ESTUDIO DEL PROBLEMA DE LA DISPERSIÓN DE OLORES EN EL ENTORNO DE UNA PLANTA DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES.

Transcripción

1 ESTUDIO DEL PROBLEMA DE LA DISPERSIÓN DE OLORES EN EL ENTORNO DE UNA PLANTA DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES. INTRODUCCIÓN. La contaminación por olores es un tema de creciente preocupación como causa de molestias a la población, especialmente en actividades en las que se ha ido reduciendo progresivamente su impacto medioambiental más directo (tratamiento de residuos sólidos, depuración de aguas, etc.). Tradicionalmente se ha dedicado menos atención a las emisiones gaseosas que a las líquidas y sólidas, en gran medida debido al mayor riesgo para la salud humana que comportan las dos primeras. En el caso de los malos olores no van necesariamente acompañados de efectos sobre la salud, si bien pueden ser generadores de problemas secundarios al afectar directamente a la calidad de vida de las personas, agudizar tensiones, etc. La causa de esta contaminación reside en la liberación a la atmósfera de ciertos compuestos (orgánicos volátiles, compuestos nitrogenados -aminas,...-, compuestos de azufre -sulfhídrico, mercaptanos,...-, entre otros) que aun en muy bajas concentraciones son capaces de provocar molestias olfativas, pudiendo ocasionarlas en puntos muy alejados de la zona potencial de emisión. Naturalmente, la atmósfera juega un papel fundamental en este tipo de impactos olfativos, al ser el vehículo de transmisión de las especies generadoras de los malos olores, así como potenciar o disminuir la incidencia de los mismos. Como ocurre con cualquier otra especie química liberada a la atmósfera, la dispersión efectiva depende de los procesos atmosféricos que se desarrollan en los estratos superficiales, que a su vez resultan fuertemente condicionados por el entorno orográfico y cobertura del terreno. El tratamiento de las aguas residuales implica numerosas fases, que se inician ya desde la propia red de alcantarillado y colectores, algunas de ellas abiertas al ambiente atmosférico, lo que permite el transvase hacia este de aquellas sustancias causantes del problema de malos olores, generalmente asociados a procesos anaerobios. Aunque las aguas residuales frescas emiten sustancias causantes de malos olores, la mayor parte de las especies químicas asociadas típicamente a dichos problemas se originan en ambientes en los que se ha consumido todo el oxígeno y nitratos disponibles en disolución (condiciones de fermentación anaerobia). Por otra parte, el transvase de sustancias hacia el ambiente atmosférico depende de diferentes factores, entre los que se encuentra la propia concentración en agua de la sustancia, coeficientes de volatilización, temperatura ambiente, diseño de la planta, etc. Aunque el sulfuro de hidrógeno de manera aislada no es una medida suficiente de la generación de malos olores debidos a una planta de depuración de aguas, sí podría considerarse que su concentración es representativa de este impacto y suficiente, en una primera aproximación a su estudio. OBJETIVOS. Los objetivos del presente trabajo se pueden concretar en los siguientes aspectos generales:! describir una metodología operativa para la estimación objetiva del impacto de olores en el entorno próximo de una planta de depuración de aguas residuales;! aplicar dicho procedimiento a una serie de emplazamientos pilotos de la Comunidad Valenciana (EDARs de Denia-Ondara-Pedreguer, Rincón de León, La Vila Joiosa y Cuenca del Carraixet).

2 ALCANCE DE LOS TRABAJOS. Los trabajos se han articulado a lo largo de dos años, contemplándose tres grandes apartados sobre los que trabajar de manera simultánea durante la duración de los mismos:! medida de niveles de inmisión;! caracterización de los procesos meteorológicos en los diferentes emplazamientos;! modelización numérica de la dispersión de las emisiones. La planificación de los trabajos se realizó teniendo en cuenta que en los emplazamientos seleccionados se dispone de medidas meteorológicas procedentes de una torre instrumentada al menos con velocidad, dirección y temperatura a 15 m y un segundo sensor de temperatura a 3 m. En algunos casos se dispone ya de un banco histórico de medidas de más de dos años. Medidas de Sulfuro de Hidrógeno. La finalidad de los presentes trabajos es el desarrollar un procedimiento que permita obtener un mapa experimental de inmisión de olores asociado a las emisiones de una planta de depuración de aguas residuales, obtenido de manera experimental a partir de mediciones directas en campo. Se utilizan para ello tres técnicas complementarias de medida: dosímetros pasivos, métodos activos de captación mediante flujo forzado y medidas con un monitor automático en continuo. Las medidas con dosímetros pasivos y con filtros activos se basan en la capacidad de retención del sulfuro de hidrógeno atmosférico por parte de una disolución de nitrato de plata absorbida en el filtro, llegando la muestra aérea al filtro bien por un proceso de difusión molecular, en el primero de los sistemas, bien por un bombeo forzado en el segundo de los casos. La muestra de sulfuro de plata formada por reacción de ambos compuestos se analiza en el laboratorio mediante técnicas de fluorimetría. El análisis completo implica un trabajo de preparación de los captadores por impregnación con el compuesto reactivo, la preparación de la muestra recogida con la sustancia fluorescente y el análisis final en el sistema de absorción. El sistema automático de medida de sulfuro de hidrógeno consiste realmente en un monitor de dióxido de azufre modificado. Utiliza una lámpara monocromática de luz ultravioleta incidente sobre una muestra continua de aire ambiente, excitando las moléculas de SO 2 presentes, que al retornar a sus niveles originales de energía emiten una radiación de mayor longitud de onda, cuya intensidad queda registrada por un sistema fotomultiplicador. Un filtro de SO 2 en la primera fase de la toma de muestras, seguido de un horno a 800 ºC previo a la entrada al monitor, hacen que todo el H 2 S presente en el aire se convierta en SO 2, existiendo una correspondencia aceptable entre la medida de este y la concentración de aquel. Mediante los dosímetros pasivos se persigue obtener una imagen más detallada de la distribución espacial del campo de inmisiones bajo las condiciones ambientales reinantes durante el periodo de exposición. L medidas complementarias con captadores activos (flujo forzado) se enfocan principalmente a la caracterización de focos dentro de la planta de depuración. Dados los niveles de inmisión detectados en experiencias preliminares, será posible reducir los tiempos de muestreo a valores relativamente cortos (~10 minutos), por lo que se pueden realizar diferentes medidas durante periodos de régimen meteorológico estacionario. Finalmente, el monitor en continuo proporcionará, durante cada una de las exposiciones dosimétricas, una indicación de las variaciones temporales en un punto fijo de muestreo, apoyándose en las series temporales

3 simultáneas de los parámetros meteorológicos. También está prevista la medida continuada durante periodos largos en un punto fijo y la realización de muestreos con la ayuda de una unidad móvil. Los trabajos planificados comprenden: Calibración en laboratorio. Para la realización de las medidas de sensibilidad de las técnicas de medida de sulfuro de hidrógeno, tanto de dosímetros pasivos, captadores activos y equipos automáticos, se dispondrá de la infraestructura existente en el CEAM consistente en una cúpula de teflón para la generación de una atmósfera controlada, calibradora de gases, bombas de extracción y controladores de flujo, sensores de temperatura y humedad, más las líneas y conectores neumáticos necesarios. Las experiencias previstas comprenden:! exposición de distintos grupos de dosímetros pasivos durante varios tiempos de muestreo y para diferentes concentraciones ambiente, (en primera aproximación no se contempla la evaluación de la influencia de las condiciones ambientales, si bien se monitorizarán los valores de temperatura y humedad durante las experiencias). El diseño de los experimentos se realizará de manera que proporcionen información suficientemente fiable sobre la incertidumbre del método de medida, siendo objeto del presente Convenio el describir y justificar con detalle tales experiencias.! muestreo mediante sistemas activos (filtros y bomba) en diferentes condiciones de concentración, con objeto de valorar también la incertidumbre del método. Medidas en campo. Las medidas en campo prevén la realización de una serie de campañas de mediciones en las propias EDAR piloto con los recursos experimentales descritos. Se han planificado cuatro campañas anuales (con distribución aproximadamente estacional) en cada uno de los emplazamientos considerados. Para cada planta se ha realizado un despliegue de puntos de medida para los dosímetros, distinguiéndose una distribución dentro del perímetro de la planta y fuera de la misma, con objeto de seguir su impacto en el entorno. Para este diseño se utilizó la información disponible de las torres meteorológicas ubicadas en cada planta. Caracterización de los Procesos Meteorológicos. El presente bloque de trabajos contempla como objetivo la adecuada explotación de las medidas meteorológicas disponibles en las distintas EDAR dotadas de infraestructura meteorológica, para la identificación de los principales modos o patrones meteorológicos responsables de diferentes patrones de distribución espacial de inmisiones, y sobre los que se realizarán los ejercicios de simulación numérica. La clave de la presente tarea, base para los trabajos de simulación numérica, supone la identificación de los patrones meteorológicos. Estos patrones se identificarán a partir principalmente de las medidas meteorológicas en superficie proporcionada por las torres instaladas en las EDAR consideradas. Se trata por tanto de escenarios micromesoescalares. Cada elemento consistirá en uno o varios días que constituyan un modo de comportamiento individualizable. Se tratará de poner en relación, siempre que sea posible, tales patrones a pequeña escala con las condiciones meteorológicas a escala sinóptica. Sobre la secuencia de días seleccionados entre el banco completo de medidas disponibles se estimarán los

4 parámetros de dispersión, recopilándose la información complementaria necesaria para las simulaciones, cuyos trabajos constituyen el núcleo de los trabajos de simulación numérica. Modelización Numérica de la Dispersión. Dos grandes bloques de trabajo se contemplan bajo esta línea:! preparar/adaptar las herramientas de simulación actualmente disponibles para incorporar lo más adecuadamente las realidades físicas sugeridas por las medidas de campo realizadas en el marco de los trabajos del presente Convenio (se consideran también las medidas procedentes del banco histórico de las torres meteorológicas instaladas en las diferentes plantas);! ejecutar un programa de simulaciones sobre un conjunto seleccionado de escenarios meteorológicos y/o de condiciones de operación que permitan caracterizar el impacto de una planta de depuración de aguas residuales (para los emplazamientos que se especifiquen), de manera que se completen los resultados experimentales extrapolándolos a otros escenarios meteorológicos o de operación no cubiertos dentro del programa de medidas realizados en la planta, o bien sobre emplazamientos nuevos sin información experimental. Actualmente se dispone de algunas herramientas informáticas desarrolladas "ad hoc" y que cubren en gran medida las necesidades potenciales de simulación de la dispersión de efluentes gaseosos en el seno de la atmósfera, precisando preferentemente dos operaciones de actualización:! adaptación a las condiciones de emisión de una depuradora (fuentes extensas, diferentes focos con tasas de emisión variables, etc.);! verificación con datos experimentales. Desarrollos Informáticos. Las modificaciones previstas sobre la aplicación actualmente disponible para la simulación de la dispersión atmosférica (DIMEDAR) contemplan básicamente la modificación del módulo de difusión mesoescalar actualmente instalado para permitir el tratamiento de fuentes extensas. Se valorará la posibilidad de adaptar un código alternativo. Las prestaciones del módulo de viento se consideran válidas para la escala que se contempla, si bien se valorará a lo largo de los trabajos la conveniencia/oportunidad de incorporar al software la posibilidad de que las simulaciones del campo de vientos se realicen en dos mallas anidadas, de manera que en la más grande se incorpore un marco orográfico más amplio, ajustando en una retícula interior más pequeña la ventana de interés. Las modificaciones previstas sobre la aplicación de explotación de las medidas meteorológicas (DMDMETEO) se refieren a la automatización de los siguientes aspectos: " estimación de los parámetros de dispersión a partir de las medidas en superficie, según un modelo continuo que generalice el esquema de Pasquill-Gifford actualmente utilizado; " actualización del esquema incorporado en la presente versión (climático) de estimación de la altura de la capa de mezcla; " incorporación de las medidas en altura a partir de sondeos aerológicos descargados de la Red.

5 Validación del modelo. Parte de la explotación de las medidas experimentales se utilizarán para la validación del modelo de dispersión. Las posibilidades de ajuste del código a los datos experimentales se refieren a tres aspectos fundamentales: - términos fuente; - sobreelevación de las emisiones; - dispersión de los efluentes (a partir de las sigmas). Dada la naturaleza de las emisiones frías y sin velocidad ascensional, las posibilidades de ajuste del modelo se refieren principalmente a los parámetros dispersivos (sigmas horizontales y verticales). Para este trabajo se seguirán los protocolos de validación de modelos de la EPA, lo que condicionará los trabajos a realizar en el diseño de las campañas experimentales dentro de la tarea 1. Simulaciones sobre la colección de escenarios. El objetivo principal de la utilización de un código de simulación consiste en la reproducción del campo de inmisiones esperables para un conjunto seleccionado de escenarios meteorológicos, obtenidos de la tarea 3. Sobre estos patrones meteorológicos se realizan las simulaciones, a partir de la información proporcionada por las torres meteorológicas de superficie. Las simulaciones incluirán la reproducción del campo de viento tridimensional sobre el área de interés y de la dispersión de las emisiones bajo las condiciones de transporte dadas. El interés de los resultados se centrará en el campo de inmisión en superficie. Las simulaciones se realizarán para cada uno de los escenarios meteorológicos identificados en cada emplazamiento, contemplándose como opción realista la ejecución de un ciclo completo de 24 horas para cada uno de ellos.