MODELO PARA LA EVALUACIÓN DE LOS CAMBIOS EN LA ESTRUCTURA FÍSICA DE BIOFILTROS DE COMPOSTA

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1 MODELO PARA LA EVALUACIÓN DE LOS CAMBIOS EN LA ESTRUCTURA FÍSICA DE BIOFILTROS DE COMPOSTA Juan Manuel Morgan-Sagastume* Instituto e Ingeniería e la UNAM, Mexico Doctor en Ingeniería Química por la Universia Nacional Autónoma e México (UNAM). Técnico Acaémico Titular el Instituto e Ingeniería e la UNAM. Investigaor Nacional Nivel I. Sarina J. Ergas Universia e Massachusetts en Amherst, EEUU Sergio Revah Moiseev Universia Autónoma Metropolitana, México Aalberto Noyola Robles Instituto e Ingeniería e la UNAM, Mexico Coorinación e Bioprocesos Ambientales, Instituto e Ingeniería, UNAM, Apo.Postal 70-47; 04510, Ciua Universitaria, Coyoacan, México D.F., México. Tel: al 9 FAX (5) * jmms@pumas.iingen.unam.mx. RESUMEN Se presenta una técnica que puee ser utilizaa para estimar los cambios estructurales el meio filtrante en un biofiltro e composta en función el tiempo. La técnica utiliza información e estuios e trazao, granulometría y caía e presión en conjunto con un moelo e canales esarrollao en este trabajo. Este moelo e canales permite estimar el número e partículas en el lecho, el número e canales e flujo, su iámetro así como el área específica. Se eterminó el contenio e humea el meio y la caía e presión en un biofiltro trabajano en moo convencional y con mezclao e cama. Bajo la operación convencional se observó una alta variación en la cantia e partículas y canales e flujo como consecuencia e la variación e humea a lo largo el biofiltro. Cuano la cama el biofiltro es mezclaa, se crean coniciones homogéneas en cuanto a humea, tamaño e partícula y cantia e canales e flujo. Palabras clave: biofiltros, partícula, olores, moelo, composta INTRODUCCIÓN En el campo el tratamiento e gases por meio e sistemas biológicos y en particular, los relacionaos con la biofiltración e gases, se han esarrollao algunos moelos matemáticos que pretenen escribir los procesos fisicoquímicos y biológicos que suceen entro el biofiltro para preecir el comportamiento el mismo en cuanto a su capacia e eliminación e sustrato y eficiencia e operación. Algunos trabajos sobre biofiltración e gases (Bratke et al., 1987; Bohn, 199) analizan las cinéticas e remoción e sustrato a través el ajuste e un moelo cinético con reacción e primer oren, aunque el ajuste es exacto en estos casos, la información que proporciona se limita a una escripción general e la capacia e eliminación el sustrato sin importar los fenómenos que suceen entro el biofiltro. Otros moelos consieran las cinéticas e reacción conjuntamente con aspectos relacionaos con la transferencia e masa el sustrato Un esfuerzo más completo en cuanto al esarrollo e moelos inámicos lo representa el trabajo e Zarook et al., (1997) en el cual esarrollaron un moelo que consiera un régimen transitorio incluyeno los efectos e la ispersión axial el gas, los efectos en la limitación e oxígeno, los fenómenos e asorción y una cinética e egraación tipo Michaelis-Menten. Los moelos mencionaos, entro e su iversia, lo que tienen en común es que ajustan el perfil e eliminación e sustrato con una aceptaa exactitu aunque la información proporcionaa por unos no es más completa que otros con respecto a los fenómenos internos que eterminan en sí el proceso mismo. En este sentio, los moelos más completos, arrojan en general información respecto al oren e la reacción y si es la reacción o la transferencia e masa lo limitante entro el proceso e transformación e un sustrato; así mismo aboran aspectos relacionaos con la constitución e las partículas el meio filtrante como los espacios vacíos y espesor e la biopelícula. Estos moelos, sin

2 embargo, no permiten conocer la estructura interna el lecho filtrante ni sus transformaciones internas al cambiar, por ejemplo su humea o su homogeneia reflejao esto en aspectos como el área e flujo isponible, número y iámetro e canales formaos entro el lecho filtrante, tamaño e las partículas y su acomoo entro el lecho. Con el objeto e complementar la información esprenia e los moelos cinéticos con aspectos e estructura interna el lecho filtrante, en este trabajo se propone un moelo que permite estimar los aspectos anteriores y relacionarlos con la información generaa con el moelo e Ergun para la caía e presión y con la información obtenia por meio e estuios e trazao El ispositivo experimental hace uso e biofiltros e composta que tratan HS y que están sometios al mezclao el meio filtrante y a una operación convencional. DESARROLLO DEL MODELO DE CANALES DE FLUJO Relación área/volumen e una partícula. Para establecer esta relación se parte e una partícula esférica para la cual es fácil eucir la siguiente ecuación: As π 6 Ecuación (1) 3 Vs π 6 one A s : área e la esfera, V s : volumen e la esfera y : iámetro e la partícula. La relación entre la forma e una partícula y una esfera está aa por el concepto e esfericia (φ) e la partícula que es la relación existente entre la superficie e una esfera iviia entre la superficie e la partícula, too a volumen constante, es ecir: 6 Ecuación () φ A s V s Al consierar la esfericia, la relación área volumen e la partícula se expresa e la siguiente forma: Ap 6 Ecuación (3) Vp φ Diámetro e un canal. En la Figura 1 se presenta un esquema e la forma en se pueen conceptuar y simular los canales e flujo existentes entro e un lecho empacao con partículas que tienen ser esféricas. Un lecho empacao con partículas iminutas conforman una extensa re e canales e flujo que puee ser simulaa por meio e un moelo basao en cilinros puestos en paralelo unos con otros. a) Lecho empacao con Partículas esféricas b) Corrientes e flujo c) Simulación e las corrientes e flujo por meio e cilinros en paralelo Figura 1 Esquematización el moelo e canales Al consierar lo anterior se establecen los siguientes supuestos: a) El área e la superficie externa e los canales existentes entro el lecho es igual al área superficial e las partículas en el lecho, y b) El volumen vacío el lecho empacao es igual a la suma el volumen e los n canales existentes entro el lecho. El primer supuesto se puee expresar e la siguiente forma al consierar la ecuación 3: nπ c H 6 S0H (1 ε) φ Ecuación (4) en one S 0 : Area e flujo el tanque vacío, c : iámetro e canal, H: altura el biofiltro, n: número e canales y ε: fracción e espacios vacíos. El lao izquiero e la ecuación representa el área total aa por n canales mientras que el lao erecho significa el proucto el volumen e toas las partículas en el lecho por la relación área volumen e las partículas. El seguno supuesto se expresa así:

3 S 0 nπ c Hε H Ecuación (5) 4 Al espejar n e la ecuación 5 y al sustituirla en la expresión 4, es posible obtener lo siguiente (McCabe et al., 1993): ε φ 3 1 ε c Ecuación (6) Esta expresión permite el cálculo el iámetro e canal en función el tamaño e la partícula al fijar los espacios vacíos y la esfericia. El esarrollo el moelo se basa en consierar canales e flujo en paralelo e inepenientes unos con otros. No toma en cuenta posibles interconexiones e canales en el interior el lecho o canales inepenientes que se forman en el interior el lecho y que no tienen contacto con la base inferior y superior el filtro. Tampoco consiera los efectos por crecimiento e biomasa o acumulación e metabolitos en la superficie e las partículas. Es posible pensar que los supuestos el moelo son mas exactos a meia que se reuce el iámetro e las partículas. Area específica. El área ofrecia por n canales e flujo es ac nπ ch Ecuación (7) es ecir, la multiplicación el perímetro e un canal por la altura el mismo o el lecho por el número e canales existente en el lecho. Por otra parte, el volumen a consierar para calcular la relación área volumen es el volumen total empacao, es ecir, se establece la relación e área que proporciona un volumen eterminao. Consierano lo anterior, el área específica es: a e nπ ch A H Ecuación (8) Por otra parte, se reporta en literatura (Perry y Green, 1988) la siguiente relación para calcular el área superficial: e one se puee establecer que a 6(1 ε) a e φ e T Ecuación (9) AL AL A H V T L 6(1 ε) φ Ecuación (10) Al igualar las ecuaciones 8 y 9 y al sustituir la ecuación para el iámetro e canal (ecuación 6) y operar algebraicamente, se obtiene la siguiente expresión: (1 ε ) ε 4 9 n φ Ecuación (11) T one T es el iámetro e un cilinro. El cálculo el área específica puee ser por meio e las ecuaciones 8 o 9. La ecuación 11 permite el cálculo el número e canales e flujo (n) en función e la esfericia (φ), fracción e espacio vacío (ε) y e la relación iámetro promeio e partícula/iámetro e biofiltro (/ T ) consierano que este sea un cilinro. Esfericia, iámetro promeio e partícula y fracción e espacio vacío. Levenspiel (1998) propuso un métoo experimental para estimar la esfericia (φ) usano estuios granulométricos. La ecuación que relaciona la esfericia (φ) con el iámetro promeio e partícula () y el iámetro promeio e partícula estimao por estuios e granulometría o iámetro e tamiz ( s ) es: φ s Ecuación (1)

4 s puee ser estimao con la siguiente ecuación (Levenspiel, 1998): s m xi i i 1 Ecuación (13) en one i es el promeio e la apertura e criba que retiene la fracción másica x i. El número total e platos e cribao esta representao por m y un plato en particular es i. El iámetro promeio e partícula puee ser eterminao meiante la ecuación e Ergun (Ergun, 195) P 150(1 ε ) µ UL 1.75(1 ε ) U L + Ecuación (14) 3 3 ρ g cε ρ g cε one: P: iferencia e presión, cm e H O; ρ: ensia el aire, 0.97 kg/m 3 ; ε: fracción e espacio vacío (espacios vacíos el meio filtrante); µ: viscosia el aire, kg/m/s; g c : 1 kg m/s N; H: longitu el biofiltro, m; U: velocia el aire, m/s; : iámetro e partícula promeio el meio filtrante, m. Sin embargo, para poer ajustar la ecuación e Ergun a un perfil e caías e presión, hay que especificar con antelación la fracción e espacio vacío el lecho empacao. La fracción e espacio vacío puee ser eterminaa por meio e estuios e trazao con una inyección e trazaor tipo pulso (Tipo C). Un estuio e trazao genera una curva e istribución e tiempos e resiencia, e la cual es posible eterminar el tiempo e resiencia meio a través e la siguiente expresión (Levenspiel, 197): t t C t i ti i r Ecuación (15) Cti ti one t r es el tiempo e resiencia meio, C ti es la concentración el trazaor a un tiempo específico t i y t i es la iferencia entre el tiempo t i y t i-1. Al consierar la efinición el tiempo e resiencia en un tanque, la fracción e espacio vacío puee ser calculaa meiante la ecuación 15 como sigue: trq A H ε Ecuación (16) T one Q es el flujo e gas. Esta técnica, a iferencia e la técnica por esplazamiento e agua, permite la estimación e la fracción el volumen vacío sin afectar la estructura interna el biofiltro. Número e partículas y número e canales e flujo. Al sustituir la ecuación 1 en la 11 y operar algebraicamente se obtiene la siguiente expresión para el cálculo el número e canales e flujo en un lecho empacao: n 9 4 ( 1 ε ) 4 εφ T s Ecuación (17) El número e partículas en el lecho filtrante (N p ) puee ser estimao al iviir el volumen sólio el lecho entre el volumen e una partícula (V p ), esto es: N p AT H V ( 1 ε ) p Ecuación (18) en one el volumen e la partícula puee ser calculao por meio e la ecuación para una esfera junto con la ecuación 1 que introuce el efecto e la esfericia, es ecir, ello quea como sigue: 3 ( 1 ε ) L T N p 3 3 Ecuación (19) φ s El moelo e canales esta concebio para su uso en lechos empacaos con partículas sólias, no huecas y no compresibles, tenientes en su forma a una esfera. Sistema integrao para el análisis el meio filtrante. En la Tabla 1 se resumen los pasos a seguir para el análisis e un meio filtrante utilizano caías e presión, estuios e trazao y el moelo e canales esarrollao. La fracción e espacio vacío puee ser eterminaa por estuios e trazao o por esplazamiento e agua. El iámetro promeio e partícula es eterminao meiante la ecuación e Ergun al ajustar un perfil e

5 caía e presión y al especificar la fracción e espacio vacío. La esfericia es eterminaa meiante el iámetro promeio e partícula eterminao tanto por la ecuación e Ergun como por el análisis granulométrico. Con esta información se calcula el número e partículas, el número e canales, el iámetro e canal y el área específica en el lecho filtrante. Nótese que se usa el métoo e estuios e trazao para cuantificar la fracción e espacio vacío al final el experimento pues ello permite conservar las características el meio filtrante. TABLA 1: Relación entre moelos para caracterización e un lecho filtrante Tiempo Paso Se utiliza: Se calcula: 1 Estuios e trazao. ε i, t i Inicial, i Determinación e la fracción e espacios vacíos por esplazamiento e agua.. ε i (se confirma ) Granulometría.. tam Ecuación e Ergun, P i f(ε i, i ) i 3 i φ tam i φ i Final, f 4 Moelo n i, ci, NP i y a ei 1 Estuios e trazao ε f, t f Ecuación e Ergun, P f f(ε f, f ) f 3 f φ tam f φ f 4 Moelo n f, cf, NP f y a ef Nomenclatura: a e: area superficial por unia e volumen; C: concentración e sustrato; tam: iámetro e tamiz; valor promeio e tamices one quea atrapaa una partícula; : iámetro e partícula; c: iámetro e canal; H: altura total el lecho filtrante; n: número e canales en el lecho; N pi: Número e partículas en un lecho con altura H i; ε: fracción e espacios vacíos; φ: esfericia e una partícula METODOLOGÍA Composta como meio filtrante.- La composta utilizaa en la experimentación provino e la planta e proucción e composta e Ciua Universitaria, UNAM. La relación e carbono nitrógeno es e 0:1 en la composta resultante. A la composta se le eterminó una humea relativa e 65%, un ph e 7.48, una alcalinia e 357 mg CaCO 3 /L, una ensia aparente y real e 0.59 y 1.1 g/ml respectivamente, una fracción e espacio vacío el 46% (eterminao con esplazamiento e agua). Columnas e humiificación e aire.- Se construyeron os torres e humiificación utilizano tubos e PVC e 6 ( m) e iámetro con una altura e 1. m. Las torres operaron inunaas y con una altura e empaque e 0.90 m. El empaque utilizao fue e tipo Rashig obtenio e tubos e PVC e ½ e iámetro. Con estas columnas fue posible humiificar el aire por arriba e un 95% e humea relativa a un flujo máximo e 80 l/min y a una temperatura e 0±5 C. Columna e biofiltración e gases. Las columnas e biofiltración fueron construias con tubos e PVC e 4 e iámetro (10.16 cm) con una altura e 1. m. La columna fue empacaa con composta con una altura e 1 m. El volumen e composta fue e m 3. La composta fue soportaa en el fono el biofiltro por una malla fina e plástico (apertura e 1 mm) para evitar que éste pasara al falso fono el biofiltro. La columna contó con 5 puertos e muestreo para gas y meio filtrante espaciaos caa uno e ellos 0 cm a lo largo e la altura el biofiltro. Proceimiento e empaque e las columnas. Toas las columnas fueron empacaas manualmente siguieno el mismo proceimiento en caa ocasión. Se tomó composta con una espátula (aproximaamente 300 g e composta base húmea) y se ejó caer libremente sobre la parte superior e la columna. Aición e agua al meio filtrante. La aición e agua al meio filtrante se efectuó manualmente en la parte superior e caa biofiltro en una sola aición caa 48 horas a razón e ml e agua por m 3 e gas tratao. Mezclao el meio filtrante. Para efectos e este trabajo y consierano el marco e la especialia en que los resultaos el mismo pueen ser manejaos, el término mezclao e meio filtrante se ebe entener como un proceimiento manual o mecánico meiante el cual se logren coniciones suficientes e homogeneia el meio filtrante e tal forma que la humea contenia en el meio sea la misma inepenientemente el lugar e muestreo. Caía e presión. La caía e presión fue eterminaa con manómetros iferenciales e agua. Se eterminó la iferencia e presión entre el puerto e entraa e gas y los puertos e muestreo. Caa os ías, los biofiltros fueron sometios urante 0 minutos a un flujo e aire que varió e 10 a 70 l/min con incrementos e 10 l/min. Meiciones fisicoquímicas efectuaas. La Tabla resume las eterminaciones fisicoquímicas efectuaas en los experimentos.

6 Estuios e trazao. Para efectuar los estuios e trazao se utilizó butano como trazaor ebio a su baja solubilia (1.6 mm a 98 K, Perry y Green, 1988) y un etector e CO con luz infrarroja instalao en una unia para el análisis e Carbono Orgánico Total (Beckman Inustrial TOC analyzer moelo 915B). La inyección el trazaor fue e tipo pulso (Levenspiel, 197). se inyectó 1 ml e butano. En la parte superior e las columnas sometias al estuio e trazao se colocó un pequeño compresor e aire e iafragma. Este compresor recolectaba una muestra el gas efluente e la columna para transportarlo a una trampa e CO con base en KOH (1 M) y posteriormente al TOC. Así mismo, también se tomaron muestras en los puertos e muestreo e las columnas. En caa estuio e trazao se efectuaron tres inyecciones e trazaor, con ello se obtuvo una curva DTR promeio. Caa estuio e trazao utilizó un flujo e aire igual al flujo e aire usao en la operación el biofiltro. Previo a la inyección el trazaor, caa columna e biofiltración sometia al estuio e trazao fue saturaa con butano, ello con el objeto e evitar al máximo la absorción el trazaor en las columnas urante la inyección. Para ello, al flujo e aire utilizao en el estuio e trazao se le inyectó un flujo constante e butano, e tal forma que la concentración e butano en la salia e la columna fuese e 1.5 mg/l. TABLA Características e las meiciones efectuaas en los experimentos Tipo e Meición Técnica Analítica Humea En aire: equipo e meición electrónico Digi-Sense moelo No Cole Parmer. En composta: por iferencia e peso entre una muestra húmea y una seca a 105 C. por una hora. Parent y Caron (1993). Concentración e H S Celas electroquímicas SRII-U-100, BW Technologies Temperatura Digi-Sense, Cole Parmer Instruments Co. Temperature/humiity Data Logger. ph y alcalinia En composta y lixiviao: Henershot et al., (1993) SO 4, SO 3 En composta y lixiviao: Métoo fotométrico MERK SPECTROQUANT, Densia aparente y La ensia aparente se calcula al iviir el peso e una muestra e meio real entre su volumen meio en una probeta. La ensia real es el peso e muestra entre el volumen efectivo e muestra eterminao por esplazamiento e agua. Parent y Caron (1993) Fracción e espacio Se calcula por meio el esplazamiento e agua o por la relación (ensia vacío e la composta aparente-ensia real)/ensia aparente. Parent y Caron (1993) Distribución e Parent y Caron (1993). partículas y granulometría Planta piloto.- Se construyó una planta piloto que estuvo constituia por los siguientes elementos: Dos torres para humiificación e aire, una columna e biofiltración, un control A que consistió en una muestra e composta equivalente al volumen e una sección el biofiltro, un control B que consistió en una columna e biofiltración a la cual no se le introujo ni agua ni gas (es ecir, la composta estuvo simplemente almacenaa en la columna) y por último, e un control C que consistió en una columna a la cual se le introujo gas a las mismas coniciones que el gas manejao por el biofiltro excepto que no contuvo H S. A la corriente e aire se le aicionó H S puro para obtener una carga másica e 4 gh S/m 3 /h. Los biofiltros trabajaron con flujo ascenente. Se utilizó un flujo e gas e 10 l/min (0.6 m 3 /h) lo que corresponió a n tiempo e contacto con cama vacía e 48.6 s y a una carga superficial e 74 m 3 /m /h. La operación el sistema piloto se llevó a cabo en os etapas; la primera consistió en una operación el biofiltro bajo un criterio convencional e operación seguia e la homogeneización e la composta por mezclao e la misma. La operación convencional implicó solamente la aición e agua en la parte superior el biofiltro y la introucción e aire humiificao. La uración total el experimento fue e 06 ías, 141 ías bajo una operación convencional mas 65 ías bajo una operación con mezclao e la composta. RESULTADOS La Tabla 3 muestra los valores experimentales para la humea el meio y la fracción e espacio vacío así como las estimaciones hechas por el moelo e canales en cuanto al número e partículas, número e canales y iámetro e canal para caa una e las secciones el biofiltro I y controles A, B y C. Por otra parte, la Figura presenta los cambios proucios en el y control B en relación con el control A para caa sección e 0 cm e las columnas. La Tabla 3 proporciona información sobre los atos brutos proucios mientras que la Figura, representa los cambios e los biofiltros con respecto al control A (muestra e composta al inicio el experimento).

7 Tamaño e partícula. De acuero con la Tabla 3, el biofiltro I (bajo una operación convencional) presentó un cambio en el tamaño e partícula el 73% (e 0.5 a 1.9 mm) en 141 ías e operación. La falta e mezclao el meio proujo la istribución heterogénea e partículas en el meio one las e tamaño mayor se ubicaron en la parte superior e los biofiltros ebio a que en esa zona se agregó agua para tratar e controlar la humea el meio filtrante. TABLA 3 Respuesta el moelo e canales basao en atos experimentales para, ε y φ. Control A Control B Control C Biofiltro I Composta al inicio el experimento Columna e composta sin alimentación e aire ni agua Columna e composta con alimentación e aire y agua (sin Sección el biofiltro N p (10 7 ) n (10 5 ) c mm a 0 (10 4 ), m /m 3 mm ε φ Humea e la composta % H S) Operación convencional urante 141 ías Mezclao e cama urante 65 ías Nota: El iámetro e partícula presentao en la tabla correspone al iámetro promeio e tamiz. Es posible observar en la Figura como el efecto el mezclao en la composta proujo una istribución uniforme e partícula en el meio (promeio e 1.8 mm±0.08 mm). Esfericia y fracción e espacio vacío. La esfericia permaneció prácticamente constante en los biofiltros (alreeor e 0.81±0.01) a lo largo e la experimentación (Tabla 3). Ello implica que urante la aglutinación e partículas y la compactación e la composta, la forma geométrica e las partículas no cambia. La fracción e espacio vacío para el control A (muestra e composta al inicio el experimento) fue eterminao usano tanto estuios e trazao como por esplazamiento e agua. El valor obtenio por el estuio e trazao fue e o.40 mientras que el obtenio por esplazamiento e agua fue e 0.44, esto es una iferencia el 9.9%. Ello implica que la fracción e espacio vacío calculao meiante estuios e trazao es en realia la fracción e espacio vacío que trabaja entro el biofiltro, en cambio, la fracción e espacio vacío calculaa meiante esplazamiento e agua incorpora tanto la fracción e espacio vacío que trabaja así como la zona muerta. Muchos autores que utilizan la técnica e esplazamiento e agua para el cálculo e la fracción e espacio vacío en lechos filtrantes no toman en cuenta esta consieración lo que puee añair un error importante en sus eterminaciones. Los valores e la fracción e espacio vacío reportaos en la Tabla 3 corresponen a los encontraos con los estuios e trazao. La fracción e espacio vacío tuvo un incremento el 14% al comparar la última sección con la primera en el biofiltro I bajo una operación convencional. Ello se puee explicar ebio a la compactación y aglutinamiento e partículas que sufrió la composta lo que provocó un incremento en el iámetro e partícula y en la apertura e canales e flujo e mayor volumen, los cuales incrementaron la fracción e espacio vacío. Número e partículas, número e canales e flujo y área específica. Como es posible observar en la Figura, los controles A y B tuvieron un comportamiento similar entre ellos, e lo cual es posible concluir que la columna e composta almacenaa urante 06 ías, prácticamente no sufrió cambios estructurales internos, ello comparao con los granes cambios observaos en el biofiltro I bajo operación convencional.

8 (Valor)/(Control A) Control B analizao al final el experimento Control A al inicio el experimento Biofiltro I con 141 ías e operación convencional Biofiltro I con 65 ías bajo mezclao e cama Np n c a0 0.1 Dirección el flujo S Sección el biofiltro, cm Figura Relación entre los valores e los parámetros característicos e los biofiltros (Biofiltro I y control B) y el control A. El control A consistió e una muestra e composta al inicio el experimento. Los valores e los parámetros graficaos se presentan el la Tabla 3 El biofiltro I, bajo una operación convencional urante 141 ías, mostró cambios en su estructura interna, especialmente en la parte inferior el mismo ebio al secao el meio (humea el 31 %). El meio seco esintegró las partículas el meio proucieno un gran cantia e partículas y canales e flujo. Los cambios extremos se localizaron en la primera sección el biofiltro (0 cm e alto, m e iámetro) one ingresó la corriente e aire. En esta sección se estimó un número e partículas alreeor e 9 millones con un iámetro promeio e 0.5 mm y un número e canales e flujo e 18,000 con un iámetro promeio e 0.13 mm. La composta original (Control A) tuvo 510,000 partículas con un iámetro promeio e 1.9 mm y un número e canales e 13,400 con un iámetro promeio e 0.55 mm. Como es e esperarse, el área específica se vió incrementaa e 880 a 11,300 m /m 3 para el control A y el biofiltro I (primera sección), respectivamente. La parte superior el biofiltro I tuvo un comportamiento similar a los controles A y B. Ello implica que el biofiltro, bajo el criterio e operación convencional, operó bajo un proceso e secao e la cama y el agua añaia en la parte superior el biofiltro fue suficiente solamente para mantener la humea e la cama en la última sección el mismo. Distribución el gas. La Tabla 4 muestra los números e ispersión axial (Levenspiel, 1971) obtenios al ajustar las curvas e istribución e tempos e resiencia (DTR) para el biofiltro I y los controles A, B y C. Como es sabio, al incrementarse el mezclao el gas en el meio, el valor el número e ispersión axial se incrementa lo cual es inicativo e una mejor istribución el meio. En el biofiltro I, bajo una operación convencional, se observó una isminución el número e ispersión axial lo cual puee ser explicao por la formación e canalizaciones en el meio con la consecuente generación e zonas muertas en el mismo. El tiempo e retención meio el gas fue e 19.1 s para el caso el meio mezclao y 17.6 s para el caso e la operación convencional. Esta iferencia en los tiempos e resiencia meios implica la formación e una zona muerta que equivale al 8% el volumen útil el sistema. Al efectuar el mezclao el meio filtrante, el valor el número e ispersión es prácticamente el mismo que para el control A, lo cual inica que la istribución el flujo e gas es restablecia meiante el mezclao y que la istribución el gas no es afectaa por el tiempo e operación el sistema. TABLA 4. Dispersión el gas en el meio filtrante meio a través el número e ispersión axial Número e ispersión axial (aimensional) Biofiltro I espués e 141 ías e operación convencional Biofiltro I espués e 65 ías e operación con mezclao e cama Control A, muestra e composta al inicio el experimento Control B, columna e composta sin alimentación e agua ni e aire Control C, columna e composta con alimentación únicamente e aire húmeo y e agua (sin H S)

9 CONCLUSIONES En este trabajo se muestra la utilia el moelo e canales al permitir la estimación el número e partículas, número e canales, iámetro e canal y área específica en un lecho filtrante bajo coniciones e cambio el lecho filtrante. Se planteó el seguimiento e los cambios acaecios en un lecho filtrante a través el manejo simultáneo e la ecuación e Ergun, estuios e trazao y el moelo e canales lo cual brina información ese varios puntos e vista sobre un mismo fenómeno. El biofiltro presentó cambios en su estructura interna conforme transcurre el tiempo e operación. Existió aglutinación e partículas pues se presentó una isminución e las mismas y el incremento e su iámetro. Se mantiene prácticamente constante la esfericia y la fracción e espacios vacíos entro el lecho. Se observó la isminución e canales e flujo en el lecho lo que implicó la formación e canales con iámetros mayores. Agraecimientos.- Se agraece el apoyo económico el CONACYT (proyecto 7776-B). REFERENCIAS Bartke D., Fisher K. y Sabo F. (1987). Air purification with biofilters, fiel of application an esign criteria. Proceeings of the 80 th Annual Meeting of APCA, New York, June, pp Bohn H. (199). Consier biofiltration for econtaminating gases. Chemical Engineering Progress, April, pp Ergun, S. (195). Flui Flow Through Packe Columns, Chem. Eng. Prog., 48, pp Henershot E.H., Lalane H. y Duquette M. (1993). Soil reaction an exchangeable aciity. In: Soil Sampling an Methos of analysis, Carter M., E. Chapter 16 p.p Levenspiel O. (197). Chemical Reactor Engineering, Secon Eition. John Wiley an Sons. Levenspiel, O. (1998). Engineering Flow an Heat Exchange; Plenum Press: New York an Lonon. McCabe W.L., Smith J.C. y Harriott, P. (1993). Unit operations of chemical Engineering. Fifth Eition, Chapter 7, pp. 15. Parent L.E. y Caron J. (1993). Physical properties of organic soils. In: Soil Sampling an Methos of analysis, Carter M., E. Canaian Society of Soil Science, Lewis Publishers, Chapter 43, pp Perry, R.H.; Green, D. (1988). Perry s Chemical Engineers Han Book; McGraw-Hill International. Warkentin B.P. (1993). Soil shrinkage. In: Soil Sampling an Methos of analysis, Carter M., E. Canaian Society of Soil Science, Lewis Publishers, Chapter 48 p.p Zarook, S. M., Shaikh, A. A. y Ansar Z. (1997). Development, experimental valiation an ynamic analysis of a general transient biofilter moel. Chemical Engineering Science, Vol. 5, No. 5, pp