Minimización del impacto ambiental por olores en la valorización de residuos: Planta de Compostaje de Lodos de EMASESA

Expirado

   El ciclo integral del agua en el medio urbano plantea, en su fase final, un desafío relevante ya que ha de solucionarse la disposición de grandes cantidades de lodos. EMASESA, desde 1998, valoriza este subproducto como un recurso valioso del que la actividad agraria se puede beneficiar.

A. Ortiz(1) y B. López (2)
Empresa Metropolitana de Abastecimiento y Saneamiento de Aguas de Sevilla (EMASESA):
1 Planta de Compostaje de Lodos. Ctra. de la Isla s/n. 41700 Dos Hermanas (Sevilla). aoarena@emasesa.com
2 Estación de Ecología Acuática. Leonardo da Vinci, 10. 41092 Sevilla. blopez@emasesa.com

   Palabras claves: Agricultura, fermentación, secado solar, controles ambientales, emisiones.

    

Resumen:

   El ciclo integral del agua en el medio urbano plantea, en su fase final, un desafío relevante ya que ha de solucionarse la disposición de grandes cantidades de lodos. EMASESA, desde 1998, valoriza este subproducto como un recurso valioso del que la actividad agraria se puede beneficiar. Sin embargo, los lodos, en las condiciones en que son producidos, pueden generar problemas de olores en las instalaciones donde son valorizados.

   Dada la presencia de un núcleo de población en el entorno cercano, inicialmente se realizaron estudios olfatométricos, aplicando la norma UNE EN 13725, analizando todas las etapas del proceso. Esta información permitió actuar sobre las fases que causaban mayor impacto, con la construcción de naves cerradas tipo invernadero donde se procede al presecado del lodo con aprovechamiento de energía solar y marcando pautas de explotación enfocadas al mismo objetivo.

   Para el control y seguimiento del impacto, durante el periodo de mayor afección, diariamente, se realizan mediciones a través de un olfatómetro de campo, que permite cuantificar la intensidad de los olores ambientales en inmisión y en tiempo real.

   Además de las medidas de carácter técnico, se ha desarrollado un programa de atención de incidencias en colaboración con la población cercana, que permite conocer las posibles afecciones, analizando las causas y modificando las pautas de explotación en caso que sea necesario.

   Desde 2004, EMASESA ha ido implementado pautas de actuación con objeto de ir minimizando el impacto ambiental por olores de la Planta de Compostaje de Lodos, hasta llegar a la actualidad a niveles de mínima afección en el entorno.

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1. Introducción y desarrollo

   El ciclo integral del agua en el medio urbano plantea, en su fase final, un desafío relevante a los responsables de las empresas que explotan instalaciones de depuración, ya que han de solucionar la disposición de grandes cantidades de lodos que, en algunos casos, pueden tener características no deseables. No obstante, los lodos carentes de metales pesados debidos a contaminación industrial, como es el caso, constituyen recursos valiosos de los que la actividad agraria andaluza se puede beneficiar, dados los problemas de estructura de sus suelos y su carencia en materia orgánica. Del mismo modo, proporcionan un enriquecimiento en elementos fertilizantes, de liberación progresiva a medio plazo, que la propia actividad agrícola detrae por la explotación intensiva de cultivos.

   EMASESA genera anualmente unas 80.000 toneladas de lodos, cuyas características han sido analizadas sistemáticamente en laboratorios de la propia empresa, acreditados según norma ISO EN UNE 17025. Dichas características cumplen ampliamente con los criterios de calidad establecidos por la legislación actual que regula la aplicación de estos materiales en agricultura (Directiva 86/278, RD 1310/90 del Ministerio de Agricultura y Pesca y Orden de 26/10/93 de la Consejería de Agricultura y Pesca de la Junta de Andalucía).

   En consecuencia, el destino final elegido por EMASESA ha sido la reutilización en el sector agrícola así como en planes de reforestación y obras públicas. La Planta de Compostaje incluye el desarrollo de las medidas de contención previstas en la DIA y que, en síntesis, pueden resumirse en la impermeabilización de las superficies con objeto de evitar aportaciones al nivel freático, la recogida de escorrentías y lixiviados con transporte de los mismos a cabecera de la EDAR colindante y el apantallado perimetral mediante la plantación de densos setos sobre taludes con objeto de redirigir los vientos dominantes hacia zonas despobladas.

   En estas instalaciones, se procede a la recepción de los lodos generados por las estaciones depuradoras, la comprobación de sus características, su pesaje y la descarga en las plataformas de hormigón o zahorra compactada. Seguidamente se extienden a baja altura con palas cargadoras para obtener, mediante exposición al sol, una sequedad del 40-45%. Se trata de aprovechar las condiciones meteorológicas favorables de la zona para eliminar el exceso de humedad.

   A continuación, los lodos presecados se acopian y se forman lotes de sección triangular que se someten a un proceso de compostaje natural en pilas dinámicas controladas térmicamente y con aireación facilitada mediante volteo periódico con palas cargadoras.

   Estos volteos son necesarios realizarlos por dos motivos fundamentalmente:

   1. Porque se alcancen temperaturas excesivamente altas que provocan la aparición de organismos termófilos y/o una evolución de la fermentación no deseable que puede provocar pérdidas de nitrógeno por lixiviación.

   2. Porque se produzca una caída de la misma debido a una disminución de la actividad biológica (necesidad de oxigenación).

   La etapa de fermentación ocupa unos 30 y 60 días de proceso, transcurrida la cuál, los lodos permanecen todavía unos 20 días en maduración.

    

Fases del proceso de compostaje

Figura 1. Fases del proceso de compostaje.

   El producto resultante queda catalogado como un lodo compostado estable, con unas características organominerales muy uniformes, granulometría semifina y un color y olor agradables, estando conforme con las especificaciones contenidas en las normas que regulan su aplicación en agricultura. Con estas características, su empleo en aplicaciones agrícolas, forestales, viveros, jardinería urbana, obras públicas, zonas recreativas, etc., no reviste ningún tipo de riesgo sanitario o ambiental y ha permitido gestionar la producción anual de los últimos 15 años.

   En síntesis, se puede afirmar que el tratamiento aplicado resulta sencillo, continuamente disponible, económico y ambientalmente correcto, constituyendo una actividad necesaria y destacable dentro del conjunto de operaciones destinadas al cierre final del ciclo urbano del agua.

    

2. Medidas ambientales

2.1 Protocolos y mediciones internas y externas.

   Se aplica un seguimiento diario en las épocas de mayor incidencia de la percepción olfativa directa y de las condiciones meteorológicas, modificando, en su caso, las pautas de explotación para impedir afecciones a los núcleos de población. Dicho procedimiento describe 13 puntos de muestreo, tres de ellos dentro de las instalaciones de la planta de Compostaje, seis en la población más cercana que se encuentra a 1.800 m y el resto en otros posibles focos de olor que rodean a la población, como el arroyo Las Culebras o el río Guadaíra. Anualmente se realiza un informe donde se evalúa las posibles incidencias de olor que se han percibido en la población, independientemente que como se describe en los punto anteriores, cualquier posible afección que se detecte a diario provoca cambios en las pautas de explotación.

Registro (%) anual de inspecciones de olores, 2011
Figura 2. Registro (%) anual de inspecciones de olores, 2011.

   A través de una estación meteorológica se dispone de información en continuo de distintas variables (temperatura, dirección y velocidad de viento, humedad relativa y precipitación), con todos los datos facilitados por dicha estación se lleva realizando desde hace dos años estudios comparativos para conocer los vientos dominantes, la evolución de la velocidad del viento a lo largo de un día, temperaturas máximas y mínimas, etc, y con todo ello poder explotar la instalación con un conocimiento detallado de las condiciones meteorológicas del lugar donde está ubicada.

2.2 Control de la proliferación de la fauna indeseable y medidas adoptadas.

   Dado que la mosca doméstica prolifera en este tipo de instalaciones, y tras comprobar los resultados de distintos equipos atrapamoscas estáticos, se ha elegido el de mayor efectividad para su colocación en todo el perímetro de la instalación. Además, permite conocer la evolución del desarrollo de dípteros. Periódicamente se vacían los atrapamoscas pesándose su contenido, ayudando en la toma de decisión para la aplicación de tratamientos terrestres con insecticidas debidamente autorizados, de baja toxicidad y que no afecten a la calidad final del compost.

    

3. Calidad del proceso

   Dada la presencia de un núcleo de población en el entorno cercano, y el posible impacto ambiental por olores que la actividad de la planta podría provocar en la misma, al inicio de la actividad de la Planta se realizó un estudio olfatométrico, por parte de una empresa acreditada, aplicando la norma europea UNE EN 13725 sobre Air quality –Determination of odour concentration by dynamic olfactometry. En este estudio se analizaron todas las etapas del proceso, es decir, recepción y almacenamiento, presecado, fermentación y maduración.

   Los resultados obtenidos indicaron que el mayor impacto generado por el proceso se origina en las etapas de recepción, almacenamiento y presecado de los lodos. En términos cuantitativos, podríamos señalar que la isodora para 5 uoE/m3, percentil 98, obtenida para la totalidad del proceso, produciría un efecto notorio en un radio de 5 km, en el que población podría percibir molestias. Basándose en este estudio la empresa decidió acometer una serie de mejoras en las instalaciones.

   Con objeto de mejorar el proceso y controlar el impacto de las etapas anteriormente indicadas, se ha realizado la construcción de naves cerradas tipo invernadero, donde se procede a las operaciones de descarga y posterior presecado con aprovechamiento de energía solar. Las instalaciones consisten en ocho módulos independientes con una superficie unitaria de unos 2.400 m2. Cada uno está constituido por cuatro naves de 600 m2, lo que representa en su conjunto un total de unos 19.000 m2 construidos. La edificación se ha realizado con un diseño tipo multicapilla, apoyada sobre pilares ligeros y con cerramientos verticales y laterales de polietileno de alta densidad.

   Para la renovación del aire húmedo se ha instalado una batería de ventiladores en cabecera de cada módulo que introduce aire del exterior, proyectándolo sobre la superficie de lodos a secar a través de un conducto longitudinal a la unidad. La salida de aire húmedo se produce mediante extractores situados en la pared final de cada módulo.

   Con la finalidad de conseguir un consumo eficiente de la energía eléctrica necesaria para este proceso, el sistema de ventilación funciona en modo automático a través de sondas de humedad instaladas tanto en el interior de cada módulo como en el exterior de los mismos. Su puesta en funcionamiento sólo se produce cuando existe un grado de humedad en el interior superior a la del aire exterior y condicionado a la consigna introducida en el programa informático que gobierna este funcionamiento.

   Además se han instalado ventanas cenitales (sobre cubierta) y laterales, igualmente accionadas mediante la aplicación informática indicada, que permiten garantizar los niveles de seguridad durante las operaciones que requieran presencia de trabajadores dentro de las naves.

   La estructura cuenta con dos vestíbulos o pasillos transversales a las naves donde se realiza la descarga de los lodos con camiones con descarga trasera. Posteriormente se procede a su reparto a baja altura mediante empleo de tractor y aperos agrícolas. Para favorecer el presecado de los lodos, se realiza diariamente una operación de remoción mediante apero tipo arado de doble vertedera modificado para este tipo de prácticas, lo que permite homogeneizar la sequedad de la capa extendida y facilitar el proceso.

Naves de Secado Solar.
Figura 3. Naves de Secado Solar.

   La evolución del grado de sequedad se controla mediante sonda portátil, procediéndose a la extracción de los lodos una vez obtenida una sequedad del orden del 45-50% y a continuación el proceso de compostado se realiza en las superficies exteriores aplicando el procedimiento anteriormente indicado y que conforme a las mediciones olfatométricas realizadas produce un efecto mínimo sobre de la calidad del aire.

   Los resultados obtenidos sobre la calidad del aire en inmisión bajo estas condiciones se han mejorado sustancialmente, resultando una reducción del 83,5% de la emisión que implica, para la isodora de 5 uoE/m3, un efecto perceptible a 1 km aproximadamente.

Mapa de isodoras, Planta de Compostaje
Figura 4. Mapa de isodoras, Planta de Compostaje.

   Con la finalidad de estudiar el proceso de presecado en las Naves bajo condiciones ambientales variables y determinar con más detalle los parámetros de explotación, se diseñó distintos ensayos durante el periodo de verano e invierno. La principal conclusión de los ensayos realizados, es la gran variación de capacidad de secado de la instalación dependiendo principalmente de las condiciones ambientales. No hay que olvidar que esta instalación está basada en la capacidad de secado del aire ambiente, con un apoyo mediante la energía solar captada por los módulos por “ efecto invernadero”. El diseño de las instalaciones y del proceso aplicado, no sólo permite reducir el impacto de la actividad sino la operación de las instalaciones durante todo el año, es decir, sin que el funcionamiento de las instalaciones se vea afectado por los periodos de lluvias. Esto representa dos ventajas importantes: operatividad en continuo evitando acumulaciones o depósitos y disponibilidad de producto permanentemente, satisfaciendo las necesidades que el mercado demande en cada momento.

   El caso descrito en este trabajo y la solución planteada, representa una innovación tecnológica para el tratamiento y gestión de los lodos procedentes de la depuración de las aguas residuales y una iniciativa para estudiar nuevas estrategias para reducir el impacto generado por las fases de almacenamiento y presecado en instalaciones de compostaje en pilas dinámicas, con la finalidad de mejorar el procedimiento adoptado y evitar situaciones de conflicto social.

   Mediante aporte energético a las instalaciones existentes, se esperan unos incrementos importantes de producción, éste dependerá básicamente de lo desfavorable de las condiciones ambientales, de las horas anuales estimadas de condiciones ambientales desfavorables y de la cantidad de energía aportada.

   La capacidad de tratamiento de las actuales instalaciones es muy variable a lo largo del año, mientras que la de producción de lodos en las EDAR es prácticamente constante a lo largo del año. En este sentido se espera una mejora sustancial ya que la producción de la instalación será más constante, lo que producirá un mayor grado de utilización de las mismas.

   Consideramos que la tecnología de secado solar, desarrollada y mejorada con el concurso de otras medidas, contribuye enormemente a reducir el impacto de la actividad, a la elaboración de un producto de elevada calidad para ser distribuido en los medios de producción agrícola y que la iniciativa contribuye de forma sustancial a la gestión de los lodos.

   Además, EMASESA ha adquirido un olfatómetro de campo, que proporciona una manera de cuantificar la intensidad de los olores ambientales en inmisión y en tiempo real. Para ello utiliza una mezcla de volúmenes discretos del olor ambiental con aire limpio, determinando la dilución necesaria para que el olor ambiental no se perciba, de manera similar a la olfatometría de laboratorio.

   Como es lógico, los usuarios de este equipo han realizado un entrenamiento de “calibración” para comprobar que cumplen las recomendaciones de la norma europea (UNE:EN 13715) mediante la realización de un protocolo de determinación de la sensibilidad olfativa individual con n-butanol, además de la realización de los test de identificación y discriminación de olores y entrenamiento con el olfatómetro.

   La intensidad del olor en las mediciones de las condiciones ambientales de la Planta de Compostaje y su entorno, se estimaban a través de la percepción de los técnicos. La adquisición de este equipo resulta muy interesante para conocer, de una manera objetiva, el impacto ambiental de la instalación, ya que proporcionará datos que permitirán cuantificar la intensidad de los olores durante las mediciones, comparar el impacto en los distintos procesos de la explotación de la instalación y verificar la eficacia de las medidas de minimización del impacto.

   Visitas programadas a las instalaciones por parte de vecinos de la población cercana en la que, además de conocer las diferentes fases del proceso de compostaje de lodos, los servicios técnicos de EMASESA exponen cualquier mejora tanto de infraestructuras como de explotación. Todas estas medidas adoptadas han provocado, que desde unos años atrás y hasta la actualidad, el grado de incidencia de las instalaciones debido a olores haya disminuido considerablemente.

   Por último, y para tener controlados los distintos procesos o líneas de aplicación de los lodos, se ha realizado un estudio de impacto ambiental por olores de la aplicación directa de lodos en agricultura, la cual ocupa el 50% de la gestión anual.

   Con la colaboración de un laboratorio acreditado y experiencia contrastada en el sector, se pretende determinar el grado de impacto en las distintas fases de la aplicación directa de lodos, desde su almacenamiento temporal en la finca, hasta su incorporación en el terreno, pasando por su posterior aplicación. La toma de muestras se ha realizado a primeros de agosto y en la correspondiente presentación del congreso se expondrán los resultados obtenidos.

Muestreo aplicación agrícola directa lodos compostaje

Figura 5. Muestreo aplicación agrícola directa lodos compostaje.

4. Referencias

Aitken, M.D.;Okum, M.F. 1992. Quantification of wasterwater odors by affected public. Wat. Environ. Res. 64, 720-727
Cid Montañés, J.F. 2002. Control ambiental y social de los olores en vertederos. MAPFRE Seguridad 88, 31-39
Connecticut Department of Environmental Protection 2002.Control of Odors. Section 22a_174-23. Avaible online at: http://www.dep.state.ct.us/air2/regs/mainregs/ sec23.pdf
López Villa, B.; Basanta Alves, A.; Martín Montaño, A. 2006. Gestión Ambiental y Energética de la Planta de Compostaje de biosólidos de EMASESA. Comunicación técnica CONAMA VII. 12 pp.
Martín Montaño, A. 2002. Estudio de un caso: la planta de gestión de biosólidos de EMASESA. Actas de la Jornada sobre gestión de lodos de depuradora. Instituto para la Sostenibilidad de los Recursos. 6 pp.
Martín Montaño, A.; Basanta Alves, A.; López Villa, B. 2005.Mejoras ambientales en Instalaciones de Tratamiento de biosólidos y posibilidades de aprovechamiento energía solar en espacios confinados. Actas de las XXV Jornadas Técnicas de la Asociación Española de Abastecimientos de Agua y Saneamiento. 8 pp.

    

    

    

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