del filtro y distribución del flujo
de gas. En la Figura 2 se presenta una fotografía de una planta industrial para el tratamiento de olores con
base en biofiltración y en la Figura 3 un esquema de este proceso.
Los biofiltros han sido aplicados con éxito en el tratamiento de malos olores en plantas de tratamiento de
aguas residuales así como en plantas de compostaje (eliminación de H2 S). También han sido igualmente
exitosos en el tratamiento de compuestos como Amoníaco, Monóxido de carbono, Acetona, Benceno,
Butanol, Acetato de butilo, Dietilamina, Disulfuro de dimetilo, Etanol, Hexano, Etilbenceno, Butilaldehido,
Metanol, Metiletilcetona, Estireno, Isopropanol, Metano, Metilmercaptano, Mono-,Di-, Triclorometano,
Oxido de nitrógeno, Dióxidos de nitrógeno Pentano, Sulfuro de dimetilo Tiofenos, Tolueno, Tricloroetano,
Tetracloroetano, 2-etil-hexanol y Xileno (Ottengraf y Van Den Oever, 1983; Mueller, 1988; Hodge et al.,
1991; Barshter et al., 1993; Apel et al., 1995; Ergas et al., 1995 y Morgenroth et al., 1995). Muchos de estos
compuestos se generan en la industria de la pulpa y el papel, de la química, petroquímica y farmacéutica, de la
fabricación de pinturas, adhesivos y recubrimientos así como de la industria alimenticia entre las que se
encuentran la de saborizantes y fragancias, café, cocoa y pescado. Es decir, la biofiltración de gases posee un
alto potencial de aplicación tanto en plantas de tratamiento de aguas residuales como en la industria.
En la Tabla 1 se reportan tasas de remoción de algunos compuestos utilizando biofiltros como proceso de
tratamiento.
La biofiltración es un proceso complejo que es afectado por varios factores como la oxigenación del medio, el
contenido de humedad y nutrientes, el pH, la temperatura y los patrones de flujo en el medio. Debido a ello y
a pesar de numerosos estudios que se han efectuado, Baltzis et al., 1997 afirma que aún no se ha comprendido
con cabalidad su funcionamiento, por lo que es necesario realizar mayores esfuerzos de investigación en este
campo.
Por otro lado existen distintos diseños de biofiltros que han sido utilizados para el tratamiento de malos olores
y compuestos orgánicos volátiles. En la Figura 4 y Tabla 2 se presentan los esquemas de proceso y
características más relevantes de cada versión.
Figura 2 Planta de tratamiento de gases (50 m3 /min) BIOCYDTM Grupo CYDSA, Monterrey, México
Válvula
Suministro de agua ocasional
Gas tratado
Gas
húmedo
Cama de empaque natural húmedo
con microorganismos
Lecho de grava
Bomba
Humidificador
por
aspersión
Recirculación de agua
Purga de agua
Gas a tratar
Figura 3 Esquema de un biofiltro
Tabla 1 TASAS MÁXIMAS DE REMOCIÓN DE ALGUNOS COMPUESTOS CON BIOFILTROS
Compuesto
Tasa máxima de remoción
Formiato de metilo
35.0 g/kg lecho seco/d
Sulfuro de hidrógeno
5.0 g/kg turba seca/d
Acetato de butilo
2.41 g/kg turba seca/d
Butanol
2.41 g/kg turba seca/d
N-Butanol
2.40 g/kg composta seca/d
Acetato de etilo
2.03 g/kg turba seca/d
Tolueno
1.58 g/kg turba seca/d
Metanol
1.35 g/kg de lecho seco/d
Metanotiol
0.90 g S/kg turba seca/d
Disulfuro de dimetilo
0.68 g S/kg turba seca/d
Sulfuro de dimetilo
0.38 g S/kg turba seca/d
Amoniaco
0.16 g N/ kg turba seca/d
Adaptado de Williams y Miller, 1992
Tabla 2 CARACTERÍSTICAS DE LOS DISTINTOS TIPOS DE BIOFILTROS.
Tipo de sistema
Ventajas
Desventajas
Aplicaciones
Cama
simple, Diseño
simple, Funcionamiento variable, difícil Usado para el control de
sistema abierto
mantenimiento e inversión de monitorear, control de proceso olores y COV´s.
bajos
limitado,
requerimientos
de
espacio
Cama
simple, Diseño
simple, Requerimientos de espacio
Tratamiento de COV´s
sistema cerrado
mantenimiento e inversión
bajos, se incrementa el
control del proceso
Cama múltiple
Se reduce el espacio Se incrementa la complejidad del Limitado para el uso a
requerido, se incrementa la diseño y la operación y su costo escala industrial, Se ha
flexibilidad de operación
utilizado en plantas piloto
del proceso, eficaz para el
y de laboratorio para la
tratamiento
de
gases
eliminación de COV´s.
mixtos
Sistema
cama Alta flexibilidad en su Mayores costos de inversión y Tratamiento de mezclas de
simple en serie
funcionamiento y muy mantenimiento.
COV´s a nivel piloto.
efectivo para el tratamiento
de mezcla de gases.
Sistema modular
Alta
flexibilidad
de Sistema patentado
Tratamiento
de
tratamiento, automatizado
compuestos de azufre
y fácil de monitorear
reducidos y Benceno,
Tolueno, Etilbenceno y
Xileno (BTEX).
Cama
múltiple, Mejora la respuesta del Aún no probado a nivel piloto o Tratamiento de COV´s a
sistema multietapas sistema a picos orgánicos y escala industrial.
nivel laboratorio.
de flujo. Gran flexibilidad
en la operación y control
del proceso.
(Adaptado de Swanson et al., 1997)
Agua
Agua
Gas
Cama simple, sistema abierto
Gas
Cama simple, sistema cerrado
Gas
Cama múltiple
Agua
Agua
Gas
Cama múltiple, sistema multietapas
Gas
Cama simple en serie
Figura 4 Versiones de biofiltros.
Agua
BIOLAVADORES
Como primer paso el gas entra en contacto con agua en una torre de aspersión o empacada con material inerte
en donde serán absorbidos o disueltos en el agua los compuestos indeseables del gas. Posteriormente, el agua
con los componentes disueltos es tratada aerobicamente para su degradación biológica con un sistema de
lodos activados. En contraste con los biofiltros, en los biolavadores el agua es una fase móvil que permite un
mejor control de las condiciones de reacción tales como la adición de nutrientes y disoluciones tampón,
temperatura, pH y fuerza iónica (Van Groenestijn y Hesselink, 1993). Sin embargo, con este diseño, los
biolavadores poseen una baja área de contacto entre el gas y el agua lo que restringe su uso a compuestos con
constantes adimensionales de Henry menores a 5-10 o inclusive menores a 0.01 si se quieren evitar torres de
aspersión grandes y gran consumo de agua (Kok, 1992). En la Figura 5 se presenta un esquema del sistema de
biolavado de gases.
Recirculación de agua
Aspersión
Gas tratado
Torre de absorción
empacada con
material inerte
Bomba
Lodo activado
Sedimentador
Gas a tratar
Agua
tratada
Recirculación de lodo
Bomba
Bomba
Aireación
Nutrientes
Compresor
Figura 5 Sistema de tratamiento de gases por medio de un Biolavador.
BIOFILTROS PERCOLADORES O DE LECHO ESCURRIDO
Estos sistemas pueden ser considerados como intermediarios entre los biofiltros y los biolavadores. En los
biofiltros percoladores, el gas es puesto en contacto con material inerte en cuya superficie se ha desarrollado
una biopelícula. Como en el biolavador, el agua escurre continuamente a través del empaque lo que facilita el
control del proceso, sin embargo, en contraste con los biolavadores, el proceso de absorción de los gases y su
degradación sucede en un mismo equipo. Los biolavadores, en comparación con los biofiltros poseen una baja
relación área volumen (100-300 m2 / m3 ) lo que restringe el tratamiento de gases poco solubles en agua
(Ottengraf, 1987). Para el tratamiento de contaminantes como hidrocarburos halogenados, H2 S y amoníaco
los cuales producen metabolitos ácidos y alcalinos, el biofiltro percolador facilita su control y evita su
acumulación en el sistema. Algunos contaminantes que han sido tratados con esta tecnología son el Isobutano,
Isopentano, Benceno, Tolueno, Naftaleno, Acetona, Propionaldehido, Metilmetacrilato, Etanol,
Diclorometano, sulfuro de hidrógeno y dimetiltiosulfato (Chou y Huang, 1997).
Algunos factores que afectan la remoción de contaminantes del gas son el tipo de contaminante, el material y
la configuración del empaque, patrones de flujo del líquido y del gas, el tiempo de retención del gas, la tasa de
recirculación del líquido, la adición de nutrientes y el pH (Chou y Huang, 1997). Los aspectos de
transferencia y reacción han sido reportados para estos equipos frecuentemente por Lobo et al., (1999). En la
Figura 6 se muestra un esquema de este proceso.
Aspersión
Gas tratado
Empaque inerte con
biopelícula
de
microorganismos en su
superficie
Gas a tratar
Agua de desecho
Agua con nutrientes
Figura 6 Esquema de un biofiltro percolador.
COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS BIOLÓGICOS DE TRATAMIENTO DE GASES
La Tabla 3 resume las características más importantes de cada unidad de tratamiento así como sus ventajas y
desventajas.
En las plantas de composteo y en las de tratamiento de aguas residuales así como en la agricultura se prefiere
el uso de los biofiltros y de los biofiltros percoladores mientras que en la industria se opta también por los
biofiltros y los biolavadores (Ottengraf, 1987, Van Groenestijn y Hesselink, 1993). Por otra parte, Utkin et al.,
(1992) y Leson et al., (1991) afirman que el sistema de tratamiento más utilizado son los biofiltros (aunque se
reportan experiencias con los otros dos sistemas) debido a sus bajos costos de operación, al bajo costo del
material del medio filtrante y a los bajos consumos de agua además de poseer una alta eficacia en la remoción
de distintos contaminantes y en particular el H2 S y no generar desechos como lodo y agua contaminada.
Tabla 3 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO BIOLÓGICO PARA GASES.
Tipo
de Composición Circulación
de Descripción
Area
de Ventajas
Desventajas
sistema
del medio
agua
aplicación
Biofiltro
Microorganis No hay circulación Adsorción
del Compuestos Alta
Poco control sobre
mos
de agua
contaminante en con
superficie
los fenómenos de
inmovilizados
la
biopelícula concentracion de contacto reacción
en soportes
soportada en un es menores a gas-líquido Baja adaptación a
naturales con
medio
natural 1 mg/L con Fácil
altas fluctuaciones
fuente
de
que
provee coeficientes
arranque y de flujo de gas
nutrientes.
nutrientes a los de
Henry operación
Mayor
microorganismos menores a 10. Bajos
requerimiento de
. Se usa un solo
costos de área
reactor.
inversión y
operación.
Soporta
períodos sin
alimentació
n
Biolavador
Empaque
Agua en circulación En una torre de Compuestos Mejor
Baja superficie de
inerte
constante
aspersión
se con
control de contacto
gas-
disuelven
los
contaminantes
del
gas
que
después
son
degradados
biológicamente
en un sistema de
lodos activados.
Se requieren dos
sistemas,
el
absorbedor y el
sistema de lodos
activados
Biofiltro
percolador
concentracion
es menores a
5 mg/L y
coeficientes
de
Henry
menores
a
0.01
la reacción
Posibilidad
de
evitar
acumulació
n
de
subproducto
s
Equipos
compactos
Baja caída
de presión
líquido.
No
soporta
periodos
sin
alimentación.
Genera
lodo
residual.
Arranque complejo
Necesidad
de
aireación extra
Altos costos de
inversión,
operación
y
mantenimiento.
Necesidad
de
suministrar
nutrientes
Soporte inerte Circulación de agua El
gas
se Concentracio Comparable Baja superficie de
con
continua
disuelve en la nes
de s a las del contacto
gasbiopelícula en
película de agua compuestos
biolavador. líquido.
su superficie.
para entrar en menores a 0.5
Generación
de
contacto con los mg/L
con
lodos
microorganismos coeficientes
No resiste periodos
. La absorción y de
Henry
sin alimentación.
la
degradación menores a 1.
Necesidad
de
suceden en un
suministrar
solo reactor.
nutrientes.
Arranque complejo
Altos costos de
inversión,
operación
y
mantenimiento.
Adaptado de Utkin et al., (1992) y Van Groenestijn y Hesselink, (1993)
CONSIDERACIONES ECONÓMICAS
En general, las técnicas fisicoquímicas para el tratamiento de gases requieren mayores costos de inversión y
de operación que las técnicas de tratamiento biológicas (Van Groenestijn y Hesselink, 1993). Dentro de los
tratamientos biológicos, en general los biofiltros presentan los costos de inversión y operación más bajos
sobretodo cuando hay que tratar grandes volúmenes de gas con bajas concentraciones de contaminante (Leson
et al., 1991). Un estimado del costo de operación de los biofiltros en Holanda y Alemania incluyendo el costo
de energía, reemplazo del medio filtrante y el mantenimiento general es de 0.5 a 1.5 USD por cada 100,000
pies 3 de gas tratado (Leson et al., 1991). Para el caso de Estados Unidos es de 0.3 a 0.6 USD por cada
100,000 pies 3 de gas tratado en donde no se incluye el cambio de material filtrante que generalmente se hace
entre 5 y 10 años (Leson y Winer , 1991). En Van Groenestijn y Hesselink, (1993) es posible encontrar que el
sistema biológico de lavado de gases (Biolavador) posee un costo de operación y mantenimiento superior en
casi 7 veces el costo de operación y mantenimiento de un biofiltro.
En la Tabla 4 se presentan costos relativos reportados por Lang y Jager (1992) referente a biofiltros y dos
sistemas fisicoquímicos comúnmente utilizados.
Tabla 4 COSTOS RELATIVOS DE INVERSIÓN PARA PLANTAS DE TRATAMIENTO DE MALOS
OLORES EN ESTADOS UNIDOS
Parámetro
Biofiltración
Absorbedor con Absorbedor con aspersión y
aspersión
carbón activado
Costo de capital
1
4.2
6.7
Costo anual de operación 1
1.7-2.5
2.4-3.3
Costo de lodo residual 1
procesado
2-2.7
2.8-3.6
En la Tabla 5 se muestran costos entre algunos sistemas de tratamiento biológico y fisicoquímico.
Tabla 5 COMPARACIÓN DE COSTOS ENTRE ALGUNOS TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS Y
FISICOQUÍMICOS
Tipo de tratamiento
Costo USD/m3
Biofiltración
0.1-3.0
Biolavador
1.5-3.0
Lavado químico
0.6-12
Incineración
1.5-15
Tratamiento catalítico
1.5-12
Revah y Noyola, 1996
TENDENCIAS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLOS
De la revisión bibliográfica efectuada sobre el estado de la tecnología del biofiltro es posible concluir que
para mejorar y poseer un mejor dominio de dicha tecnología hay que enfocar esfuerzos en los siguientes
rubros:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Desarrollar nuevos medios filtrantes que favorezcan la retención de la humedad, que posean una alta
disponibilidad de nutrientes y de superficie para el soporte de los microorganismos así como medios
filtrantes con alta porosidad y bajas caídas de presión.
Desarrollo de mejores técnicas para el control de pH, humedad y nutrientes en el medio filtrante con el
objeto de incrementar su vida útil.
Asegurar una distribución homogénea de gas a tratar en la cama del biofiltro.
Hace falta cuantificar el tiempo de retención real del gas en la cama del biofiltro.
Desde el punto de vista microbiológico hay que orientar esfuerzos para detectar los microorganismos
clave en el tratamiento del gas, sus requerimientos nutricionales y ambientales, toxicidad etc. y
desarrollar técnicas para efectuar arranques rápidos.
Operación termofílica y criofílica de los biofiltros
Desarrollar modelos matemáticos que representen con mayor exactitud la operación de un biofiltro.
Desarrollo de biofiltros con cama fluidificada y/o agitada.
Diseño de biofiltros capaces de resistir variaciones de carga superficial y orgánica además de reducir el
espacio requerido para su ubicación (desarrollar tecnologías compactas).
Una tecnología nacional competitiva en este campo tendría un impacto muy positivo en el plano comercial y
contribuiría a la independencia tecnológica del país. De aquí se podrían derivar aspectos como son la
exportación de la tecnología, la sustitución de importaciones y la actividad económica derivada de la
consultoría asociada con ella, entre otros.
Por otro lado, se estima que la demanda de una tecnología para el control de olores es amplia y será mayor
conforme la legislación especifique un mayor control en la emisión de olores a la atmósfera. Existen muy
pocas empresas en el ámbito internacional que ofrecen tecnologías biológicas para el control de emisiones a la
atmósfera y el mercado ha sido cubierto en su mayor parte por procesos de tipo fisicoquímico. En este
sentido, se prevé una importante participación en el ámbito académico y comercial, no sólo en México, sino
también en América Latina.
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