Las estaciones de bombeo de aguas residuales, se convierten en ocasiones en focos de emisión de malos olores y compuestos volátiles contaminantes que pueden afectar tanto a la salud de los trabajadores, como al estado de las instalaciones y a la percepción que tiene la población sobre esta actividad.
F. Andrés Tomás*, J. A. Mut Noguera, M. Carrero Planes, J. Solís Sánchez, V. Fajardo Montañana.
Conflictos de interés: El autor declara que no existe conflicto de intereses.
Editor académico: Carlos N Díaz.
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Cita: Fernando Andrés Tomás, José Alberto Mut Noguera, Marina Carrero Planes, Javier Solís Sánchez, Vicente Fajardo Montañana, 2015, Eliminación de olores en redes de saneamiento. Casos prácticos, III Conferencia Internacional sobres gestión de Olores en el Medio Ambiente, Bilbao, España, www.olores.org
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ISBN: 978-84-608-2262-2.
Palabras claves: Estación de bombeo de aguas residuales, estación de pretratamiento de aguas residuales, sulfuro de hidrógeno, nitrato cálcico, carbón activo.
Resumen
Las estaciones de bombeo de aguas residuales, se convierten en ocasiones en focos de emisión de malos olores y compuestos volátiles contaminantes que pueden afectar tanto a la salud de los trabajadores, como al estado de las instalaciones y a la percepción que tiene la población sobre esta actividad. Las condiciones anaerobias que se producen en los sistemas de saneamiento favorecen la formación de gases nocivos como el sulfuro de hidrógeno, cuyos efectos se pueden mitigar con la dosificación de nitrato cálcico que evite su formación o el uso de sistemas de adsorción de compuestos volátiles.
1. Introducción
Las instalaciones de tratamiento de aguas residuales como las estaciones de bombeo (EBAR) y pretratamiento (EPAR) son fundamentales para la protección del medio ambiente. Sin embargo, su presencia puede causar el rechazo de la población que habita en el entorno geográfico más próximo, debido tanto a la percepción visual de las instalaciones como el refuerzo que se produce con la más mínima apreciación de olor, por lo que es de gran importancia cualquier actuación dirigida a minimizar este efecto.
Los malos olores generados en estas instalaciones tienen su origen principalmente en la actividad metabólica bacteriana. Entre los compuestos volátiles generados, cabe destacar el sulfuro de hidrógeno o ácido sulfhídrico (H2S), catalogado como muy tóxico (T+) según el Real Decreto 363/1995, por los efectos nocivos producidos en la salud de los trabajadores. Además, ocasiona el deterioro y corrosión de materiales en las instalaciones y genera muy mal olor, que es fácilmente detectable por la alta sensibilidad del olfato humano a este compuesto (2 ppb).
En esta línea, la exposición a las condiciones ambientales de los lugares de trabajo, según indica el Real Decreto 486/97, no debe suponer un riesgo para la seguridad y salud de los trabajadores. Los valores de referencia para la Exposición Diaria (VLA-ED) y Exposición de Corta Duración (VLA-EC), marcados en los Límites de Exposición Profesional para Agentes Químicos adoptados por el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo para el año 2015, se muestran a continuación:
Tabla 1. Concentración de H2S sin dosificación
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Límites adoptados |
VLA-ED (ppm) |
VLA-EC (ppm) |
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H2S |
5 |
10 |
La finalidad de este trabajo es presentar las medidas de actuación realizadas en tres instalaciones de captación y tratamiento de aguas residuales con el objetivo de reducir las molestias y riesgos asociados por la generación de ácido sulfhídrico.
2. Materiales y métodos
A pesar de que los tres trabajos llevados a cabo en diferentes instalaciones comparten una finalidad común, se establecen una serie de términos particulares para cada uno de ellos, en base a criterios técnicos y económicos:
- Actuación en Peñíscola. Se propone la dosificación de nitrato cálcico en la red de colectores presente entre la EPAR y las diferentes EBAR, como agente oxidante para evitar la producción de H2S.
- Actuación en Canet d’En Berenguer. Se evalúa la sustitución del lecho de carbón activo impregnado en sosa/potasa por un lecho de carbón catalítico, como agente adsorbente en el sistema de desodorización instalado en una EBAR, considerando su capacidad de adsorción así como diversos aspectos relacionados con su regeneración.
- Actuación en Calp. Se evalúa la eliminación de olores mediante la dosificación de nitrato cálcico y la sustitución del agente adsorbente del sistema de desodorización instalado, permitiendo la confirmación de los resultados obtenidos en las anteriores actuaciones.
3. Resultados y discusión
3.1. Actuación en Peñíscola
El sistema de saneamiento y depuración de aguas residuales de Peñíscola cuenta con cinco EBAR previas a una EPAR, donde existe un sistema de desodorización por carbón activo obsoleto, y un equipo compacto neutralizante de olores. Este último dosifica un producto enmascarante, y tiene la desventaja de mitigar el olor pero no eliminarlo, por lo que su uso puede llegar a confundir a los trabajadores, quienes no serían capaces de identificar la presencia del compuesto tóxico.
En primer lugar se identificaron los puntos de generación de olores en la red de saneamiento, concluyendo, como cabía esperar, que se producían en las paredes internas de las tuberías que forman los colectores y en los pozos de bombeo, donde se producen las condiciones de anaerobiosis adecuadas para el desarrollo de las bacterias sulfato-reductoras, las cuales reducen los sulfatos presentes a H2S.
El uso del nitrato cálcico para evitar la producción de H2S, posee importantes ventajas en cuanto al coste, efectividad, peligrosidad, y necesidad de equipamiento, frente a otros métodos como son la inyección de aire u oxígeno, la adición de cloro gas, hipoclorito sódico, peróxido de hidrógeno o permanganato potásico para producir la oxidación química del H2S, o la dosificación de sales de hierro o zinc para provocar la precipitación de sulfuros. El mayor inconveniente del uso de este reactivo es la dificultad de establecer la dosis adecuada, por lo que se precisó de un estudio riguroso para cuantificarla.
Dada la ineficiencia del sistema de desodorización existente y el riesgo asociado al uso del neutralizante de olores, se instaló un medidor en continuo a la entrada del colector en la EPAR para evaluar los niveles y perfiles horarios de detección de H2S, mientras se realizaban pruebas de dosificación de nitrato cálcico en los bombeos externos. Esta dosificación permitía reducir de forma preventiva la producción de ácido sulfhídrico, debido a que este oxidante inhibe la formación de sulfuros disueltos y H2S al aportar la cantidad suficiente de NO3. Así, las bacterias desnitrificantes realizan su función e inhiben la aparición de bacterias anaerobias y sulfato-reductoras, evitando la llegada a la EPAR de altas concentraciones de H2S.
El estudio de la correcta dosis de reactivo se realizó ajustando esta en función del feedback obtenido en la medida del H2S, llegando a conseguir una dosificación mínima efectiva en los intervalos de tiempo más críticos en cuanto a la generación del gas nocivo. En la Figura 1 se observan amplios intervalos de tiempo en los que se superan el VLA-ED y VLA-EC de 5 y 10 ppm de H2S respectivamente. A pesar de que la concentración máxima se registra entre las 0:00 y las 5:00 horas, se debe tener en cuenta que los trabajadores tienen guardias de 24 horas, pudiendo atender alarmas dentro de la EPAR que se produzcan en esta franja horaria.
Figura 1. Concentración de H2S sin dosificación
En la Figura 2, mientras se realizaban los ajustes en la dosificación del reactivo, se observa cómo entre las 9:00 y las 22:30 horas la concentración de H2S es próxima a 0 ppm, lo que supone que, en la franja horaria habitual de trabajo, se ha conseguido minimizar mucho la emisión de sulfhídrico en el interior de la EPAR.
Figura 2. Concentración de H2S con dosificación
En sucesivos ajustes de la dosificación del reactivo se obtuvieron resultados muy satisfactorios, minimizando la concentración de H2S en el intervalo de 0:00 a 9:00 horas.
3.2. Actuación en Canet d’En Berenguer
El sistema de saneamiento y depuración de aguas residuales de Canet d’En Berenguer cuenta con una EBAR situada en el interior del núcleo urbano, la cual dispone de una torre de desodorización cuyo agente adsorbente es un lecho de carbón activo convencional impregnado en sosa/potasa. Este sistema de desodorización presenta el gran inconveniente de tener que regenerarse transcurrido un tiempo de uso, cuando se alcanza el punto de saturación del agente adsorbente.
Esta recuperación se puede realizar térmicamente, lo cual supone el transporte del producto saturado a instalaciones adecuadas donde se pueda someter a un proceso de pirolisis a 800 ºC en atmósfera controlada, hecho que encarecería sobremanera este tratamiento, obligando también a la manipulación de este producto, que es muy incómoda y molesta. Otra vía para la regeneración del lecho es la re-impregnación con sustancias alcalinas (normalmente NaOH). Este proceso se caracteriza por ser muy tedioso y a la vez entrañar cierta dificultad, puesto que se deben realizar sucesivos enjuagues con disoluciones de diferentes concentraciones de NaOH, cuyo residuo hay que neutralizar, y un lavado final con agua, llagándose a perder durante todo este proceso al menos un 10 % de masa del adsorbente que se deberá reponer, y se reduce además su capacidad inicial de adsorción, disminuyendo su eficacia gradualmente hasta que se hace más conveniente la renovación del sustrato.
Dada la localización de la EBAR donde se encuentra el equipo de desodorización, los trabajos de manipulación del agente adsorbente son un punto crítico en lo que respecta a los posibles efectos negativos sobre el entorno urbano.
Las alternativas al carbón activo impregnado que ofrece el mercado y que han sido evaluadas fueron: carbones catalíticos y mezclas de carbones y alúminas activadas. Si bien la opción de utilizar una combinación de carbón activo-alúmina activa resultó interesante en cuanto que permitiría la ampliación de la capacidad de adsorción y el espectro de COV a retener, se optó finalmente por la utilización de carbón catalítico debido a que puede ser regenerarlo un mayor número de veces que el carbón impregnado, simplemente mediante sucesivos lavados solo con agua hasta la eliminación del adsorbato retenido, lo cual facilita el trabajo de recuperación y permite realizarlo con mayor seguridad y en menor tiempo, no siendo necesaria tampoco la neutralización del residuo resultante.
Previa a la fase de implantación industrial se realizaron pruebas de simulación en laboratorio para confirmar la mayor capacidad del carbón catalítico hasta saturación, y optimizar su metodología de regeneración determinando el número de operaciones que admite este sustrato adsorbente. Superada la fase experimental, se realizó su implantación en la instalación, evidenciando hasta el momento una mayor capacidad de adsorción con la consiguiente reducción de emisiones de sulfhídrico al exterior.
3.3. Actuación en Calp
El sistema de saneamiento y depuración de aguas residuales de Calp, se compone de catorce EBAR dispersas por todo el municipio, que a su vez canalizan las aguas residuales hacia una EBAR principal denominada “Emisario”, ubicada en zona urbana, desde donde son impulsadas hasta la EDAR. Debido a las características de este sistema de saneamiento, existen numerosas zonas donde se registran velocidades de circulación del agua residual muy bajas que favorece la sedimentación de residuos y aumenta su tiempo de retención, provocando la generación de gases y malos olores. Este problema viene agravado por la intrusión de agua proveniente del nivel freático, con elevada conductividad y concentración de SO42-, en tramos de la red de saneamiento que se encuentran por debajo del nivel del mar.
Como en el caso de la EBAR localizada en la zona urbana de Canet d’En Berenguer, la EBAR “Emisario” de Calp dispone de un sistema de desodorización mediante carbón activo convencional que históricamente se ha saturado con relativa frecuencia, debiendo ser regenerado con disoluciones de NaOH y sustituido en multitud de ocasiones, con las dificultades que caracterizan a estas operaciones (manejo de soluciones alcalinas y granulometría extremadamente fina del adsorbente que dificulta su manipulación). Debido a la delicada localización de esta EBAR, y a la constatada generación de ácido sulfhídrico en la red de saneamiento, hay instalados equipos fijos para realizar mediciones en continuo de este gas tanto a la entrada como a la salida de la torre de desodorización, obteniéndose registros como el que se presenta en la Figura 3, donde se observa la evolución en el tiempo de los picos de sulfhídrico provocados cuando se produce la conexión del bombeo (con frecuencia variable según la hora).
Figura 3. Registro gráfico de la concentración de H2S en la torre de desodorización. Entrada=Edificio (rojo) Salida=Chimenea (morado)
Debido a la continua necesidad de regeneración/sustitución del agente adsorbente, y a la elevada concentración de H2S que se registraba en la entrada de la EBAR, superando en ocasiones valores de 60 ppm, se decidió llevar a cabo las dos actuaciones descritas anteriormente, sustituyendo el carbón activo convencional por carbón catalítico y mitigando la producción de H2S en la red con la adición de nitrato cálcico.
Al igual que en la actuación de Peñíscola, una vez identificados los puntos de mayor producción de H2S, que coincidían con las zonas donde se habían registrado mayor número de quejas por inmisión de olores, se establecieron los puntos para la dosificación del nitrato cálcico, instalando en esta ocasión dos medidores de H2S en continuo para establecer el feedback de dosificación del reactivo.
4. Conclusiones
+ El carbón catalítico aporta una mayor capacidad de adsorción de H2S, frente al carbón activo convencional, además de una mayor vida útil al poder ser regenerado mediante lavados solo con agua, convirtiéndose en una alternativa económicamente favorable y reduciéndose los riesgos laborales para los trabajadores al evitar la manipulación de soluciones alcalinas.
+ Los sistemas de control de la dosificación de nitrato cálcico son sencillos y económicos, pudiendo conseguirse una programación ajustada a las necesidades reales de cada momento para eliminar el sulfhídrico en origen.
+ La optimización de los sistemas ensayados para eliminación de H2S favorece la conservación de los medios materiales de las instalaciones, minimiza el riesgo de exposición de los trabajadores a compuestos tóxicos y mejora la imagen ofrecida al entorno local evitando así las quejas del vecindario.
+ A la vista de los resultados obtenidos se obtienen criterios para poder decidir cuándo es preferible el uso de una metodología, otra o la combinación de ambas, pudiéndose ampliar el ámbito de aplicación de los resultados obtenidos en estos trabajos a otras explotaciones.
5. Referencias
- CEDEX (2013). XXX Curso sobre tratamiento de aguas residuales y explotación de estaciones depuradoras. Tomo nº2. Ministerio de Fomento. Madrid.
- EPA (1985). Odor and corrosion control in Sanitary Sewerage Systems and Treatment Plants. Office of Research and Development. Cincinnati (USA). EPA/625/1-85/018.
- Frechen, F.B. (2001). Prediction of odorous emissions in odours in wastewater treatment. Ed. by R. Stuetz and F-B. Frechen. IWA Publishing London, págs. 201-213.
- WEF (2004). Control of Odors and Emissions from Wastewater Treatment Plants. Manual of Practice nº 25. Water Environment Federation, Alexandria (USA).
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.