Filtração de Ar – Modelos de Filtros e Meios Filtrantes
Preocupadas com imagem e com a regulamentação ambiental crescente, as indústrias têm tomado medidas para controlar os odores gerados em suas atividades. Indústrias críticas como a de produção de ração animal assim como areas de tratamento de esgotos e outras, sofrem com os odores de produtos químicos, matérias primas e processos biológicos.
Origem dos Odores e Maus Cheiros
As principais substâncias responsaveis pela liberação de odores são, em geral, gases inorgânicos resultado da atividade biológica nos esgotos e os compostos orgânicos volateis (VOC`s – “Volatil Organic Compounds”), estes, derivados da presença de resíduos ou produtos industriais.
Os compostos químicos associados a maus odores são as mercaptanas, indóis, acidos inorgânicos, aldeídos, cetonas e compostos orgânicos contendo nitrogênio ou atomos de enxofre, originados na decomposição anaeróbia de proteínas existentes em esgotos, por exemplo. Entre os compostos inorgânicos, gerados também nos esgotos, em estacões elevatórias de esgotos, etc., a amônia (NH4) e sulfeto de hidrogênio (H2S), são consideradas as principais causas do odor. Condições sépticas também podem surgir em esgotos de baixas velocidades e se o sistema esta localizado em uma região que enfrenta altas temperaturas.
A Identidade química do poluente é a principal determinante do odor; é comum uma pessoa identificar o odor de “ovo podre” ao acido sulfídrico (H2S) e o cheiro de “repolho estragado” às mercaptanas sendo a concentração da substância odorífera no ar o principal determinante da intensidade do odor percebido.
A relação da intensidade de odor com a concentração odorífera é dada pela lei de WEBER – FECHNER, que diz que a intensidade é proporcional ao logaritmo da concentração e a persistência é inversamente proporcional à constante k. (I = k log(c/ct)). Quanto maior k menor a intensidade, menor a concentração, menos persistente é o odor.
São varios os grupos químicos, principais causadores de maus cheiros:
• Acidos graxos: onde ocorre o cheiro de gordura, suor e de indústrias de processamento óleos; o odor é de ranço, fermentações diversas, suor etc..;
• Compostos de Enxofre: estes odores são geralmente derivados de sulfito orgânicos e mercaptanas, geralmente causados por reações biológicas anaeróbias e por vegetais e animais em estado de putrefação;
• Compostos de nitrogênio: estes odores são geralmente causados por aminas derivadas de apodrecimento de peixe e outros animais, urina e outras fontes.
Na indústria as principais fontes de odores são: fabricas de fibra de vidro, alimentícia, borracha, papel, açúcar, moldagem, refino de óleo, gorduras, emulsões acrílicas, tintas , vernizes, resinas, limpeza de tanques, gas natural, borracha, dutos de ar condicionado, caixas de agua industriais, aterros sanitarios, caminhões coletores, compostagem, ete, curtumes, abatedouros, frigoríficos, caminhões frigoríficos, hotéis, shoppings, bingos e hospitais.
Em alguns casos o nitrogênio reativo nas moléculas de odor é substituído por fósforo, enxofre e selênio e nesses casos, o odor é ainda mais forte. Na pratica, um odor não é formado por uma composição de muitos destes agentes; um odor de enxofre em geral inclui moléculas de nitrogênio, ao mesmo tempo.
Compostos Orgânicos Volateis (COV)
Os Compostos Orgânicos Volateis (COV) são outro grande grupo de produtos químicos à base de carbono que se evaporam facilmente à temperatura ambiente e são altamente prejudiciais ao meio ambiente; alguns não têm cheiro nem odor o que não os isenta de risco à inalação. Existem milhares de diferentes compostos orgânicos volateis produzidos e utilizados no nosso quotidiano, entre eles, a acetona, benzeno, etilenoglicol, formaldeído, cloreto de metileno, percloroetileno, tolueno, xileno e butadieno. Entre os materiais que podem emitir VOC´s encontramos os mais insuspeitos materiais: tapetes e adesivos, produtos para madeira, tintas, vedação e calafetação, solventes , tecidos para estofados , vernizes, pisos de vinil, produtos para limpeza e desinfecção, cosméticos, óleo combustível e gasolina, bolas de naftalina, escapamento de veículos, operações como cozinhar, limpeza a seco, jornais, aquecedores, fotocopiadoras, cigarros, etc…
Medição dos odores
Alguns gases representam perigo de vida para as pessoas e por isso têm restrição de concentração e tempo de contato. Entre os parâmetros que medem estas situações criticas e impõem limites, temos:
• Perceptibilidade (ATC – Absolute Threshold Concentration ou concentração mínima) detectada por 100%, em alguns casos 50%, das pessoas envolvidas com a analise olfativa.
• Concentração Maxima de Exposição (TLV – Threshold Limit Value) representa a concentração maxima na qual as pessoas podem ser expostas durante um período de 8 horas por dia, 5 dias por semana e 50 semanas por ano (média ponderada ao longo de 8 horas), para uma vida de trabalho de 40 anos.
• Concentração Maxima Permitida (MAC – Maximum Allowed Concentration) que nunca deve ser excedida.
Caracterização de alguns compostos encontrados em estações de tratamento de esgoto e
Produção de Gas Sulfídrico numa ETE Minicipal
Produção de 300 a 600 ppm de gas sulfídrico na agua bruta mas em efluentes de rejeitos de criação de porcos ( suinocultura ) a concentração de gas sulfídrico no gas metano pode atingir de 1000 a 5000 ppm. Por outro lado, no meio ambiente, mediçoes nas proximidades das fontes poluidoras podem, no verão, chegar a 200 ppm e no inverno 5 ppm. No caso do gas sulfídrico isto se torna um problema pois o olfato humano detecta o gas a apenas 0,0005 ppm ao contrario da amônia que pode chegar a 50 ppm sem ser notada. De qualquer forma, no ambiente de trabalho os limites médios de 10 e 25 ppm respectivamente não poderiam ser ultrapassados necessitando portanto, por lei, a remediação.
Controle de Odor
Os odores podem ser controlados na pratica por processos físico-químicos como, por exemplo, a oxidação térmica, a oxidação química e filtração ou por processos biológicos (biofiltração). Na oxidação térmica queimam-se os compostos causadores de odor diretamente e é muito usado para controle de compostos orgânicos volateis. No processo de biofiltração se remove o odor num leito filtrante onde os compostos orgânicos são oxidados por microrganismos. No processo de desodorização por oxidação química se usam equipamentos tipo lavadores de gases de leito fixo e névoa para maximizar o contato dos compostos odoríferos com a “solução química”. O ar viciado é ventilado através de uma mídia de plastico e como oxidante pode-se usar o hipoclorito, o ozônio ou o peróxido. No processo de filtração o ar contaminado passa por um meio adsorvente (carvão ativado impregnado ou não, zeolita, etc.) e o odor fica ali retido.
NaturalTec – Filtros de Ar e Controle de Odor
Os modelos de filtros de ar para remoção de odores utilizando o carvão ativado, a zeolita, etc., da Naturaltec são aplicados em instalações de ventilação ou sistemas de ar condicionado e na absorção de gases e odores contaminantes do meio ambiente com as mais diversas origens.
Os filtros de ar para remoção de odor podem funcionar com ou sem compressor, dependendo da necessidade. Os filtros menores são projetados para uso em situações domésticas no banheiro, fossas ou tanques sépticas, caixas de gordura e outras instalações com odores. Os filtros maiores são também usados em caixas de gordura de instalações comerciais, estações elevatórias, sistemas de esgotos, mineração, normalmente são equipados com compressores e tratam areas e volumes maiores de ar. Os equipamentos maiores podem ser alugados e usados para aplicações temporarias, em situações de construção ou manutenção em andamento.
Equipamentos de Série
Filtração Passiva dos Gases – Filtração de Odores – Filtros de Chão
Os filtros de ar são desenhados para uso em situações domésticas em fossa, caixas de gordura, etc.. onde haja escape de odores, como no caso do modelo FANat 1, próprio para tubulação de 4 pol podendo ser adaptado para qualquer tubulação . O mesmo para o modelo FANat 2 que pode ser usado em aplicações de maiores dimensões. Os modelos 4, 15 e 60 são para aplicações típicas de solo/piso podendo ser colocadas em respiros. O FANat 60 é projetado para situações mais extremas, com maior fluxo de ar, tem uma capacidade de até 40 litros por segundo e os níveis de H2S mais altas. Todos os filtros têm uma garantia de remoção de H2S acima de 99% e a troca de midia dura de 1 a 2 anos.
A montagem dos filtros de odores para ar pode ser feita nos respiros, na tubulação ou no piso. A montagem dos filtros de ar no chão é adequada para problemas de odor em escala doméstica ou comercial; são filtros robustos e vão durar muitos anos expostos às intempéries; são filtros capazes de absorver continuamente e tratar o gas sulfidrico (H2S) e outros odores desagradaveis.
Filtros de Ar e Odor não pressurizados (ETE’s de pequeno porte)
Instalação
Filtros Pressurizados
a) Escritórios – (projetos sob medida)
Para escritórios são usados filtros pressurizados com baixo ruído que aspiram o ar ambiente e o fazem circular dentro do filtro para remoção dos gases tóxicos ou desagradaveis. No exemplo abaixo, o filtro é equipado com um compressor de 1 cv que gera 1 m3/min de ar filtrado e sem odor. (Sala de 40 m2 com presença de gases de solventes de tintas).
b) Instalações Comerciais e Industrial (Projetos sob medida)
Dimensionamento
O dimensionamento dos Filtros de Odores em Estações de Tratamento de Esgotos baseia-se no fato de que os esgotos domésticos produzem 0,2 a 0,35 m3 de gas metano (CH4), 0,05 m3 de amônia (NH4) por quilo de DQO e gas sulfídrico (H2S) sob condições anaeróbias. Cada habitante produz 54 gr DBO/dia, considera-se a relação DBO/DQO igual a 0,6 e a eficiência do reator anaeróbio de 60%. Como em termos de habitante a relação é de 54 g (total) de DBO e 22 gr/hab/dia não digerida. se produz cerca de 3 litros de metano/hab/dia e 300 a 600 ppm de gas sulfídrico conforme amostragem abaixo; em efluentes de rejeitos de criação de porcos ( suinocultura ) a concentração de gas sulfídrico no gas metano pode atingir de 1000 a 5000 ppm.
Meios Filtrantes
Os filtros de carvão ativado são indicados para a absorção de odores de fumaça de cigarro e gordura, solventes em instalações de pintura e também gases químicos como cloro em indústrias de papel e celulose, etc. e os filtros mistos com zeolita são usados no controle de odores em ETE’s.
O Carvão Ativado é um tipo de carvão processado de modo a ter uma area de superfície muito grande. A area de superfície de 5 g de carvão ativado é igual ao tamanho de um campo de futebol. A ativação de carbono que da uma taxa ligeiramente eletropositiva, de modo a atrair as impurezas carregadas negativamente num processo conhecido como “adsorção”. As moléculas de gas de produtos químicos e outras impurezas ficam presas nos minúsculos e numerosos poros sobre a area da superfície da almofada de carvão ativado, presentes no filtro. O Carvão Ativado, além da remoção de cor e odor, é usado na recuperação de gases e solventes, tratamento de gases de combustão em incineradores , remoção de gases venenosos, dioxinas, etc…
A Zeólita é outra mídia natural importante; tem capacidade de adsorver gases e controlar grande quantidade de produtos químicos causadores de odores. A Zeólita tem capacidade também de troca iônica que lhe permite usos na remoção de agua do gas natural, purificação de gases medicinais, adsorção de íons radioativos, etc…Os Zeólitos têm uma estrutura química única que lhe confere uma grande area superficial interna e uma carga elétrica negativa natural. Como um gerador de íons negativos que atrai partículas carregadas positivamente.
Na média 1 kg de mídia filtrante neutraliza 210 g de gas sulfídrico, 190 g de methyl mercaptanas, 220 g de ethyl mercaptanas, 70 g de amônia, 160 g de compostos nitrogenados orgânicos, 110 g de dióxido de enxofre e 220 g de sulfetos.
Temperatura Ótima de Utilização: de – 25 °C a + 55 °C (limite: de – 25 °C a + 55 °C).
