Biofiltración

INTRODUCCIÓN

El ácido sulfhídrico es un gas inflamable, incoloro, que tiene un olor bastante característico (a huevo podrido), y de naturaleza irritante y asfixiante, por lo que se constituye en un elemento nocivo para el medio ambiente. Las emisiones naturales de H2S son el resultado de actividades volcánicas y de evaporación de aguas oceánicas (Godish, 1997). En tanto las emisiones industriales provienen de

plantas petroquímicas, plantas de extracción de gas natural, fabricación de

rayón y celofán, en la industria de pulpa de papel y como resultado de un tratamiento anaerobio de aguas residuales que contienen sulfato (SO4=). Los efectos de exposición al H2S se muestran el la tabla No 1.

Tabla No 1 Niveles de Toxicidad del H2S y su Efecto en la salud

Concentración H2S Efecto

1 ppm Mal olor (huevo podrido)

10 ppm Máxima exposición permitida en áreas de trabajo por 8h

20 ppm Se requiere equipo de protección

100 ppm Puede causar dolor de cabeza y nausea, pedida del sentido del olfato de 2-15 min

200 ppm Rápida perdida del sentido del olfato, ardor en los ojos y la tráquea

500 ppm Perdida de equilibrio y de razonamiento, insuficiencia respiratoria en 200 min

700 ppm Inconsciencia inmediata, sin un tratamiento adecuado paro respiratorio y muerte

JANSEN ET AL 1999

Para tratar biológicamente este tipo de contaminante se utiliza la biofiltración. La biofiltración es un tratamiento biológico que utiliza la capacidad de microorganismos principalmente bacterias aerobias que oxidan el H2S a componentes menos peligrosos como el CO2 y sulfatos. Los microorganismos se soportan en un lecho activo biológicamente (Mezcla de suelo y roca volcánica) que suministra los principales nutrientes a los microorganismos y proporciona porosidad y resistencia. La principal reacción en el biofiltro es una oxidación catabólica en la que los contaminantes son degradados a compuestos menos nocivos. Las bacterias que degradan el H2S se conocen como bacterias incoloras del azufre las cuales se desarrollan en un amplio rango de condiciones. El producto final de la oxidación del H2S es ion SO4—2 que en soluciones acuosas forma acido sulfúrico produciendo una acidificación del medio, lo que hace que este medio sea favorable únicamente para el desarrollo de bacterias, y hongos si la actividad del agua es baja. Igualmente para la regulación de la biomasa se desarrollan algunos protozoos que se configuran en forma de capsula para evitar que el pH del medio los afecte.

Los criterios básicos obtenidos experimentalmente para el diseño de un biofiltro son los siguientes:

Material de lecho o empaque Compost, Suelo o mezclas con aserrín y piedra caliza

Humedad 30-60%

Carga Especifica del Contaminante 2-58 g H2S / m3h

Carga Superficial 18 -96 m3/m2h

Altura de Lecho 0,5 – 1,5 m

Tiempo de Residencia >30 s

pH 2-8

Caída de Presión 500 -1000 Pa/m

Temperatura 25 - 50°C

Contenido de Oxigeno Determina los productos de Oxidación

Inoculación Depende de la naturaleza del compuesto a degradar

En el presente trabajo se desea establecer los criterios de diseño de un sistema de biofiltración de H2S tanto a nivel de ingeniería como a nivel fisicoquímico y microbiológico de acuerdo a los siguientes parámetros:

Soporte: mezcla de suelo y roca volcánica

Gas de Entrada H2S a una concentración de 800 ppm

Carga superficial 30 m3/m2h

Carga H2S 99 g/m3 h (calculado)

Tiempo de Residencia 36 s (calculado)

Altura de lecho 0.3 m

Humedad del soporte 50%

La fase de estabilización se obtiene a los cuatro días de tratamiento.

MICROORGANISMOS OXIDANTES DE H2S

En la eliminación de compuestos reducidos de azufre como el CS2 y H2S, se han identificado microorganismos que son capaces de oxidarlos a compuestos menos tóxicos, en corrientes gaseosas y acuosas. Se pueden mencionar a Hyphomicrobium sp (Kuenen et al., 1986), Thiobacillus thioparus (Kanagawa y Mikami, 1989; Cho et al., 1992), Pseudomonas acidovorans (Zhang et a¿. 199 1) y diferentes cepas de hongos (Ishikawa et al., 1980).

Los thiobacillus, son los microorganismos más estudiados debido a que pueden cultivarse fácilmente en el laboratorio. Su estudio ha permitido entender de manera más detallada y precisa las rutas bioquímicas de la oxidación de los compuestos reducidos de azufre.

Los thiobacillus son microorganismos aerobios y anaerobios facultativos, Gram-negativas con forma de bacilos pequeños que miden 0.3 pm de ancho por 1-3 pm de largo, móviles por un flagelo polar sencillo, no forman

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