Desodorización Pasiva de espacios confinados en Estaciones Depuradoras De Aguas Residuales

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imagen recaj   El control de malos olores en plantas depuradoras de aguas residuales y estaciones de bombeo es ya un aspecto prioritario en la integración de estas instalaciones con su entorno. De un tiempo a esta parte ha adquirido gran importancia la optimización energética (y económica) de los sistemas de desodorización.

   En el presente artículo se demuestra cómo es posible alcanzar los objetivos de desodorización con soluciones eficaces y de bajo coste de operación para elementos concretos de la planta, con pequeños equipos compactos pasivos, que no necesitan de ventiladores que fuercen el paso de aire viciado a su través.

 

J.L. Recaj y J. Balfagón

Alphachem S.L., C/ Jerez de los Caballeros 2, 28042 Madrid SPAIN
*

   Conflictos de interés: El autor declara que no existe conflicto de intereses.

   Editor académico: Carlos N Díaz.

   Calidad del contenido: Este artículo científico ha sido revisado por al menos dos revisores. Vea el comité científico aquí

   Cita: J.L. Recaj y J. Balfagón, 2017, Desodorización Pasiva de espacios confinados en Estaciones Depuradoras De Aguas Residuales, IV Conferencia Internacional sobres gestión de Olores y COVs en el Medio Ambiente, Valladolid, España, www.olores.org

   Copyright: Los autores retienen la propiedad del copyright de sus artículos, pero los autores permiten a cualquier persona descargar, reusar, reimprimir, modificar, distribuir y/o copiar artículos del sitio web de olores.org, siempre que se citen los autores originales y las fuentes. No es necesario permiso específico de los autores o de los editores de esta web.

   ISBN: 978-84-697-7359-8

   Palabras claves: Normativa de olores, Evaluación, Modelización de dispersión olores, Acreditación, Actividades potencialmente contaminadoras de la atmósfera


 

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Resumen

   El control de malos olores en plantas depuradoras de aguas residuales y estaciones de bombeo es ya un aspecto prioritario en la integración de estas instalaciones con su entorno. De un tiempo a esta parte ha adquirido gran importancia la optimización energética (y económica) de los sistemas de desodorización. En el presente artículo se demuestra cómo es posible alcanzar los objetivos de desodorización con soluciones eficaces y de bajo coste de operación para elementos concretos de la planta, con pequeños equipos compactos pasivos, que no necesitan de ventiladores que fuercen el paso de aire viciado a su través.

    Los resultados y capacidades obtenidos hacen que esta solución sea idónea para la eliminación de olores generados en silos y espesadores de fangos, arquetas y tapas de registro, fosas sépticas, depósitos y digestores de fangos, tanques de tormentas, y cualquier otra instalación cerrada, ofreciendo numerosas ventajas frente a las desodorizaciones habituales con equipos de mayor tamaño, que cuentan con ventiladores y extensas redes de captación, generalmente calculadas con criterios de diseño basados en un número determinado de renovaciones horarias.

 

1. Introducción

   Actualmente la mayoría de plantas de tratamiento de aguas residuales se diseña con sistemas de eliminación de olores de cara a minimizar el impacto ambiental en el entorno. Al mismo tiempo numerosas depuradoras y estaciones de bombeo que no contaban con desodorización se han visto obligadas a instalarla, debido a la expansión urbanística o a quejas vecinales.
Para hacer frente a esta contaminación odorífera se pueden encontrar en el mercado distintas opciones (Stanley, 2002), habiendo importantes diferencias en cuanto a efectividad y también en cuanto a costes operativos. Los sistemas de desodorización más utilizados son los que incorporan equipos de adsorción química (con carbón activo u otros), torres de lavado químico o biofiltros.

   En la selección de un sistema de desodorización para la eliminación de los compuestos malolientes, se deben tener en cuenta los costes operativos, principalmente de reposición o regeneración de producto y el coste energético.

   Uno de los sistemas más apreciados son los equipos de adsorción química, que incorporan adsorbentes de carbón activo (Rodríguez, 2005) y/o de alúminas activadas, con distintas impregnaciones en función de los compuestos malolientes presentes. Tradicionalmente, estos equipos disponen de una ventilación forzada que es la encargada de extraer el aire maloliente y hacerlo pasar a través de un lecho adsorbente.

   En instalaciones u operaciones estancas, la propia presión de los gases generada en el interior es capaz de forzar el paso a través de un lecho de adsorbente químico, sin necesidad de ventilación forzada, en lo que se conoce como desodorización pasiva. Al no usar un motor-ventilador, el consumo energético del sistema es nulo. Asimismo los caudales de tratamiento del sistema se ajustan a la necesidad real de desodorización, pues sólo se tratan los gases malolientes que de otra manera saldrían al exterior.

 

2. Materiales y Métodos

   Para evaluar la eficacia de los sistemas de depuración pasivos se medirá la concentración de olor de sulfuro de hidrógeno (H2S) a la entrada y a la salida de los equipos.

   El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un gas que tiene una contribución relevante a los olores generados en depuradoras de aguas residuales municipales, y que habitualmente se encuentra presente en concentraciones elevadas. Este gas se puede medir de manera sencilla con equipos portátiles.

   Los valores de concentración de sulfuro de hidrógeno se han obtenido por medida directa en el interior de los espacios desodorizados con detectores portátiles modelos Dräger PAC-7000 y Dräger CMS, una vez ya en funcionamiento el sistema de desodorización, en 4 plantas de tratamiento de aguas residuales municipales con diferentes características y de las que a continuación se dan algunos detalles.

   La EDAR A da servicio a 125.000 habitantes equivalentes en una localidad costera catalana, y presenta elevadas concentraciones de gases malolientes, especialmente sulfuro de hidrógeno y mercaptanos. Se tomaron datos de concentración de H2S en el interior del silo y a la salida del equipo de desodorización acoplado en pasivo a su venteo.

   En general se trata de una solución de muy bajo coste de explotación, y elevada eficacia, que ya ha sido implementada con éxito en silos y espesadores de fangos, arquetas de registro, fosas sépticas o pequeñas depuradoras, así como en depósitos y digestores de fangos, pero que también puede aplicarse a tanques de homogeneización, tanques de tormentas, reactores biológicos cubiertos, y otros elementos dentro de una instalación de tratamiento de aguas residuales.

   El objetivo del presente trabajo es comprobar el rendimiento de varios sistemas de desodorización pasiva para solucionar los problemas de emisión de olor en diferentes unidades de proceso de plantas depuradoras de aguas residuales.

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Fig. 1. Desodorización pasiva en un venteo de silo de fangos con equipo compacto

   La EDAR B da servicio a 1.750 habitantes equivalentes en una pequeña localidad de la ribera del Ebro en la provincia de Zaragoza. Sus niveles de generación de H2S son considerables. En este caso la desodorización del espesador de fangos se realiza con un equipo compacto de alúminas activadas impregnadas, que si bien cuenta con un pequeño ventilador, éste no se ha utilizado, por lo que se considera también una aplicación en pasivo. Las medidas de H2S se realizaron en el interior del espesador y a la salida de la desodorización.

   La EDAR C es una planta de la costa vizcaina de 44.000 habitantes equivalentes, con tradicional sensibilidad a los olores en su entorno. En este caso se trata del venteo de un emisario submarino ubicado en una playa bastante frecuentada en temporada estival, para el que se propuso un equipo de desodorización que pudiese tratar golpes de aire viciado de hasta 2000 m3/h y que debido a su ubicación habría de ser eficaz y sin necesidad de acometida eléctrica. Se desconocen las concentraciones reales de los gases que trata, y dado que proceden de agua depurada no se consideró que pudieran ser elevadas, estimando 5 ppm de H2S. La medida de gases se realizó a la salida del equipo de desodorización.

   La EDAR D es una planta para 130.000 habitantes equivalentes en Asturias. En la remodelación finalizada en 2015 se instaló un equipo compacto de desodorización pasivo en el silo de fangos. Los datos de concentración de H2S tanto de entrada (interior silo) como a la salida han sido proporcionados por el explotador en base a varias medidas realizadas con detectores portátiles personales como los indicados anteriormente.

   En los cuatro casos la desodorización se realiza con equipos compactos cilíndricos de cuerpo en polipropileno y carga de adsorbentes químicos en dos lechos.

   El Lecho 1 cuenta con alúmina activada impregnada cáusticamente en EDAR B y C. En las plantas A y D la opción elegida fue carbón activo impregnado en KOH.

   El Lecho 2 es en todos los casos mezcla de esferas de alúmina impregnada en permanganato potásico y pelets de carbón activo virgen. Esta combinación se ha mostrado históricamente como la más adecuada para la eliminación de todos los olores procedentes de tratamiento de aguas residuales domésticas, alcanzando rendimientos del 99%.

 

3. Resultados y discusión

  3.1. Resultados

   Los datos recopilados se presentan a continuación en la Tabla 1.

Tabla 1. Datos remoción de H2S por planta depuradora

 

EDAR A

EDAR B

EDAR C

EDAR D

Espacio desodorizado en EDAR

Silo fangos

Espesador fangos

Emisario submarino

Silo fangos

Año puesta en marcha desodorización

2007

2009

2012

2016

Volumen espacio confinado

100 m3

115 m3

no aplicable

100 m3

Caudal tratamiento gases

0-25 m3/h

0-40 m3/h

0-2000 m3/h

0-25 m3/h

Tipo adsorbente quimico

Alumina + carbón

aluminas activadas

aluminas activadas

Alumina + carbon

Carga adsorbente químico

90 kg

200 kg

125 kg

90 kg

Capacidad teórica eliminación H2S (%)

20 w/w

30 w/w

30 w/w

20 w/w

Concentración H2S entrada desodorización

340 ppm

50 ppm

5 ppm

30 ppm

Concentración H2S salida desodorización

<0,1 ppm

<0,1 ppm

<0,1 ppm

<0,1 ppm

Rendimiento equipos remoción H2S (%)

>99,9

>99,8

>98

>99,12

Duración obtenida adsorbente químico

3 meses

3 años

> 4 años

1,5 años

 

  3.2. Discusión

   Las 4 plantas estudiadas tienen características diferentes, en cuanto a climatología y a caudal que reciben.

   Los casos A y D tienen una sensibilidad especial, debido a que se trata de emisiones en un punto muy alto y por lo tanto en función de los vientos predominantes y debido a la concentración elevada de compuestos malolientes, pueden llegar a zonas habitadas cercanas. De hecho así ocurre en el caso A, en temporada estival (donde la emisión de compuestos malolientes, en este caso principalmente sulfuro de hidrógeno y mercaptanos, es muy elevada), si el adsorbente se encuentra agotado, los vientos predominantes llevan los olores hasta una zona residencial cercana, produciéndose quejas vecinales.

   El caso C es en cierta manera delicado. Los olores proceden de agua tratada, por lo que la carga maloliente es reducida, pero la emisión se produce en una zona de recreo (playa), muy frecuentada en verano. Por otro lado el caudal de emisión oscila entre cero y dos mil metros cúbicos por hora. La solución de desodorización tenía que ser fiable y adaptable al caudal emitido en cada caso.

   En el caso B, la idea inicial no era tener una desodorización pasiva en el espesador de fangos, y por eso se había instalado un equipo compacto con ventilador, para trabajar a un caudal en su día determinado. Sin embargo y debido a la poca presión vecinal en cuanto a olores el explotador decidió tener parado el equipo, con el ventilador apagado, para ahorrar costes de operación. Para su sorpresa, los resultados de análisis del adsorbente arrojaban valores de capacidad cada vez menores, y al cabo de 3 años el producto estaba agotado. El equipo de desodorización había seguido funcionando, si bien en modo pasivo, debido a que los gases malolientes generados en su interior solamente podían evacuar a través de la unidad.

   Los caudales tratados por los equipos de desodorización, como puede apreciarse en la tabla 2, son variables, y dependen de la sobrepresión de gases generada en el interior de los espacios desodorizados, bien por entrada de fango a los silos o al espesador, bien por aumento de caudal de agua tratada en el emisario submarino.

   Los rendimientos de eliminación de H2S que se han obtenido son muy elevados (normalmente del 99,9%) si bien en alguno de los casos no ha quedado reflejado por el umbral de detección de los analizadores usados (0,1 ppm).

   La duración obtenida de la carga de adsorbentes en cada uno de los casos estudiados responde a lo esperado según cálculos en fase de diseño, en base a las concentraciones medidas en el interior de los espacios desodorizados.

   En todos los casos la desodorización implantada está cumpliendo con los objetivos previstos, eliminando satisfactoriamente todos los malos olores generados cuando el adsorbente químico se encuentra en buen estado. Si bien es cierto que en este trabajo solamente se han realizado medidas de sulfuro de hidrógeno, no se han reportado molestias por malos olores que indiquen concentraciones relevantes de otros compuestos malolientes (mercaptanos, COVs u otros) a la salida de los equipos de desodorización.

   Las quejas vecinales que se producían en la EDAR A ya no se presentan desde que se instaló el equipo, siempre que el adsorbente químico no esté agotado (aspecto a tener en cuenta ya que la duración del producto es de tan sólo 3 meses debido a las elevadas concentraciones de compuestos sulfurados).

   En la EDAR C, la instalación de desodorización ubicada en una playa muy concurrida en verano pasa desapercibida, no hace ruido al no contar con motor ventilador, y garantiza la no emisión de olores.

 

4. Conclusiones

   La calidad de desodorización obtenida ha satisfecho las exigencias previstas, en cuanto a duración del adsorbente químico y rendimiento de eliminación de compuestos malolientes.
Esta técnica de desodorización no sigue los criterios generales de cálculo mediante un número determinado de renovaciones/hora, si no que se adapta a las necesidades reales de evacuación y posterior tratamiento de gases malolientes.

   Los resultados mostrados hacen que sea esta una opción a tener en cuenta para elementos concretos de la planta y contribuyen a una más que deseable eliminación de olores eficaz y de bajo coste energético en cualquier instalación de tratamiento de aguas residuales.

 

5. Referencias

   Perry, I., 1973. Perry's Chemical Engineers' Handbook, 1984 International Edition, McGraw-Hill chemical engineering series

   Recaj, J.L., 2010. Alúmina activada, la base de la desodorización más versátil, Infoenviro Abril 2010

   Recaj, J.L., 2013. Desodorización con adsorbentes de base alúminas activadas, la solución más eficiente, Futurenviro Septiembre 2013

   Rodríguez F., 2005. Carbón activado: estructura, preparación y aplicaciones. Revista Uniandes 2005

   Stanley, B., Muller, C. 2002. Choosing an Odor Control Technology: Effectiveness and Cost Considerations, Proceedings of Odors and Toxic Air Emissions 2002, Water Environment Federation, Albuquerque, NM, April, 2002.

 

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