Decapado con aire - Air stripping

Figura 1. Un separador de aire

La extracción por aire es la transferencia de componentes volátiles de un líquido a una corriente de aire. Es una tecnología de ingeniería ambiental utilizada para la purificación de aguas subterráneas y aguas residuales que contienen compuestos volátiles.

Los compuestos volátiles tienen una presión de vapor relativamente alta y una baja solubilidad acuosa caracterizada por el coeficiente de la ley de Henry del compuesto , que es la relación entre la concentración en el aire que está en equilibrio y su concentración en el agua. Los contaminantes con coeficientes de la ley de Henry relativamente altos pueden eliminarse económicamente del agua. Estos incluyen compuestos BTEX ( benceno , tolueno , etilbenceno y xileno que se encuentran en la gasolina) y solventes que incluyen tricloroetileno y tetracloroetileno . El amoníaco también se puede eliminar de las aguas residuales y los digestatos líquidos (que a menudo requieren un ajuste de pH antes de la extracción). Dado que el coeficiente de la ley de Henry aumenta con la temperatura, la extracción es más fácil a temperaturas más cálidas.

Separadores de aire

Aunque cualquier dispositivo que promueva el contacto entre el aire y las tiras de agua elimina algunos compuestos volátiles, los depuradores de aire suelen ser torres empaquetadas o torres de bandejas operadas con flujo de agua y aire en contracorriente. El flujo en contracorriente elimina las partículas del agua y las lleva al aire. Este proceso se conoce como volatilización o extracción por aire. El agua se deposita en el sistema por la parte superior y el aire se ventila por la parte inferior. El agua que llega al fondo del sistema generalmente se considera tratada, pero se pueden realizar pruebas adicionales para determinar si es segura para el consumo. Dado que muchos de los compuestos eliminados son contaminantes peligrosos del aire , el aire que sale de un eliminador puede requerir un control de emisiones. La adsorción de carbono se usa a menudo y la oxidación catalítica es otra opción. Existen principalmente dos tipos diferentes de depuradores de aire: sistemas de torre empaquetada y sistemas de bandeja de cribado. Se utilizan diferentes tipos de removedores de aire según el tipo y la cantidad de contaminantes que se encuentran en la fuente de agua que se extrae.

Separadores de torre empaquetados

Las torres empaquetadas, como las que se muestran en la Figura 1, utilizan un distribuidor colocado en la parte superior de la torre para distribuir uniformemente el empaque de plástico, cerámica o metal diseñado para maximizar el contacto aire-agua. Los criterios de diseño para las torres empaquetadas incluyen el área de superficie proporcionada por el empaque, la altura y el diámetro de la columna y las tasas de flujo de aire a agua. Los diseñadores de decapantes de aire quieren obtener el mayor contacto entre la superficie del aire y el agua para alcanzar la máxima eficiencia de eliminación de contaminantes. De los dos tipos de decapantes de aire, los decapantes empaquetados tienden a ser más eficientes en la eliminación de contaminantes que las torres de cribas. Las torres empaquetadas eliminan el 99% de los compuestos orgánicos volátiles debido a su alta constante de Henry y al alto contacto del sistema con la superficie del aire y el agua. Los decapantes empaquetados también funcionan de manera más eficiente en la eliminación de compuestos orgánicos de menor volatilidad que los decapantes de bandeja. Además, los separadores de torre empaquetados son más rentables que los separadores de bandejas cuando se tratan grandes cantidades de agua. Las torres pueden tener entre 5 y 12 metros de altura y suelen ser instalaciones permanentes. Sin embargo, algunas torres pueden transportarse en un remolque móvil para usarse en diferentes áreas donde se necesita tratamiento de agua.

Separadores de torres de bandejas

Las torres de bandejas tamizadoras utilizan un proceso similar a las torres empaquetadas, pero en lugar de distribuir uniformemente los materiales empaquetados, los materiales se separan en varias bandejas con orificios que permiten que el agua gotee a través de ellas. Un compresor de aire eléctrico se coloca típicamente en la parte inferior del sistema donde el aire de los ventiladores viaja a través de los orificios y queda expuesto al agua. También se puede utilizar una corriente de aire natural como fuente de aire para separar los contaminantes del agua. Se utiliza una corriente de aire natural para eliminar sustancias más volátiles como el sulfuro de hidrógeno, el radón o el cloruro de vinilo. Por otro lado, los compresores de aire mecánicos se utilizan para eliminar sustancias menos volátiles.

Duración del tiempo necesario para el tratamiento

La cantidad de tiempo que tarda el agua en filtrarse a través de la extracción de aire puede variar de un sistema a otro, según el tamaño del tanque o la rapidez con la que el agua puede fluir a través del dispositivo. El tiempo típico que tarda el agua en filtrarse es de unos pocos minutos. Sin embargo, otros estudios sugieren que puede llevar mucho más tiempo según el tipo y la concentración de la sustancia. Por ejemplo, los niveles más altos de NH3-N , un contaminante común en el agua subterránea, pueden requerir varias horas de extracción con aire para eliminarlos adecuadamente del agua. En un estudio reciente, el separador de aire tardó 4 horas en alcanzar un equilibrio de eficiencia en la eliminación de los elementos NH3-N , con una tasa de eliminación del 81,9%. Comparativamente, solo el 30,7% de los elementos NH3-N se eliminaron a los 10 minutos, lo que sugiere que la eliminación de contaminantes del agua se correlaciona con la cantidad de tiempo empleado en la extracción con aire.

Ver también

Referencias

  • Henry Z. Kister (1992). Diseño de destilación (1ª ed.). McGraw-Hill. ISBN   0-07-034909-6 .
  • Perry, RH; Green, DW, eds. (1997). Manual de ingenieros químicos de Perry (7ª ed.). McGraw-Hill. ISBN   0-07-049841-5 .

enlaces externos

  1. ^ a b c "Guía del ciudadano para el desmontaje aéreo" (PDF) . EPA. Septiembre de 2012 . Consultado el 11 de noviembre de 2019 .
  2. ^ Ratnayaka, Don; Brandt, Malcom; Johnson, K. (2009). Abastecimiento de agua . Elsevier. pp. Sección 10.31. ISBN   978-0-7506-6843-9 .
  3. ^ "Wayback Machine" (PDF) . 2011-12-16. Archivado desde el original (PDF) el 16 de diciembre de 2011 . Consultado el 17 de octubre de 2019 . Cite usa título genérico ( ayuda )
  4. ^ a b "Air Stripping Systems: Technologies" . Consultado el 16 de octubre de 2019 .
  5. ↑ Youcai, Zhao (2019). Tecnología de control de la contaminación para lixiviados de residuos sólidos urbanos . ISBN de Elsevier Inc.   978-0-12-815813-5 .