Se evaluó el aporte de olores tanto de emisión como de inmisión (tomado en perímetro cercano) derivado de: 1) la operación de una Planta de Tratamientos de Aguas Residuales (PTAR), 2) de la disposición de biosólidos en predio y 3) la condición de línea base para futura disposición en predio, sitios ubicados en una ciudad principal de Colombia. Con los aportes de inmisión se encontraron los resultados de dispersión arrojados por el programa de modelación AERMOD.
Con esta modelación inversa se comparó con los resultados arrojados por cada proceso unitario como emisión, de igual forma, con este tipo de modelación, se determinó la pluma de inmisión de olor y se comparó con los límites de inmisión en receptores sensibles (valores de referencia por actividad), valores establecidos en la Resolución 1541 del 2013 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible – MINAMBIENTE (Colombia).
J. Cardona
Gestión y Servicios Ambientales S.A.S. (GSA S.A.S.), Calle 33A # 71-03 (Medellín – Colombia) gsasas@gsasas.com
Conflictos de interés: El autor declara que no existe conflicto de intereses.
Editor académico: Carlos N Díaz.
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Cita: J. Cardona, 2017, Monitoreo por olfatometría dinámica y resultados de modelos de dispersión de olores inversos en una planta de Tratamiento de Aguas Residuales y predios de disposición en Colombia, IV Conferencia Internacional sobres gestión de Olores y COVs en el Medio Ambiente, Valladolid, España, www.olores.org
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ISBN: 978-84-697-7359-8
Palabras clave: Olfatometría, modelación, olores, disposición, biosólidos, tratamiento de aguas.
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Resumen
Se evaluó el aporte de olores tanto de emisión como de inmisión (tomado en perímetro cercano) derivado de: 1) la operación de una Planta de Tratamientos de Aguas Residuales (PTAR), 2) de la disposición de biosólidos en predio y 3) la condición de línea base para futura disposición en predio, sitios ubicados en una ciudad principal de Colombia. Con los aportes de inmisión se encontraron los resultados de dispersión arrojados por el programa de modelación AERMOD.
Con esta modelación inversa se comparó con los resultados arrojados por cada proceso unitario como emisión, de igual forma, con este tipo de modelación, se determinó la pluma de inmisión de olor y se comparó con los límites de inmisión en receptores sensibles (valores de referencia por actividad), valores establecidos en la Resolución 1541 del 2013 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible – MINAMBIENTE (Colombia).
Se encontró que la emisión determinada a partir de la modelación inversa no tiene correspondencia con los resultados arrojados de emisión por los procesos unitarios de la PTAR determinado mediante muestreo y análisis por olfatometría dinámica retardada, y que en algunos sitios poblados cercanos a la PTAR se incumpliría los valores de referencia establecidos como inmisión, mientras que en predio de disposición de biosólidos y la línea base de otro predio (en el cual aún no había disposición a la fecha) se encontró que el mayor aporte de olores lo produce el rio que bordea a ambos predios.
1. Introducción
La dinámica de las grandes ciudades obliga a un mayor grado de responsabilidad de las actividades de mitigación y depuración de los impactos asociados a olores ofensivos hacia las comunidades cercanas. Para dar una respuesta desde lo regulatorio a olores, en Colombia se han publicado las Resoluciones 1541 de 2013 “Por la cual se establecen los niveles permisibles de calidad de aire o de inmisión, el procedimiento para la evaluación de actividades que generen olores ofensivos y se dictan otras disposiciones” (MINAMBIENTE, 2013) y la Resolución 2087
de 2014 “Por el cual se adopta el Protocolo para el Monitoreo, Control y Vigilancia de Olores Ofensivos” (MINAMBIENTE, 2014).
Bajo este marco, se realizó la toma de muestras de olores para posterior análisis mediante olfatometría dinámica, acorde a la metodología de la Norma Técnica Colombiana NTC 5880 (adopción literal en Colombia de la EN 13725) en una Planta de Tratamientos de Aguas Residuales (PTAR), del sitio de disposición de biosólidos y de la línea base de predio para futura disposición. Con los resultados obtenidos y la meteorología del entorno se realizaron los modelos dispersión de olores ofensivos inversos a partir de los datos de inmisión y se establecieron unos valores de emision para la PTAR que correspondieran a esta inmisón medida, con esta modelación inversa se comparó con los resultados arrojados por cada proceso unitario como emisión, de igual forma, con este tipo de modelación, se determinó la pluma de inmisión de olor y se revisó con los límites de inmisión en receptores sensibles, valores establecidos en la Resolución 1541 del 2013 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible – MINAMBIENTE (Colombia).
2. Toma de muestras
Para la toma de muestras se emplearon bolsas de Nalophan ® de 12 litros. Los muestreos necesarios para la determinación de la concentración de olor por olfatometría dinámica se basaron en normatividad aprobada a nivel nacional: Norma NTC 5880 (ICONTEC, 2011) y Norma NTC-6011 (ICONTEC, 2013) en sus versiones actualizadas, según corresponda y teniendo en cuenta el Protocolo para el Monitoreo, Control y Vigilancia de Olores Ofensivos (MINAMBIENTE, 2014). Se establecieron 9 unidades de proceso a muestrear en la PTAR (Tabla 1 y Fig. 1) y unos puntos de inmisión acorde a la dirección de viento predominante en la zona (Fig. 2).
| Tabla 1. Puntos de muestreo en la PTAR |
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Adicionalmente, en el predio de disposición de biosólidos se tomaron muestras en 2 puntos correspondientes al Patio de secado y a la celda de disposición final (Fig. 3). Para la línea base se tomaron muestras de inmisión en 2 puntos (Fig. 4). En cada punto se tomaron 3 muestras y, adicionalmente, se tomaron 2 muestras como inmisión en cada predio para establecer el modelo de dispersión (Tabla 2).
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| Fig. 1. Puntos muestreados en la PTAR |
| Tabla 2. Puntos muestreados en los predios |
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| Fig. 2. Puntos de inmisión tomados en cercanías a la PTAR. |
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| Fig. 3. Puntos muestreados en predio de disposición de biosólidos enmarcados por el rio Bogotá. |
2.1 Análisis de muestras
Las muestras tomadas fueron analizadas empleando un olfatómetro Scentroid SC300 bajo el método SI / NO. El panel de olores fue conformado por 5 miembros seleccionados bajo los criterios de la norma NTC 5880 (ICONTEC, 2011) / EN 13725.
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| Fig. 4. Puntos muestreados para línea base de futuro predio de disposición. |
2.2 Modelación
Se efectuó una modelación inversa a partir de los datos de inmisión, se corrió un modelo de terreno plano y elevado, lo cual obedece a las condiciones topográficas de la zona. Se utilizó un modelo digital de terreno con el fin de reproducir las condiciones topográficas de la zona simulada. Este modelo digital de terreno se compone de la topografía de la zona en cuestión y de la vista en planta con la ubicación de las fuentes de emisión. La base para el modelo digital de terreno se tomó a partir del servicio SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) de la Nasa. Se empleó una serie de meteorología del aeropuerto internacional más cercano para el año 2016 provista por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). Esta información fue procesada de acuerdo al método EPA para aplicaciones de modelación (EPA, 1997) y, finalmente, se corrió un modelo AERMET para procesamiento de meteorología mediante el cual se generaron los archivos de entrada para el modelo AERMOD. Se corrió un modelo a corto plazo Aermod versión 16216r, bajo el software Aermod View 9.2.0 de la empresa Lakes Environmental, este modelo está debidamente aprobado por la EPA. La totalidad de los modelos de simulación se corrieron bajo parámetros regulatorios de la EPA (EPA, 1995).
3 Resultados y discusión
3.1 Modelación inversa
3.1.1 PTAR
Los resultados del modelo inverso en la PTAR (Fig. 5) permiten observar que la dinámica de olores tendría una mayor incidencia en comunidades (receptores sensibles) en algunas áreas al norte y nor-este desde la planta, y en comunidades ubicadas al sur desde la misma. El modelo inverso muestra que la dispersión de olores se extendendería por encima del dominio sobre una extensa población de posibles receptores sensibles bajo un valor de inmisión de 3 ouE/m3 hasta 1200 metros al norte desde la PTAR, y hasta más de 3000 metros hacia el sur desde la PTAR.
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| Fig. 5. Modelo de dispersión de olores inverso en la PTAR, percentil 98 de las horas modeladas para comparación con Resolución 1541 de 2013 (MINAMBIENTE, 2014). |
3.1.2 Línea base de predio para futura disposición
Una primera revisión corresponde a la emisión de olores generadas por el transito del rio con aguas servidas, el cual bordea a ambos predios. Dicha revisión se realiza a pFig. 5. Modelo de dispersión de olores inverso en la PTAR, percentil 98 de las horas modeladas para comparación con Resolución 1541 de 2013 (MINAMBIENTE, 2014).artir de los datos obtenidos para la línea base del predio, ya que en este predio no se presenta aún una actividad asociada a la disposición de Biosólidos, aunque en la zona se perciben olores generados por el rio en mención. Se elaboró un modelo considerando el aporte del rio, para luego ser llevado y extendido, tanto para la rivera del tramo del rio que bordea el predio objeto de línea base, como para la rivera del mismo rio en el tramo que bordea el predio de disposición actual de biosólidos y parte de los receptores sensibles (Fig. 6).
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| Fig. 6. Modelo de dispersión inverso de condición base del futuro predio de disposición, situación que permite establecer influencia del rio Bogotá en ambos predios. |
De estos modelos se puede apreciar que los aportes del rio generarían una concentración que superaría 3 ouE/m3 en una zona ubicada a 1 km desde la rivera del rio, tanto al predio objeto de línea base como al predio de disposición actual de Biosólidos, y por encima de los 7 ouE/m3 en una zona ubicada entre 850 y 900 metros al sur y sur este desde el predio línea base. En distancias más allá de 65 metros desde la rivera del rio, se podrían percibir concentraciones de 30 ouE/m3. De acuerdo a lo anterior, en la zona del predio objeto de línea base, solo aportes del rio en los niveles de inmisión para olores ofensivos superarían los valores límite de la Resolución 1541 de 2013 (MINAMBIENTE, 2013) correspondiente a 7 ouE/m3 (OU E expresadas como percentil 98 de los datos modelados), sin embargo, esta emisión no puede ser adjudicada a ninguna actividad industrial específica.
3.1.3 Predio de disposición + aporte del rio con aguas servidas
El modelo inverso en conjunto de los principales aportantes de olor (predio de disposición + afluente del rio) muestra que sobre el margen externo norte existirían algunas zonas en las cuales se encontrarían concentraciones de olor como inmisión de 43 ouE/m3, percentil 98 de los datos modelados, pero serían aportes generados por el conjunto del predio de disposición junto con el afluente del rio (Fig. 7). Se observa tambien que la acción de las operaciones en predio de disposición de conjunto con los aportes del río generarían un incremento en el nivel de concentración como inmisión reflejado en la extensión de las franjas de isoconcentración de 7 ouE/m3 y de 3 ouE/m3, las cuales se amplían en más de 200 metros respecto al modelo inverso presentado solo para el rio (Fig. 6). Este resultado nos permite establecer, a continuación, el aporte asociado a la actividad de secado y disposición de biosólidos en el predio de disposición.
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| Fig. 7. Modelo de dispersión de olores inverso de aportes de predio de disposición y rio. |
3.1.4 Predio de disposición
De acuerdo con los resultados del modelo de dispersión inverso del predio de disposición, (solo la operación de secado y disposición) se puede apreciar que los aportes decaerían con rapidez por debajo del límite normativo de 7 ouE/m3, límite máximo permitido por la resolución 1541 y estaría por fuera de los límites geográficos de la operación (Fig. 8).
3.2 Revisión de los resultados de modelación inversa con la norma colombiana aplicable a olores
Según lo definido en la resolución 1541, los valores como inmisión pueden ser comparados con los establecidos en la Tabla 3 del artículo 6 de la citada resolución.
La actividad de la PTAR referenciada en la Resolución en mención corresponde con la de “Planta de tratamiento de aguas residuales”, cuyo nivel permisible es de 3 ouE/m3. Por su parte, la actividad referente al predio de disposición corresponde a “otras actividades” cuyo estandar es de 7 ouE/m3.
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| Fig. 8. Modelo de dispersión inverso de aportes de olores de predio de disposición. |
Teniendo en cuenta el modelo de dispersión de olores inverso en la PTAR y la Resolución 1541 de 2013, en sectores ubicados al norte, nor este y sur este, se incumpliría la norma al superar el valor permitido de 3 ouE/m3 (expresadas como el percentil 98 de las horas modeladas durante un año). Es importante resaltar que, el valor de referencie u otros valores de inmisión mayores arrojados por el modelo de dispersión inverso, pueden generar una molestia que induzcan a la queja por los receptores sin que ello implique que así suceda necesariamente.
Por su parte, en los predios se pudo determinar que el mayor aporte de olores ofensivos lo generaría el rio que colinda con ambos predios. Sin embargo, dicho aporte no podría ser adjudicado a una actividad específica ya que el rio recoge aguas servidas de un gran porcentaje de la población de la ciudad.
El análisis del aporte asociado unicamente al predio de disposición muestra que la inmisión de olores molestos debido a la actividad que se ejecuta no superaría, en poblaciones de receptores sensibles ubicadas al sur desde el predio de disposición, el límite máximo permisible de la Resolución 1541 del 2013 que correspondiente a 7 ouE/m3 (ouE expresadas como el percentil 98 de las horas modeladas durante un año). Sin embargo, al norte desde el predio de disposición se identifican unas zonas no habitadas cuyo valor de inmisión superaría el valor de referencia 7 ouE/m3.
3.3 Comparación de los resultados de emisión encontrados a partir de la modelación inversa y de los resultados de emisión obtenidos mediante toma de muestra y análisis mediante olfatometría dinámica
3.3.1 PTAR
La emisión determinada mediante la modelación inversa de la dispersión de olores presenta un escenario que difiere considerablemente respecto al escenario de de caudal de olor determinado mediante evaluación directa del mismo. De las 9 etapas de proceso solo los tornillos elevadores presentan valores de caudal de olor similares. Los demás procesos difieren considerablemente respecto respecto a la determinación de caudal de olor mediante evaluación directa en la emisión. (Tabla 3).
| Tabla 3. Puntos de muestreo en la PTAR |
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3.3.2 Predio de disposición de biosólidos
El fenómeno de emisión de olor derivado de la actividad en el predio de disposición de biosólidos es complejo ya que es una superficie con área para disposición de biosólidos cercana a los 700.000 m 2 . Esta área se fracciona en celada en las cuales se dispone el biosólido sistemáticamente en las celdas. Esta dispocisión lleva a que las fuentes de emisión de olor no se ubiquen de manera permanente en un punto, por el contrario, las fuentes de emisión varían en su posición geográfica y su intensidad de olor en el tiempo. Bajo la complejidad de este escenario se realizó un modelo inverso que consideró el estado actual del predio y los valores de caudal de olor obtenio mediante modelación inversa. Los caudales de olor en el patio de secado y en celda de disposición difieren notablemente entre la modelación y la medición directa en la emisión (Tabla 4). Es importante considerar que este predio es bordeado por el rio que recibe aguas servidas y la predominancia del viento arrastra los olores procedentes de este rio sobre el predio de disposición.
| Tabla 4. Puntos de muestreo en el predio de disposición de biosólidos |
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4 Conclusiones
Con relación al cumplimiento de la Resolución 1541 de 2013 en receptores sensibles (MINAMBIENTE, 2013), el modelo de dispersión de olores inverso corrido para la PTAR indica que en los sectores al norte, nor este y sur este, se incumpliría el valor de inmisión establecido en la mencionada Resolución para la actividad de “tratamiento de aguas residuales”, correspondiente a 3 ouE/m3 (ouE expresadas como el percentil 98 de las horas modeladas durante un año). Sin embargo, es importante establecer cual es el alcance real de dicho incumplimiento teniendo presente que el modelo de dispersión fue realizado a partir de valores de inmisión y no a partir de valores de emisión como corresponde.
De los modelos de dispersión realizados en los predios y rio se observa una mayor influencia en los niveles de inmisión debido al aporte del rio mismo. En la dinámica de olores del predio de disposición es importante considerar que varía en función a la situación temporal de biosólido almacenado en el Patio de secado y a la situació temporal de ubicación de celdas que estén siendo empleadas para disponer biosólidos. Sin embargo, es posible que el impacto por olores sea mucho mayor debido al cauce cercano de rio con aguas servidas que por los aportes del predio mismo. Para la valoración de una hipotética queja presentada por un receptor debe ser analisada incluyendo las emisiones que como aporte genera tanto el rio como el predio de disposición. El aporte de olores del rio no puede ser asociado a ninguna actividad ya que es un efluente que lleva las descargas o aguas servidas de la ciudad.
En lo referente a la comparación entre los caudales de olor de los procesos de la PTAR y del predio de disposición de biosólidos mediante los modelos inversos y mediante la evaluación de toma de muestra y análisis sensorial se puede concluir que no hay una correspondencia entre el caudal determinado mediante un modelo inverso y la evaluación directa en la emisión, por tanto no es representativo del fenómeno.
5. Referencias
- EPA Environmental Protection Agency. Office of Air Quality and Standards. (1995) User ́s Guide for the Industrial Source Complex (ISC3) Dispersion Models.
www3.epa.gov. https://www3.epa.gov/scram001/userg/regmod/isc3v2.pdf (fecha de consulta: 10/01/2017).
- EPA Environmental Protection Agency. Office of Air Quality and Standars. (1997). On Site Meteorologial Program Guidance for Regulatory Modeling Aplication.
www3.epa.gov. https://www3.epa.gov/scram001/guidance/met/mmgrma.pdf (fecha de consulta: 10/01/2017).
- ICONTEC. 2011. Norma NTC 5880 Calidad del aire. Determinación de la concentración de olor por olfatometría dinámica (UNE-EN 13725)
- ICONTEC. 2013. Norma NTC 6011 Olfatometría. Muestro Estático.
- MINAMBIENTE Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. 2013. Resolución N° 1541 Por la cual se establecen los niveles permisibles de calidad de aire o de inmisión, el procedimiento para la evaluación de actividades que generen olores ofensivos y se dictan otras disposiciones.
- MINAMBIENTE Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. 2014. Resolución N° 2087 Por la cual se adopta el Protocolo para el Monitoreo, Control y Vigilancia de Olores Ofensivos.