La EDAR de Galindo fue diseñada en los años 80 sobre terrenos de una escombrera en un entorno altamente industrializado. La reconversión industrial y el desarrollo urbanístico han remodelado el paisaje circundante, convirtiéndola en una depuradora implantada en el tejido urbano, provocando afecciones para las cuales la planta no podía ofrecer soluciones.
Consciente de que la depuradora no debe producir una alteración significativa en la calidad de vida de los vecinos, el Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia (CABB) ha diseñado un ambicioso plan de minimización de la afección por olor, programado en cuatro fases.
A. López Etxebarria
Consorcio de Aguas de Bilbao-Bizkaia.
C/San Vicente 8, 48001 Bilbao.
alopez@consorciodeaguas.com
Conflictos de interés: El autor declara que no existe conflicto de intereses.
Editor académico: Carlos N Díaz.
Calidad del contenido: Este artículo científico ha sido revisado por al menos dos revisores. Vea el comité científico aquí
Cita: A. López Etxebarria, Convivencia entre una depuradora y su entorno urbano. Rediseñando la EDAR de Galindo, III Conferencia Internacional sobres gestión de Olores en el Medio Ambiente, Bilbao, España, www.olores.org
Copyright: Los autores retienen la propiedad del copyright de sus artículos, pero los autores permiten a cualquier persona descargar, reusar, reimprimir, modificar, distribuir y/o copiar artículos del sitio web de olores.org, siempre que se citen los autores originales y las fuentes. No es necesario permiso específico de los autores o de los editores de esta web.
ISBN: 978-84-608-2262-2.
Palabras clave: Olfatometría, modelización dispersión olor, dinámica de fluidos computacional (CFD), ciclo de vida, optimización energética.
Vídeo
Resumen
La EDAR de Galindo fue diseñada en los años 80 sobre terrenos de una escombrera en un entorno altamente industrializado. La reconversión industrial y el desarrollo urbanístico han remodelado el paisaje circundante, convirtiéndola en una depuradora implantada en el tejido urbano, provocando afecciones para las cuales la planta no podía ofrecer soluciones. Consciente de que la depuradora no debe producir una alteración significativa en la calidad de vida de los vecinos, el Consorcio de Aguas Bilbao Bizkaia (CABB) ha diseñado un ambicioso plan de minimización de la afección por olor. Programado en cuatro fases, el plan contempla la actuación en la zona de fangos, ya ejecutada, así como en la decantación primaria y en el pretratamiento. Se completará la intervención con el cubrimiento de los reactores biológicos, respondiendo simultáneamente a una antigua demanda social, dado el elevado impacto visual desde el municipio de Sestao. Se han empleado técnicas de olfatometría dinámica para priorizar y acotar el alcance, así como caracterización química para seleccionar los equipos de desodorización a instalar. La dinámica computacional de fluidos y la regulación verano/invierno -en función de la emisión de olor- han permitido optimizar energéticamente la ventilación de los edificios. El confinamiento de los focos de olor ha requerido modificaciones sustanciales de la obra civil, buscando soluciones imaginativas que resuelvan las necesidades inherentes a su explotación y mantenimiento, garantizando a su vez la seguridad operacional. La experiencia final evidencia la consabida necesidad de implantar este tipo de soluciones en la fase de diseño, evitando ulteriores modificaciones, siempre más complejas y costosas.
1. Introducción
La industria pesada ha sido el motor económico de Bizkaia durante los siglos XIX y XX, disfrutando de un fuerte arraigo socio-cultural que ha permitido la normal convivencia de las instalaciones industriales con las poblaciones circundantes, conscientes éstas de los beneficios económicos y prosperidad que las primeras les han facilitado. Con estos antecedentes, la EDAR de Galindo se construyó en los años 80 sobre una antigua escombrera de los Altos Hornos. El entorno de aquel entonces, altamente degradado, permitió un diseño centrado en maximizar la capacidad y rendimiento de la depuración de aguas, no siendo entonces su emisión de olor un problema a considerar. El resultado fue una depuradora que da servicio a un millón de habitantes (1,5 M. habitantes equivalentes) con un alto éxito medioambiental y social en lo que a la protección de las aguas se refiere. No obstante, su implantación extensiva en una parcela de 20 hectáreas, con grandes superficies de agua no cubiertas -77.000 m2 de instalación a la intemperie frente 12.000 m2 de espacios cubiertos por edificios- presenta un impacto odorífero de relevancia progresiva con el paso del tiempo.
La reconversión industrial de los años 80 y 90 dio paso a un desarrollo urbanístico que ha transformado profundamente el paisaje urbano y la estructura poblacional. El desarrollo cultural, con nuevas exigencias sociales, ha reducido el nivel de tolerancia a la depuradora de la creciente población vecina. Carente de la visión condescendiente de las actividades generadoras de riqueza, la depuradora es observada como un vecino no deseado que no aporta empleo, y que además presenta impactos por olor, ruido, alteración estética, mosquitos…
El CABB, consciente de su obligación de evitar, en la medida de lo posible, la afección que la planta depuradora pudiera tener sobre la calidad de vida de los vecinos, ha puesto en marcha un ambicioso plan de minimización de la afección por olor. Programado en cuatro fases, contempla la actuación en la zona de fangos, ya ejecutada, así como en la decantación primaria y en el pretratamiento. Se completará la intervención con el cubrimiento de los reactores biológicos, respondiendo simultáneamente a una antigua demanda social, dado el elevado impacto visual desde el municipio de Sestao.
2. Materiales y métodos
Para poder evaluar 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. Tras la identificación y cuantificación de las fuentes de emisión, se desarrollaron dos campañas de caracterización química de las principales fuentes mediante cromatografía de gases y espectrometría de masas, midiendo H2S, mercaptanos, NH3, aminas y COVs, fundamentales para seleccionar el/los óptimo/s sistema/s de desodorización. Posteriormente, se modelizaron 22 escenarios diferentes hasta alcanzar soluciones que acercaran las curvas isodoras hasta el perímetro de la parcela, permitiendo priorizar las actuaciones. Todas las medidas se han recogido en un plan de actuación global concretado en cuatro fases de trabajo: Fase I: Línea de fangos (ejecutada), Fase II: Decantación primaria (proyectada), Fase III: Pretratamiento (en proyecto), y Fase IV: Tratamiento biológico (en proyecto).
Cabe destacar que, considerando las dimensiones de la depuradora y los caudales a tratar, la adición de reactivos u otros productos químicos para reducir la emisión de olor se descartaron por diversos motivos (coste, eficacia, incertidumbre…) De este modo, cada uno de los cuatro proyectos desarrolla en profundidad su fase correspondiente siguiendo la máxima: confinar+transportar+desodorizar. Teniendo presente que cualquier actuación contra el olor alterará sustancialmente el modus operandi de la explotación de la instalación, se ha seguido un riguroso método de estudio de soluciones particularizadas a cada caso, que ha requerido de un equipo multidisciplinar en el que cada especialista ha tenido que integrar su aportación a la del resto del equipo.
Con estas premisas, la definición geométrica del confinamiento de cada instalación ha tenido que superar seis requisitos insoslayables: facilidad de explotación, facilidad de limpieza, accesibilidad para el mantenimiento, seguridad en operación (incluyendo rescatabilidad), bajo consumo energético y cuidado impacto visual.
En el estudio del transporte del aire se han tomado todas las decisiones considerando la vida útil de la instalación. De este modo, se han estimado los costes de inversión, explotación y mantenimiento de los múltiples equipos a instalar, analizando el rendimiento de los motores y ventiladores en los distintos escenarios de ventilación propuestos. Igualmente, en lo referente a los conductos, se han analizado las variaciones de la relación inversión/consumo para distintas velocidades de transporte, o lo que es lo mismo, para distintos diámetros de tubería. En los edificios con emisión interna de olor, tras confinar las fuentes en la medida de lo posible, se ha implantado una ventilación cruzada (en depresión) analizada mediante dinámica computacional de fluidos (CFD), lo cual ha ayudado a definir con eficacia el número y la geometría de las rejillas de ventilación, así como a analizar distintos escenarios de ventilación de mayor o menor intensidad.
Para la selección de los equipos de desodorización se han analizado los distintos flujos de aire, considerado su caudal, caracterización química, concentración de olor y emisión final objetivo. De los distintos sistemas de eliminación, además de los rendimientos de eliminación de compuestos, se analizó su durabilidad, sostenibilidad, inversiones CAPEX/OPEX, disponibilidad de servicio y necesidad de espacio.
3. Resultados y discusión
Las láminas de agua presentan una emisión relativamente baja: < 200 ouE/m3 en decantación primaria, con una alta variabilidad entre el invierno y el verano (hasta cuatro veces menos en invierno). A pesar de ello, la importancia de la magnitud de la superficie de exposición en las emisiones de los focos considerados, conllevan a su obligado confinamiento. La línea de fangos representa el 40% de la emisión total de la planta, alcanzando el fango deshidratado las 27.000 ouE/m3 tras su almacenamiento en silo. Los principales focos de olor son los que a priori resultan más evidentes: sala de filtros prensa, tamizado de fango, espesadores… destacando de manera sorprendente el impacto de la línea de retorno a cabecera. Esta arteria se ha revelado como un vector de transmisión del sulfhídrico por las distintas instalaciones de la EDAR, llegándose a medir más de 200 ppm de sulfhídrico en la época estival. El problema, no de olor sino de seguridad, de esta emisión se dispara al ser esta línea la receptora de la purga de aire presurizado de proceso, lo que la convierte en una instalación de alto riesgo.
En los primeros estudios de dispersión se estimó la población afectada por las emisiones de la depuradora en el entorno de los 25.000 hab. Este grupo de población es el que padece el impacto de la depuración de las aguas residuales generadas por un colectivo de 1.000.000 hab. repartidos en 27 municipios, por lo que resolución de este problema se convierte en una prioridad por un criterio elemental de justicia social. Además, la presencia de una estación ferroviaria dentro de los terrenos de la EDAR, junto a la línea de fangos, predetermina un objetivo de reducción de la emisión de olor tan elevado como la mejor tecnología disponible en el mercado pueda ofrecer.
Fruto del trabajo de equipo en el diseño del confinamiento, se ha desarrollado una tipología ad hoc en la obra civil del cubrimiento de los flotadores y los espesadores. Los flotadores han sido cubiertos con domos de aluminio que se distinguen de los convencionales por haber sido seccionados por la mitad y por la corona exterior, mejorando las condiciones de trabajo de los operadores al evitar espacios confinados para su inspección, operación y limpieza. Los espesadores han sido cubiertos mediante losas de hormigón de apoyos interiores, que posibilitan colocar tapas estancas desmontables sobre todo el vertedero perimetral, permitiendo su fácil limpieza desde el exterior en las mejores condiciones de seguridad deseables.
Fig. 1. Cubierta de espesador (registro perimetral abierto)
Fig.2. Flotadores
Los sistemas de extracción de aire de cada foco se han individualizado en un alto grado, evitándose grandes extracciones centralizadas habida cuenta de las dimensiones de la depuradora. De este modo, se consigue independizar las zonas de extracción, manteniendo las líneas de aire equilibradas independientemente del estado operacional de unas y otras. En dos ocasiones, se ha dispuesto de impulsión común recogiendo la salida de varios ventiladores distribuidos por una misma zona de la planta, lo que ha requerido de un estudio especialmente cuidadoso del sistema en su conjunto. Por un lado, un cálculo erróneo en las pérdidas de carga conjuntas en la línea podría provocar la insuficiencia de presión de alguno de los ventiladores dispuestos, de manera que no tuviera capacidad suficiente para vencer la presión provocada en la línea común por el resto de ventiladores. Los niveles de ventilación de la instalación a la que da servicio dicho ventilador serían, en este caso, inferiores a los diseñados. Por otro lado, el sistema ha de prever que una parada accidental de alguno de los ventiladores conectados a la línea común provocaría un retorno en contracorriente del aire contaminado hacia la instalación de donde aspirara el ventilador averiado. El problema ha de detectarse en el SCADA propio de la línea de desodorización, resolviéndose mediante válvulas motorizadas, válvulas antirretorno, o bien finales de carrera que garantizan el cierre de las válvulas manuales.
El estudio mediante CFD de las salas de tratamiento de fangos con presencia de personas ha permitido reducir la capacidad de ventilación diseñada con criterios convencionales desde 140.000 a 122.000 m3/h, basándose en el análisis de velocidades, edad media del aire, concentración de contaminantes y eficiencia. Esta reducción del caudal desplazado, unida a un ligero sobredimensionamiento de los conductos de ventilación al objeto de minorar la velocidad de transporte del aire (de 10-12 m/s iniciales a 8-10 m/s), ha supuesto un ahorro energético estimado en 53.000 €/año (considerando también la instalación de motores IE3 en lugar de IE2). A esta mejora económica hay que sumar el ahorro obtenido en la minoración del dimensionamiento de los ventiladores y el sistema de desodorización.
Adicionalmente, se han instalado variadores de velocidad en los ventiladores de impulsión y aspiración de las salas con presencia de trabajadores, de manera que en función de la sensación odorífera del interior (variable según la época del año), es posible adecuar la exigencia del sistema de ventilación según niveles previamente establecidos. Esto ha contribuido aún más a posibilitar un ahorro energético adicional, puesto que la diferencia de consumo eléctrico entre los modos denominados “invierno” y “verano” es de 25.000 €/año.
Esta reducción de los costes de explotación, así como la menor inversión en el sistema de desodorización, ha justificado sobradamente el sobrecoste incurrido al realizar los estudios de CFD y de ahorro energético, así como el sobredimensionamiento de los conductos y la mayor inversión en aparamenta eléctrica. Todas estas inversiones se amortizan en un plazo variable en función del sistema de desodorización empleado, pudiendo oscilar entre los 0 y los 3 años.
Los sistemas de desodorización seleccionados tras el análisis del ciclo de vida de los mismos han sido el biofiltro de altas prestaciones para la fase I y la adsorción química mediante lechos mixtos para las fases II y IV. Los estudios realizados hasta la fecha para la fase III denotan el bajo rendimiento de las actuales torres de lavado químico (65% en medición de olor). Se ha pospuesto su mejora, complementación o sustitución con posterioridad al correcto confinamiento de las fuentes presentes en el pretratamiento, en la actualidad muy deficientes, lo que permitirá tomar decisiones sobre el sistema a emplear con datos ciertos del aire mezcla futuro.
Conclusiones
La depuradora de Galindo produce una objetiva molestia por olor a 25.000 vecinos, que soportan la cercanía del tratamiento de las aguas residuales de una población 50 veces superior. Consecuentemente, ha de ser máximo el grado de esfuerzo a realizar para minimizar este impacto. El cubrimiento de todas las balsas de agua, a excepción de los clarificadores, y el mantenimiento en depresión de todas las instalaciones de fangos resultan para ello obligatorios. La obra civil ha de rediseñarse para que no emita olor, manteniendo los condicionantes de operación, limpieza, mantenimiento y seguridad, así como minimizando el consumo energético y el impacto visual. La selección de los motores, ventiladores, velocidades de transporte de aire y accionamientos, han de realizarse considerando los costes del ciclo de vida de la instalación, lo que llevará a sobrecostes de inversión rápidamente amortizados en la explotación. Las técnicas de estudio como el CFD y el diseño de niveles de ventilación, en función del nivel de olor, aportarán un mayor ahorro económico a la explotación.
La definición geométrica de todos los confinamientos, así como de las líneas de transporte de aire, han supuesto un esfuerzo de ingeniería –y un coste- muy superior del que hubiera sido necesario en caso de haberse proyectado estas obras en la fase de diseño inicial de la EDAR. Es necesario transmitir a las empresas de aguas que las depuradoras del siglo XXI, además de las “académicas” líneas de agua y fango descritas en los manuales, disponen de una línea de aire paralela a las anteriores, que abarca todas las fases del proceso de depuración. El correcto diseño de esta tercera línea será vital para la contención del consumo energético y la aceptación social de la planta, imprescindible para la supervivencia de la instalación en el emplazamiento.
Referencias
- CABB, Fulcrum. 2012. Anteproyecto de remodelación de la decantación primaria en la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao). (Informe interno no publicado)
- 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.
- LABAQUA S.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). (Informe contratado no publicado íntegramente)
- LABAQUA S.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). (Informe contratado no publicado íntegramente)
- LABAQUA S.A. 2006. Estudio olfatométrico en la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao). (Informe contratado no publicado)
- LABAQUA S.A. 2007. Estudio olfatométrico en la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao). (Informe contratado no publicado)
- LABAQUA S.A. 2007. Modelización de escenarios de minimización de olores en la EDAR de Galindo. Sestao (Bilbao). (Informe contratado no publicado)
- 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). (Informe contratado no publicado)
- 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). (Informe contratado no publicado)