El sistema Biocassette se implantó en 2023 en una estación de bombeo de la EDAR Murcia Este para reducir las emisiones de gases en los sistemas unitarios de saneamiento, especialmente en zonas con condiciones meteorológicas extremas.
Este equipo de biofiltración plug-and-play elimina eficazmente los COV, el sulfuro de hidrógeno y el amoníaco con un bajo consumo de agua y electricidad. Su diseño compacto y modular y sus bio-medios inorgánicos de alta eficacia garantizan una larga vida útil (4-5 años) y un funcionamiento estable. Este sistema presenta una alternativa sostenible a las tecnologías de desodorización tradicionales, ofreciendo un tratamiento de olores eficaz y fiable.
R. Egeaa*, F.J. Breisb y Gas Treatment SUEZ Air Quality & Climatec
aÁrea de Planificación, Proyectos y Obras (EMUASA), Plaza Circular 9, C.P.: 30008
bJefe de Grupo Agua Zona Sur. Acsa, Obras e Infraestructuras S.A.U., Parque Empresarial Cortijo del Conde, C/Acequia del Corón 3, 18015 Granada
cSUEZ Smart Environmental Solutions Spain, S.L.U., Parque científico de Alicante, Zona ampliación del Campus, Nave 6, 03690 Sant Vicent del Raspeig (Alicante)
Conflictos de interés: El autor declara que no existe conflicto de intereses.
Editor académico: Carlos N Díaz.
Calidad del contenido: Este artículo científico no ha sido revisado por pares.
Citación: R. Egeaa*, F.J. Breisb y Gas Treatment SUEZ Air Quality & Climatec, 2024, Biocassette de biofiltración avanzada para tratar emisiones de sulfuro de hidrógeno y olores, ODORA24 Conference, Barakaldo, Spain, www.olores.org.
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ISBN: pendiente
Palabras clave: EBAR, sistemas unitarios de alcantarillado, biofiltación, Biocassette
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Resumen
En los sistemas unitarios de alcantarillado, sobre todo en núcleos de población con escasa pluviometría y episodios meteorológicos extremos ya sea de precipitación o altas temperaturas “olas de calor”, se pueden generar altas concentraciones y emisiones de gases como consecuencia de la descomposición de la materia orgánica. Con el propósito de la minimización de emisión de estos compuestos químicos, entró en funcionamiento en 2023 el sistema Biocassette en una estación de bombeo de aguas residuales de la EDAR Murcia Este. El sistema biocassette, es un equipo plug & play de diseño compacto y modular, que permite mediante biofiltración avanzada eliminar COVs y compuestos como sulfuro de hidrógeno, amoniaco, etc. Este equipo presta el servicio con bajos consumos de agua y electricidad y con una vida útil de alta duración (4- 5 años) gracias a las características del biomedio inorgánico seleccionado de alta eficacia (donde se produce la degradación de los compuestos odoríferos a tratar) y un funcionamiento estable y fiable. Este sistema de biofiltración avanzada, permite tratar un caudal de 250 m3/h y emisiones hasta 300 ppm de sulfuro de hidrógeno.
Los sistemas de biofiltración avanzada son una clara alternativa a otras tecnologías desodorización no regenerativos (carbón activo, etc) aportando ventajas tanto en la facilidad de operación de este tipo de equipos, así como de la sostenibilidad ambiental.
1. Antecedentes e Introducción
En los sistemas unitarios de alcantarillado, sobre todo en núcleos de población con escasa pluviometría y episodios meteorológicos extremos ya sea de precipitación o altas temperaturas “olas de calor”, se pueden generar altas concentraciones y emisiones de gases como consecuencia de la descomposición de la materia orgánica depositada en la red de colectores además de la incidencia de otros factores ambientales.
Dichas deposiciones de materia orgánica generadas, unas veces por la escasa pendiente hidráulica de los colectores y otras por el escaso caudal circulante, y los sólidos volátiles generados por turbulencias en el flujo de caudal de aguas residuales y pluviales en su caso, provocan la emisión de gases generadores de malos olores, que sobre todo además de afectar la durabilidad de la infraestructura, provoca molestias en el devenir diario a los ciudadanos, sobre todo en localizaciones urbanas.
2. Descripción del sistema
El biocassette es un equipo plug & play de diseño compacto y modular, con bajos consumos de agua y electricidad y con una vida útil de alta duración (4- 5 años) gracias a las características del biomedio inorgánico seleccionado de alta eficacia (donde se produce la degradación de los compuestos odoríferos a tratar) y un funcionamiento estable y fiable.
El sistema está fabricado mediante panel sándwich de fibra de vidrio con espuma aislante de poliuretano en su interior. El aire contaminado se introduce en la parte inferior del equipo y mediante un flujo ascendente es depurado a través del medio filtrante. El ventilador encargado de conducir el aire a través del biomedio está integrado en el propio equipo. El biomedio es humectado con aspersores ubicados sobre la superficie del biomedio mediante agua de red que es conectada en la parte inferior del equipo.
SUEZ cuenta con el sistema de biofiltración Biocassette basado en la tecnología de Biofiltración de Altas Prestaciones. Esta tecnología puede considerarse la Mejor Tecnología Disponible (MTD) para tratar emisiones odoríferas de depuradoras, plantas de tratamiento de RSU y plantas de compostaje y biodigestión entre otras, pudiéndose alcanzar típicamente concentraciones finales de olor de 500 - 1.000 uoE/m3, lo que permite garantizar inequívocamente el cumplimiento de los límites de emisión odorífera más exigentes.
Las principales ventajas de los Biofiltros avanzados de Altas Prestaciones respecto a los biofiltros convencionales son, además de presentar mejoras en el diseño general, el desarrollo de medios biotecnológicos específicos que permiten rendimientos superiores al 95%. El soporte del Biomedio Avanzado consta de dos fases, una de ellas de tipo inorgánico y otra de tipo orgánico. La fase inorgánica con una elevada porosidad y regularidad geométrica aporta una estructura mecánica muy homogénea y resistente. Por otra parte, la fase orgánica previamente esterilizada y posteriormente inoculada con el consorcio apropiado de microorganismos ofrece el soporte adecuado y una densidad elevada de microorganismos “útiles” para la depuración. La inoculación del soporte se realiza con microorganismos específicos de origen natural seleccionados entre más de 50 tipos distintos de cepas en el Biotechnological Institute en Kölding (Dinamarca), con el objeto de establecer el tratamiento más eficiente en cada aplicación
De otra parte, la biofiltración avanzada también permite una serie de ventajas respecto a tecnologías de tratamiento de adsorción. En los sistemas de adsorción, la capacidad de retención de contaminantes es limitada, generalmente de un 10 a un 20% de su peso, y una vez superada dicha carga el filtro fuga. En ese momento hay que reponer el material adsorbente por uno nuevo y gestionar el material saturado como residuo. Sin embargo, la depuración en los Biofiltros avanzados de Altas Prestaciones se realiza a través de unos microorganismos que se reproducen y regeneran en función de la carga contaminante presente en el aire a tratar. Los Biofiltros avanzados tienen una vida útil muy elevada, de unos 8-10 años aproximadamente frente a los 3 meses habituales de un sistema de adsorción. Los costes de explotación son mucho menores, ya que la reposición se debe realizar con mucha menor frecuencia y los costes asociados de adquisición del nuevo material y de gestión del material saturado son sensiblemente inferiores y como la pérdida de carga es inferior en consecuencia disminuye el consumo eléctrico de ventilación.
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| Fig. 1. Esquema funcional del sistema de biofiltración |
3. Ejemplo de aplicación
La infraestructura donde se ha instalado el sistema de desodorización está ubicada frente a la EDAR MURCIA ESTE tiene como misión entre otras, la recogida de parte del caudal de aguas residuales (40%) generado por la ciudad de Murcia, además de contener la infraestructura de alivio a cauce público (río Segura) para el caso de producirse episodios extremos de precipitación.
Dicha infraestructura hidráulica de EMUASA en la que se ha instalado este sistema de biofiltración avanzada presentaba altos valores de concentración de olores (concentración de gas sulfuro de hidrógeno superior a 100 ppm).
Con el fin de reducir la concentración de gases, en especial de H2S se analizó la conveniencia de disponer un sistema de desodorización con una mínima infraestructura y mantenimiento reducido, razón por la que se estimó conveniente la instalación de un sistema de desodorización avanzada, en este caso la biofiltración mediante el Biocassette.
Como se ha indicado, tras el análisis del problema, SUEZ presentó como alternativa a la reducción de olores, este nuevo sistema de biofiltración avanzada para el tratamiento de las emisiones de sulfuro de hidrógeno, ejecutándose ésta por Sorigué, a través de su empresa Acsa, adjudicataria de las obras.
Este biofiltro avanzado permite tratar un caudal de 250 m3/h y emisiones hasta 300 ppm de sulfuro de hidrógeno (H2S). Así mismo, gracias a las propias características del biomedio permite también eliminar olores producidos por compuestos orgánicos volátiles (COVs).
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| Fig. 2. Vistas parciales del resto de instalaciones con equipamientos electromecánicos e hidráulicos. | |
De otra parte, cabe destacar la necesidad de disponer de un aprovisionamiento de agua (regenerada o potable) para el funcionamiento del sistema (riego del biofiltro), razón ésta por la que se dispuso de un almacenamiento de agua (5.000 litros) al no disponer de canalización de agua en la instalación. El consumo de agua para el funcionamiento de este sistema es de 20 litros/día, siendo la frecuencia de riego del biofiltro de entre 15 y 20 minutos cada intervalo de 3 horas, dependiendo de la concentración de gases, la temperatura exterior o ambiental y la humedad relativa, siendo la presión de agua necesaria de 3 a 5 bares, por lo que se ha dispuesto una pequeña bomba.
Igualmente se precisa de una fuente de alimentación energía eléctrica (potencia eléctrica 50 watios) para el funcionamiento de la soplante de la unidad.
Para disponer en tiempo real de la caracterización de gases y funcionamiento del sistema de desodorización, se ha instalado un dispositivo de telecontrol que mediante las señales establecidas permite conocer dicha información.
Los parámetros de entrada en el sistema son los que se indican a continuación en la Tabla 1:
Tabla 1. Características volumétricas, número de renovaciones y de caudales a tratar de la instalación analizada.
| Parámetro | Cámara nº1 | Cámara nº2 | Total |
| Volumen (m3) | 115 | 356 | 471 |
| Volumen aire a tratar (m3) | 57 | 178 | 235 |
| Renovaciones /hora | 1 | 1 | 1 |
| Caudal a tratar (m3/h) | 57 | 178 | 235 |
El dimensionamiento del Biocassette se hace “a medida” según las necesidades del tratamiento de caudal a tratar. El rendimiento del equipo alcanza hasta el 95% para una concentración de H2S de entrada inferior o igual a 250 ppm.
Para una concentración de H2S de entrada inferior o igual a 100 ppm la duración del biomedio instalado sería de al menos 6 años.
Para el tratamiento de esta concentración de gases, se diseña el sistema de biofiltración avanzada cuyas características son las que se describen a continuación en la Tabla 2.
Tabla 2. Características del sistema propuesto instalado.
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Parámetro Unidades Biocassette Número Ud. 1 Caudal máximo Qmáx. m3/h 250 Caudal umbral minimo m3/h 0,25xQmáx. Concentración de NH3 ppm ≦ 15 Concentración de H2S ppm ≦ 250 Temperatura gases ºC 15-35 Tiempo de permanencia de los gases en el biofiltro minutos 1,10
Para mantener la eficiencia prevista del sistema, es esencial que la temperatura de los gases no sobrepase los 35ºC y para ello se deberán proteger mediante elementos antitérmicos las canalizaciones para la salida y recirculación de los gases a tratar así como los equipos en contacto con los mismos. Un incremento elevado de dicha temperatura podría dañar los microrganismos inoculados de la fase de orgánica del biomedio.Los parámetros de calidad del agua utilizada en el riego del biomedio no debe sobrepasar los siguientes valores, Tabla 3:
| Parámetro | Unidades | |
| Olor | - | Sin olor |
| pH | - | ≈ 7 |
| COD | mg/L | < 75 |
| BOD | mg/L | < 10 |
| NH3+ NH4+ | mg/L | < 5 |
| HNO2 | mg/L | < 1,5 |
| SS | mg/L | < 10 |
En la siguiente figura se observa la unidad de biofiltración compacta, así como equipamiento de hidráulico compuesto de tuberías de aspiración y recirculación de gases, y unidad de control operativo del sistema.
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| Fig. 3. Disposición de equipo de biofiltración e instalaciones auxiliares (tubos de aireación y recirculación, dispositivos de control hidráulico y señales) |
Como se ha indicado, las tuberías y aquellos elementos en contacto con los gases recirculados, deberán disponer de elementos de protección antitérmica para garantizar la eficiencia operativa del sistema de biofiltración, siendo este aspecto el de mayor impacto sobre todo en zonas áridas o semiáridas como puede ser el Sureste de España.
En el caso expuesto, un recubrimiento de las tuberías de recirculación de PVC mediante lana vidrio, espuma de poliestireno expandido o similar y elementos de fábrica de hormigón desmontables, reducen en alto grado la temperatura de exposición y por lo tanto la de los gases circulantes permitiendo una operación eficiente del biomedio.
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| Fig. 4. Almacenamiento de agua del sistema (a) y protección y aislamiento de las tuberías de aspiración y recirculación de aire (b). | |
En la obra realizada además del equipamiento de desodorización indicado se contemplaba la instalación de una unidad de calidad del agua para la medición y control de los parámetros de calidad del agua exigidos por la normativa medioambiental en el caso de generarse un vertido eventual a cauce público en episodios de lluvias intensas.
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| Fig. 5. Actuaciones complementarias. Vista de la estación de calidad de medición en continuo. |
Adicionalmente, en el punto de vertido al río Segura, se han instalados unos sistemas de retención de sólidos al cauce.
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| Fig. 6. Actuaciones complementarias. Sistema de retención de sólidos en el punto de vertido a cauce público. |
4. Conclusiones
La instalación por primera vez en España de este sistema innovador en la infraestructura hidráulica de la Empresa Municipal de Aguas y Saneamiento de Murcia (EMUASA), participada por la multinacional VEOLIA, abre una alternativa al uso de la biofiltración avanzada para el tratamiento de emisiones de sulfuro de hidrógeno.
La generalización e implantación de la biofiltración avanzada podría subsanar la problemática cada vez más extendida de olores en la infraestructura de saneamiento, debido en parte a los efectos generados por el cambio climático con una mayor escasez de lluvias obligando a una mayor labor de mantenimiento.
En resumen, las principales ventajas de la implantación de este sistema de biofiltración respecto a otros, en la infraestructura urbana de alcantarillado son las siguientes:
- El sistema Biocassette de SUEZ presenta una vida útil mayor (hasta 10 años) que los sistemas de adsorción (3 meses) variable según las características de la instalación y el medio.
- Los costes de explotación y mantenimiento son reducidos e inferiores a otros sistemas como los de adsorción al presentar una mayor eficiencia hidráulica y energética. Por lo que es un sistema más sostenible.
- La depuración de los microorganismos se efectúa mediante su reproducción y regeneración en función de la carga contaminante a tratar.
- El sistema es compacto, ligero (1.900 kg/unidad) y accesible en su operación. Construido con una envolvente en sándwich de poliéster reforzado con fibra de vidrio y espuma de poliuretano interior aislante. Los accesorios y elementos de control hidráulico son de acero inoxidable y otros de PVC.
- La calidad del agua utilizada en el riego y operación del sistema no es exigente y podría emplearse agua regenerada sin detrimento de su eficiencia.
- Presenta un mayor grado de fiabilidad por su fácil instalación, y simple operación.