La actividad desarrollada en las estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR) genera, potencialmente, afecciones a la población circundante a las mismas, siendo el impacto por olor uno de los más importantes. Si bien las plantas modernas presentan diseños compactos con fuentes confinadas que resuelven estos problemas, las de mayor antigüedad, como es el caso de Galindo, presentan un bajo nivel de confinamiento de los principales focos emisores de olor en el interior de los edificios, además de grandes superficies de agua expuestas a la intemperie.

Asier López*, J. M. Juarez-Galan**, Rubén Cerdá** y A. Amo**

*Consorcio de Aguas de Bilbao-Bizkaia (CABB). C/San Vicente 8, 48001 Bilbao. alopez@consorciodeaguas.com

**Aqualogy Medio Ambiente. C/Dracma 16-18. Polígono Industrial Las Atalayas. 03114 Alicante. jmanuel.juarez@labaqua.com

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

   Editor académico: Carlos N Díaz.

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   Cita: Asier López, J. M. Juarez-Galan, Rubén Cerdá y A. Amo, 2014, Industria y Sociedad. Adaptación de la actividad industrial a las nuevas demandas sociales. EDAR Galindo, Seminario Internacional de Olores en el Medio Ambiente, Santiago de Chile, www.olores.org

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   Palabras clave: Olfatometría, modelización dispersión olor, Biofiltro altas prestaciones (BAP), dinámica de fluidos computacional (CFD).

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Resumen

   La actividad desarrollada en las estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR) genera, potencialmente, afecciones a la población circundante a las mismas, siendo el impacto por olor uno de los más importantes. Si bien las plantas modernas presentan diseños compactos con fuentes confinadas que resuelven estos problemas, las de mayor antigüedad, como es el caso de Galindo, presentan un bajo nivel de confinamiento de los principales focos emisores de olor en el interior de los edificios, además de grandes superficies de agua expuestas a la intemperie. La resolución de las molestias provocadas por estas emisiones es tarea de obligado cumplimiento para el ente responsable de la instalación, y requiere de una serie de estudios de diagnóstico previos para determinar aquellas fuentes de olor en las que se debe actuar en primer lugar. A partir de este tipo de estudios, se inició un plan global de mejoras, entre las que se encuentra la instalación de Biofiltros de Altas Prestaciones, cubrición de fuentes, estudios de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para optimizar la ventilación de edificios, remodelación de decantadores y mejora de los sistemas de desodorización existentes.  El objetivo final de este largo proceso será la minimización de las molestias a la población, además de una sustancial mejora en las condiciones laborales de los trabajadores, a través de un meticuloso diseño en el que el ahorro energético es la máxima fundamental en pro de la mayor sostenibilidad de la depuradora. La planta y su operación, en definitiva, deberán  evolucionar al igual que lo han hecho las lógicas demandas de la sociedad. En este sentido se presenta el Plan de Acción mencionado y las medidas a tomar en el corto, medio y largo plazo.

1. Introducción

   La estación depuradora de aguas residuales (EDAR) de Galindo, perteneciente al Consorcio de Aguas de Bilbao-Bizkaia, fue proyectada en la década de los 80, atendiendo a criterios de máxima capacidad y rendimiento de depuración, en una parcela de 20 hectáreas en la que la afección a la población era relativamente baja. Actualmente, sin embargo, el desarrollo social y la expansión urbanística han alterado la estructura demográfica del entorno, haciéndose necesaria la búsqueda de soluciones que permitan minimizar elimpacto odorífero que la EDAR produce en la población circundante. Por ello, en 2006 comenzaron los primeros estudios encaminados a plantear una solución global para toda la depuradora, materializados en 2009 en un anteproyecto denominado “Mejora de las instalaciones para el control y eliminación de olores en la EDAR de Galindo”, constituido por diferentes fases proyectadas en el corto, medio y largo plazo.

   En el presente trabajo se detallan las fases implicadas de dicho Plan de Mejoras, así como los estudios de diagnóstico (basados en la Norma EN-13725) que permitieron, de forma lógica y secuencial, adoptar las mejores medidas correctoras encaminadas a conseguir el ambicioso objetivo de eliminar el impacto odorífero más allá del perímetro de la instalación.

2. Plan de mejora

2.1. Fase 0: Estudios previos

   La ausencia de una legislación ambiental específica que limitara o regulara las emisiones odoríferas motivó, en las primeras fases, la adopción puntual de medidas correctoras en focos claramente identificados por los operadores de la instalación. Sin embargo, para poder evaluar también el impacto sobre el entorno se diseñaron en los años 2006 y 2007, dos campañas de diagnóstico basadas en la Norma EN-13725 incluyendo, toma de muestras, análisis por Olfatometría Dinámica y modelización de la dispersión de las emisiones odoríferas.El análisis de los primeros resultados permitió discriminar fuentes en función de su importancia, y centrar las réplicas en aquellas que realmente resultaban representativas y de una entidad suficiente como para afectar, al menos potencialmente, a los residentes más próximos. La tabla 1 muestra los resultados obtenidos.

Tabla 1: Resultados emisión en focos de la EDAR Galindo.

   De estos resultados pueden extraerse relevantes conclusiones. Por un lado, la importancia de la magnitud de la superficie de exposición en las emisiones de los focos considerados, a pesar de presentar bajas concentraciones de olor (como es el caso de la decantación primaria). Por otro lado, el bajo rendimiento de los sistemas de desodorización instalados en el pretratamiento y la línea de fangos de la EDAR. De este modo, pudieron identificarse y cuantificarse, de forma objetiva, la fuentes causantes del contrastable impacto odorífero presente en las inmediaciones de la instalación, que producía las consecuentes molestias en la población.

   Partiendo de los anteriores estudios, los siguientes trabajos complementarios fueron realizados:

• Modelización de 22 escenarios diferentes hasta alcanzar soluciones que redujeran las curvas isodoras hasta el perímetro de la parcela, permitiendo priorizar las actuaciones (figura 1).
• Dos campañas de caracterización química de emisiones en las principales fuentes de emisión (H₂S, mercaptanos, NH₃, aminas y COVs), fundamentales para seleccionar el óptimo sistema de desodorización.

Figura 1: Representación de los mapas de isodoras de la EDAR Galindo. En la izquierda, la situación actual; en la derecha, la modelización realizada tras proyectar las diferentes fases de mejoras.

   En base a los estudios previos realizados, se redactó en 2009 el Anteproyecto de “Mejora de las Instalaciones para el control y eliminación de olores en la EDAR de Galindo”, que establecía un Plan de Actuación global concretado en cuatro fases de trabajo: Fase I: Línea de fangos; Fase II: Decantación primaria; Fase III: Edificio de pretratamiento; y, Fase IV: Tratamiento biológico.

2.2. Fase 1: Línea de fangos

   Los estudios realizados han verificado la insuficiencia de la ventilación instalada en la zona de tratamiento de fangos, además del escaso rendimiento de las torres de lavado químico (no superior al 70%), muy alejado del rendimiento deseado (95% de eliminación de olor). Las actuaciones en esta línea se han centrado en dos puntos principales: sistema de desodorización y sistema de ventilación.

• Sistema de desodorización:

   Atendiendo a la importancia en la contribución que la línea de fangos tiene en las emisiones (40% de la emisión total), se establecieron requisitos de eficacia en la depuración altamente restrictivos: 98% de eliminación de H₂S, mercaptanos y tioéteres con puntas de hasta 70 mg/m³; 95% de eliminación en aminas y amoniaco; y, 95% de eliminación de concentración de olor. Además de los rendimientos de eliminación de compuestos, se analizó su durabilidad, sostenibilidad, inversiones CAPEX/OPEX, disponibilidad de servicio y necesidad de espacio, seleccionando así un Biofiltro de Altas Prestaciones (BAP) de 140.000 m³/h de capacidad.

• Sistema de ventilación:

   Se sustituyó el sistema de ventilación por otro con capacidad tres veces superior (122.000 m³/h). Los criterios de diseño se focalizaron en mejorar el confinamiento de los focos (en los casos posibles), aspiraciones individualizas, fácil accesibilidad, evitar emisiones difusas (edificios en depresión), seguridad en la operación, ergonomía de operarios, calidad de aire interior y eficiencia energética. Con el fin de optimizar los últimos tres parámetros, se realizó un estudio fluidodinámico mediante herramientas de Dinámica de Fluidos Computacional (de sus siglas CFD, en inglés), en los edificios de deshidratación y tamizado de fangos.

   La resolución del problema se llevó a cabo en dos fases. En la primera se realizó una simulación previa del comportamiento fluidodinámico del sistema de ventilación planteado inicialmente, con el fin de detectar posibles deficiencias (número, posición y dirección de rejillas), y proponer modificaciones en la geometría del mismo, con el fin de conseguir un adecuado barrido de aire a través del recinto (figura 2). En la segunda fase, y una vez determinada la geometría final del sistema, se llevó a cabo la simulación de tres escenarios diferentes (100% ,80% y 70% del caudal de diseño), en los que se varió la relación de caudales impulsión/extracción con el fin de determinar la eficiencia del sistema en cada uno de los casos. La eficiencia se calcula a partir del tiempo medio que el aire permanece en el recinto, y su valor óptimo se establece en el 50%. Valores inferiores o superiores implicarían la elevación o aumento de los caudales de ventilación respectivamente.

Figura 2: Perfiles de velocidad en la geometría original y la geometría modificada.

Tabla 2: Resultados de la modelización CFD de los tres escenarios.

   El estudio verificó que la configuración más eficiente para la geometría considerada se conseguía empleando el 80% del caudal de diseño nominal (Tabla 2), la cual, aunque impulsaba menor cantidad de aire para la ventilación, presentaba mejores patrones de flujo y menor turbulencia que la condición del 100%, a pesar de aumentar ligeramente la edad media del aire. Posteriormente, la modelización de la dispersión de H₂S para los tres escenarios mostró que la condición del 80% presenta similar evacuación del sulfuro de hidrógeno en las zonas de tránsito que las otras configuraciones (figura 3).

Figura 3: Difusión de H₂S en los tres escenarios.

   La elaboración de este estudio de optimización con CFD, ha permitido reducir la capacidad de ventilación diseñada con criterios convencionales desde 140.000 a 122.000 m³/h, lo que ha supuesto un ahorro energético estimado en 53.000 €/año. Además de lo anteriormente mencionado, se han instalado variadores de velocidad en los ventiladores de impulsión y aspiración. De este modo, en función de la sensación odorífera del interior, es posible adecuar la exigencia del sistema de ventilación en función de tres niveles previamente establecidos (y que dependen de la variación de las emisiones con las estaciones del año). Esto ha contribuido aún más a posibilitar un ahorro energético adicional de hasta 25.000 €/año. La presencia de múltiples sensores en un sistema SCADA, garantiza que en ningún momento una mala operación pueda producir situaciones de riesgo para los trabajadores.

   Esta fase se encuentra actualmente en ejecución, estando prevista su puesta en servicio a finales de 2014.

2.3. Fase 2: Decantación primaria

   La amplia superficie ocupada por la decantación primaria (15.000 m²) hace de este proceso una importante fuente de emisión de olor, lo que obliga a su análisis para minimizar su emisión. El confinamiento de los mismos en su estado actual no era viable por la presencia de los puentes de rasquetas que impedían su cubrimiento a nivel de la lámina de agua, lo que obligaría a construir un edificio que albergara dichos puentes, o bien su sustitución por cadenas. Las dimensiones de los decantadores y el alto coste asociado desaconsejaron la construcción del edificio, mientras que la sustitución de los puentes por cadenas se desestimó, ya que esta actuación por si sola constituye un importante coste económico que no aporta un valor añadido adicional a la EDAR, además de la necesaria minimización de la emisión de olor. Por ello, se ha proyectado la reconversión de los decantadores convencionales a lamelares, disminuyendo la superficie de los decantadores y facilitando su cubrimiento, liberándose así una amplia superficie de la EDAR, a la vez que se posibilita aumentar la capacidad de la planta.

   El estudio de los caudales y concentraciones de olor estimados tras esta actuación, ha determinado la elección de un sistema de filtros mixtos para su desodorización, combinando adsorción, con reacciones de oxidación y neutralización. Esta fase dispone de un Anteproyecto redactado, previéndose el desarrollo de las obras entre los años 2015-2017.

2.4. Fase 3: Edificio de pretratamiento

   Esta edificación alberga las rejas de desbaste de gruesos, bombeo de elevación, tamices de finos, y el sistema de extracción de residuos de todo el proceso. Actualmente dispone de un sistema de desodorización de 190.000 m³/h de capacidad, calculado para cinco renovaciones hora en el interior del edificio. A pesar de ello, el sistema se ha mostrado ineficiente, y como consecuencia, existen emisiones difusas en el edificio y pobre calidad de aire en el interior del mismo. Además, la mala extracción de aire infrautiliza el coste energético asociado al sistema de desodorización, lo que aumenta su ineficacia. Por todos estos motivos, las actuaciones en esta zona se centrarán en dos fases:

Fase A:

- Confinamiento de los principales focos de olor.

- Desarrollo de un estudio, mediante herramientas CFD, que ayude a implantar un eficaz sistema de ventilación en el edificio con el objeto de mejorar la calidad del aire en el interior y evitar las emisiones fugitivas al exterior.

Fase B (realizada con posterioridad a la A):

- Analizar el rendimiento del sistema de desodorización para el nuevo flujo de aire con mayor carga odorífera que el actual y, en función de su funcionamiento, plantear acciones correctoras.

   Esta fase se encuentra actualmente en estado de redacción del proyecto constructivo, teniendo prevista su ejecución en 2015.

2.5. Fase 4: Tratamiento biológico

   El objetivo final de limitar las curvas isodoras al perímetro de la parcela, implica la ejecución de acciones de mejora en el tratamiento biológico a medio-largo plazo. Las características del proceso (fangos activos y decantación secundaria), las grandes superficies implicadas y los elementos mecánicos involucrados (puentes de rasquetas), complican la elección de los materiales destinados a confinar superficies tan elevadas. Es por ello que esta etapa se plantea en un horizonte más lejano.

3. Conclusiones

   En Galindo se han desarrollado una serie de estudios de emisión de olor que han permitido elaborar un plan de actuación, estructurado en fases, que provocará profundos cambios en sus instalaciones. De manera secuencial, se intervendrá sobre la línea de fangos, la decantación primaria, el pretratamiento y el tratamiento biológico, alterando profundamente la fisonomía de la EDAR y, consecuentemente, el hábito operacional del explotador, que deberá adaptarse a estos cambios. El objetivo final de este largo proceso será la eliminación total de las molestias a la población, además de una sustancial mejora en las condiciones laborales de los trabajadores y de eficiencia energética.

4. Reconocimientos

   El estudio aquí presentado es el resultado del trabajo realizado por diversos equipos técnicos, entre los que destacan las empresas STA/AT Consultores, LABAQUA, UTE Hidroambiente-Elecnor, DAIR Ingenieros, Activa Ingenieros y FULCRUM, así como personal de distintas subdirecciones del CABB.

5. Referencias

CABB, Fulcrum.2012. Anteproyecto de remodelación de la decantación primaria en la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao).

CABB, Fulcrum.2010. Anteproyecto nº2 de mejora de las instalaciones para el control y eliminación de olor en la EDAR de Galindo, Fase I. Sestao (Bilbao).

CABB, STA. 2009. Anteproyecto de mejora de las instalaciones para el control y eliminación de olores en la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao).

CABB, UTE Elecnor-Hidroambiente.2012. Proyecto Modificado nº1 de mejora de las instalaciones para el control y eliminación de olor en la EDAR de Galindo, Fase I. Sestao (Bilbao).

European Standard EN-13725.2003. Air Quality. Determination of odour Concentration by Dynamic Olfactometry. European Committee for Standardization, Brussels.

LABAQUAS.A.2012. Estudio de la calidad del sistema de ventilación mediante software CFD del edificio de deshidratación de fangos de la EDAR Galindo. Sestao (Bilbao).

LABAQUAS.A. 2012. Estudio de la calidad del sistema de ventilación mediante software CFD del edificio de tamizado de fangos de la EDAR Galindo. Sestao (Bilbao).

LABAQUA S.A.2006. Estudio olfatométrico en la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao).

LABAQUAS.A. 2007. Estudio olfatométrico en la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao).

LABAQUAS.A. 2007. Modelización de escenarios de minimización de olores en la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao).

R. Cerdá Ortiz, J.M. Juárez Galán, A.J. Amo Peña, I. Valor Herencia. LABAQUAS.A.2012. Optimización mediante CFD del sistema de ventilación de edificios de EDARs. Aplicación al edificio de deshidratación de fangos, Ingeniería Química, Nº503, 53, 54.

STA. 2007. Estudio de caracterización de diferentes compuestos odoríferos en las emisiones y/o aire ambiente de diferentes puntos de la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao).

STA.2008. Estudio de caracterización de diferentes compuestos odoríferos en las emisiones y/o aire ambiente de diferentes puntos de la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao).