Concepção e estudo de um biofiltro para tratamento de compostos orgânicos voláteis COVs

In the last decade, biological purification of gaseous waste has become an important alternative to many conventional methods of exhaust air treatment. More recently, biofiltration has proved to be an effective and inexpensive method for the treatment of air contaminated with volatile organic compounds (VOCs). A biofilter consists in a reactor packed with a porous solid bed material, where the microorganisms are fixed. During the biofiltration process, polluted air is transported through the biofilter medium where the contaminant is degraded. Within the biofilm, the pollutants in the waste gases are energy and carbon sources for microbial metabolism and are transformed into CO2, water and biomass. The bed material should be characterized by satisfactory mechanical and physical properties as structure, void fraction, specific area and flow resistance. The aim of this research was the biofilter construction and study of the biological degradation of ethanol and toluene, as well as the modeling of the process. Luffa cylindrica is a brazilian fiber that was used as the filtering material of the present work. The parameters and conditions studied were: composition of nutrients solution; effect of microflorae strains, namely Pseudomanas putida and Rhodococcus rhodochrous; waste gas composition; air flow rate; and inlet load of VOCs. The biofilter operated in diffusion regime and the best results for remotion capacity were obtained when a microorganisms consortion of Pseudomanas putida and Rhodococcus rhodochrous,were used, with a gas flow rate of 1 m3.h-1 and molar ratio nitrogene/phosphore N/P=2 in the nutrients solution. The maximum remotion capacity for ethanol was around 90 g.m-3.h-1 and 50 g.m-3.h-1 to toluene. It was proved that toluene has inhibitory effect on the ethanol remotion When the two VOCs were present in the same waste gas, there was a decrease of 40% in ethanol remotion capacity. Luffa cylindrica does not present considerable pressure drop. Ottengraf and van Lith models were used to represent the results obtained for ethanol and toluene, respectively. The application of the transient model indicated a satisfactory approximation between the experimental results obtained for ethanol and toluene vapors biofiltration and the ones predicted it

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Na ultima década, a purificação biológica de rejeitos gasosos tem sido uma importante alternativa em detrimento dos métodos convencionais de tratamento. Mais recentemente, a biofiltração tem se mostrado um método efetivo e de baixo custo para tratamento de ar contaminado com compostos orgânicos voláteis (COVs). O biofiltro é um reator que possui um leito filtrante constituído por um material poroso, onde estão fixados os microrganismos. Durante o processo de biofiltração, o ar poluído é transportado ao longo do leito onde o contaminante é degradado. No biofilme, os poluentes presentes no efluente gasoso serão a fonte de carbono e energia para os microrganismos e após serem metabolizados serão transformados em CO2, água e biomassa. O leito filtrante deve ser caracterizado por propriedades físicas e mecânicas como estrutura, fração de vazios, área especifica e resistência ao fluxo gasoso. O principal objetivo deste trabalho de pesquisa foi a construção de um biofiltro e o estudo da degradação do etanol e tolueno, bem como a modelagem do processo. Luffa cylindrica é uma fibra bastante encontrada no nordeste do Brasil e foi utilizada no presente trabalho como leito filtrante. Os parâmetros e condições estudos foram: composição da solução nutriente; efeito da espécie de microrganismos, denominadas Pseudomanas putida e Rhodococcus rhodochrous; composição do efluente gasoso; taxa de fluxo gasoso e carga de entrada do COV. O biofiltro operou em regime difusional, sendo os melhores resultados para a capacidade de remoção foram obtidos quando utilizado o consórcio de microrganismos de Pseudomanas putida e de Rhodococcus rhodochrous, com uma vazão volumétrica de ar de 1 m3.h-1 e razão molar nitrogênio/fosforo N/P=2 na solução nutriente. A máxima capacidade de eliminação foi de 90 g.m-3.h-1 para o etanol e 50 g.m-3.h-1 para o tolueno. Constatou-se que o tolueno tem efeito inibitório sobre a degradação do etanol, quando os dois VOCs estão presentes no mesmo efluente, houve uma queda de 40% na remoção do etanol. A Luffa cylindrica não apresentou grandes valores de perda de carga. Os modelos de Ottengraf e van Lith representaram bem os resultados obtidos para o etanol e tolueno, respectivamente. A aplicação do modelo transiente evidenciou uma aproximação satisfatória entre os resultados experimentais obtidos para a biofiltração de vapores de etanol e tolueno e aqueles previstos pelo referido modelo