Remoción de sulfuro de hidrógeno utilizando un biofiltro percolador con media de arcilla expandida

Abstract

La presente tesis describe los experimentos realizados en un biofiltro percolador con media de arcilla expandida con el propósito de determinar la eficiencia de remoción de H2S en los gases generados en la Estación de bombeo CBD 326-2 en el distrito de Villa El Salvador. Durante el estudio se verificó que la concentración diarias de H2S en el flujo de aire al biofiltro percolador varió entre 1.2 y 181 ppm debido al rebombeo frecuente de aguas residuales que ingresaba a la estación. A pesar de lo indicado, las concentraciones promedio de H2S variaron entre 6.88 y 34.5 ppm. La fase experimental se inició con la puesta en marcha del biofiltro percolador, operando con un flujo de 381 m3.h-1, carga másica entre 2.13 y 5.42 g.m-3.h-1 y un tiempo de contacto de gas de 19.2 segundos. La estabilización del proceso se alcanzó después de 26 días, obteniendo una concentración promedio de H2S en el aire purificado de 0.027 ppm. En la segunda fase, el biofiltro percolador operó con flujos de ingreso que variaron entre 448 y 862 m3.h-1 para modificar el tiempo de contacto de gas y la carga másica y determinar la eficiencia de remoción de H2S y la capacidad de eliminación. Los resultados obtenidos demostraron que la operación del biofiltro percolador con flujos de ingreso entre 572 a 662 m3.h-1, tiempo de contacto de gas de 11 a 12.8 segundos y cargas másicas entre 2.28 y 10.41 g.m-3.h-1 permitieron una remoción constante de H2S de 99.66% ± 0.18, independiente de las variaciones en la concentración de ingreso. En el aire purificado, las concentraciones promedio de H2S variaron entre 0.031 y 0.065 ppm y se verificó que la operación del biofiltro percolador con un pH de 2.5 a 3.0 resultó ser más estable. Finalmente, en la última fase del estudio se determinó que el costo de inversión unitario del biofiltro percolador correspondió a USD 117 por cada m3.h-1 de gas oloroso a ser tratado, mientras que el costo de operación y mantenimiento fue de USD 0.658 por cada 1,000 m3 de aire purificado.

This thesis describes the experiments in a biotrickling filter with expanded clay media with the purpose to determinate the removal efficiency of H2S in the odorous gas from pump station CBD 326-2 in the Villa El Salvador district. During the study, it was verified that daily concentration of H2S in airflow to the biotrickling filter varied between 1.2 and 181 ppm due to frequent pumping of wastewater to the station. Despite this, the average concentration of H2S varied between 6.88 and 34.35 ppm. The experimental phase began with the start-up of the biotrickling filter, which operated with airflow of 381 m3.h-1, mass loading between 2.13 and 5.42 g.m-3.h-1 and empty bed contact time of 19.2 seconds. The stabilization of the process was achieved after 26 days when the average H2S concentration in the purified air was 0.027 ppm. In the second phase, biotrickling filter operated with airflows range of 448 and 862 m3.h-1 to modify the empty bed contact time and mass loading and determine the removal efficiency of H2S and Elimination capacity. The results indicated that in the operation of biotrickling filter with airflow between 572 and 662 m3.h-1, empty bed contact time of 11 and 12.8 seconds, mass loading between 2.28 and 10.41 g.m-3.h-1 was achieved a constant removal of H2S of 99.66% ± 0.18, independent of variation in the inlet concentration. In purified air, average concentration of H2S varied between 0.031 and 0.065 ppm and it was verified that operation of biotrickling filter resulted more stable with pH of 2.5 to 3.0. Finally, in the last phase of study, it was determined that the capital cost of biotrickling filter was USD 117 per m3.h-1 of waste gas to be treated, while the operation and maintenance cost was USD 0.658 per 1,000 m3 of purified air.