Parámetros de diseño y operación de una torre de lavado para conversión de H2S

Abstract

La presente tesis de investigación realiza una evaluación y comparación entre los principales parámetros que están involucrados tanto en el diseño y operación de una torre de lavado para la conversión de uno de los componentes más dañinos de los gases odorantes, el ácido sulfhídrico (H2S). Los parámetros fisicoquímicos monitoreados diariamente fueron el Potencial Hidrógeno (pH), Oxígeno Disuelto (O.D.), Temperatura (T°) y Potencial Rédox (P°R°). El monitoreo de la producción de sulfatos (SO -2) se realizó semanalmente en un reactor batch, y también se hizo mediciones de la concentración de ácido sulfhídrico a la entrada y salida durante un periodo de 14 días (frecuencia de 3 veces por día), para determinar la eficiencia de conversión de esta unidad. La torre de lavado (construida con tubería de PVC) se operó durante 24 semanas para tratar el flujo de biogás emitido mediante el colector de gases de un Reactor Anaerobio de Manto de Lodos de Flujo Ascendente (RAMLFA) ó Reactor UASB (por sus siglas en inglés). El medio biológico utilizado fue el efluente de la laguna facultativa terciaria de la PTAR, con lo que se produjo la oxidación biológica mediante las reacciones con bacterias quimiótrofas y fotoautótrofas. Para de esta manera, poder realizar la conversión del ácido sulfhídrico. La distribución del biogás dentro de la torre de lavado se realizó en tres etapas: la primera se investigó con 1 difusor, la segunda con 2 difusores y la tercera con 3 difusores de burbujas finas. De esta manera, también se pudo realizar una comparación entre estas tres etapas y determinar las eficiencias de conversión de ácido sulfhídrico en cada caso. El efluente de la laguna facultativa terciaria que fue utilizada como medio de contacto biológico en la torre de lavado, se colocó hasta una altura de 0.80m obteniendo tiempos de retención de 4.74s, 9.48s y 14.22s, y a 1.60m obtuvo tiempos de retención de 9.48s, 18.96s y 37.92s con uno, dos y tres difusores de burbuja fina respectivamente en ambos casos.

Las eficiencias de conversión del ácido sulfhídrico obtenidas por la torre de lavado estuvieron entre el 99.38% y 100%, conjuntamente a ello también se le realizó un monitoreo de conversión de dióxido de carbono (CO2) en la que se obtuvo eficiencias de conversión que estuvieron entre el 25% y 62.5%, ambas se realizaron diariamente durante 17 días consecutivos. El efluente resultante al final del tratamiento en la torre de lavado fue descargado hacia el alcantarillado, cumpliendo el efluente con las normativas ambientales vigentes en Perú.

This research thesis, makes an evaluation and comparison between the main parameters that are involved both in the bioscrubber's design and operation for the conversion of one of the most harmful components of the odorous gases, hydrogen sulfide (H2S). Physicochemical parameters monitored daily were the pH, DO (dissolved oxygen), temperature and potential Rédox. Once a week, sulphate production (SO -2) was analyzed, and for 14 days the concentration of hydrogen sulphide was measured on gas inlet and outlet, to determine the bioscrubber's efficiency. The bioscrubber (built with PVC pipe) was operated for 24 weeks to treat the flow of biogas emitted by the gas collector of the UASB Reactor. The biological medium used was the effluent from the facultative lagoon of the WWTP, which produced the biological oxidation through the reactions with chemotrophic and photoautotrophic bacteria. In this way, we can carry out the conversion of hydrogen sulfide. The biogas distribution inside the bioscrubber was carried out in three stages: the first was research with 1 diffuser, the second with 2 diffusers and the third with 3 thin bubble diffusers. In this way, it was also possible to make a comparison between these three stages and determine the conversion efficiencies of hydrogen sulfide in each case. The effluent from the facultative lagoon that was used as a biological contact medium in the bioscrubber, was placed up to a height of 0.80m, obtaining retention times of 4.74s, 9.48s and 14.22s, and at 1.60m it obtained retention times of 9.48s, 18.96s and 37.92s with one, two and three thin bubble diffusers respectively in both cases. The efficiencies of conversion of the hydrogen sulfide obtained by the bioscrubber were between 99.38% and 100%, together with it was also carried out a monitoring of carbon dioxide (CO2) removal in which conversion efficiencies were obtained between 25% and 62.5%, both were performed daily for 17 days.

The effluent of the treatment in the bioscrubber was discharged to the sewage, complying the environmental laws in Peru.