“SISTEMA DE CONTROL DE OLORES PARA CÁMARAS DE DESAGÜE”

1. “SISTEMA DE CONTROL DE OLORES PARA CÁMARAS DE DESAGÜE” Día Mundial del Agua 20 de marzo de 2014 Ing. Javier Grimaldo Castillo Consultor Externo

2. Índice • ¿Qué es olor? • ¡Porqué debemos controlar los olores? • Generación de olores • Compuestos olorosos en gases de alcantarillado • Sulfuro de hidrógeno • Tecnologías de control de olores • Selección de tecnologías en fase vapor • Carbón activado • Biofiltro inorgánico

3. ¿Qué es olor? • El término “olor” se refiere a la percepción experimentada cuando una o más sustancias químicas en el aire resultan en contacto con el sentido olfativo del ser humano. • El “control de olores” significa tratar los compuestos químicos en el aire que son percibidos como un olor ofensivo, utilizando diferentes agentes químicos, bacterias, absorbentes para reducirlos hasta niveles adecuados. • Conocer el tipo de compuesto químico que causa los olores determina la mejor tecnología para reducir estos compuestos y convertirlos en subproductos no olorosos y amigables con el medio ambiente.

4. ¿Porqué debemos controlar los olores? • Desde hace 20 años se viene realizando numerosas investigaciones y desarrollando mejoras en las tecnologías de control de olores. • Hoy en día, el control de olores es considerado un proceso esencial en el diseño de los sistema de alcantarillados y plantas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales. • Los olores se deben controlar por las siguientes razones: • 1) Representa una molestia (quejas de los vecindarios) • 2) En algunos casos, los olores pueden ser un peligro para la salud (riesgo para trabajadores) • 3)Los compuestos olorosos pueden causar corrosión (daños a equipamiento)

5. Generación de olores en colectores S= ↔ HS-↔ H2S SO4-2 + materia orgánica  S= + H2O + CO2

6. Compuestos olorosos en gases de alcantarillado COMPUESTOS DE AZUFRE VOLÁTILES Fuente: WEF (2005)

7. Compuestos olorosos en gases de alcantarillado COMPUESTOS NITROGENADO Fuente: IWA (2011), WEF (1979)

8. Sulfuro de hidrógeno (H2S) El sulfuro de hidrógeno es un gas incoloro, potencialmente tóxico y corrosivo con un olor característico a “huevos podridos” que es percibido a muy bajas concentraciones.

9. Sulfuro de hidrógeno (H2S) Efectos en la salud del ser humano

10. Condiciones que promueven la liberación de H2S • Alta temperatura • La solubilidad del H2S es dependiente de la temperatura • La actividad biológica se incrementa • Bajo pH • pH bajos incrementan la liberación de H2S • Alta turbulencia • Las altas velocidades induce a la turbulencia que incrementa el área de transferencia de masa líquido/vapor. • Colectores extensos/tiempos de detención prolongados • Mayor tiempo de transporte incrementa la producción de sulfatos y sulfuros.

11. TECNOLOGÍAS DE CONTROL DE OLORES

12. Tecnologías de control de olores Las tecnologías más comunes (fase vapor) en sistemas de alcantarillado son el carbón activado (Adsorción) y los biofiltros (media inorgánica u orgánica).

13. Aplicaciones

14. Selección de tecnologías de control de olores (Fase vapor) • Información requerida: • Flujo de aire contaminado (m3/h o CFM) • Concentración de H2S (promedio y pico, ppm) • Nivel requerido de remoción de olores (Remoción de H2S, eficiencia, estándares de calidad, etc) – OMS (0.1 ppm). • Información adicional • Concentración de otros compuestos olorosos • Área disponible • Temperatura ambiental y en el flujo de aire • Instalación interior o exterior • Clasificación de área peligrosa (NFPA) • Voltaje eléctrico (220V/440V, 3 PH, 60 Hz).

15. Flujo de aire contaminado • Determinar la capacidad del sistema de control de olores: • F = V x ACPH • Donde: • F = Flujo de aire a tratar (m3.h-1) • V =Volumen de acum. de gas (m3) • ACPH = Tasa de renovación (veces/h) • Tasa de renovación: 6 a 12 veces/h según la NFPA (1999) Standard for fire protection in wastewater treatment and collection facilities. • La tasa mínima de ventilación recomendada es 6 veces/h.

16. Volumen de acumulación de gas • Considerar las fuentes potenciales de olores en una cámara de bombeo. • Vol. Reja mecánica : 10.3 m3 • - Largo: 3.2 m • - Ancho: 1.5 m • - Altura: 2.15 m • Vol. Cámara húmeda: 24.0 m3 • - Diámetro: 3.5 m • Altura: 2.5 m • Vol. Total : 34.3 m3 Nivel mínimo

17. Tasa de renovación de aire • Clasificación según la NFPA (1999) • • Espacios ocupados por trabajadores: 12 a 20 veces/h • – Sala de equipos de pretratamiento (rejas mecánicas, desarenadores) • – Sala de deshidratación de lodos • • Espacios no ocupados por trabajadores: 6 a 12 veces/h • – Tanques de almacenamiento • – Clarificadores • – Cámara húmeda • – Espesadores por gravedad • – Canales

18. Concentración de H2S • Recomendable realizar la medición de H2S en la cámara de bombeo • Piura: en 8 cámaras de bombeo, la concentración promedio de H2S varió entre 5 y 45 ppm • Lima (Villa El salvador): En 1 cámara con 3 rebombeos, la concentración promedio de H2S varió entre 15 y 35 ppm. CONCENTRACION H2S EN LA CBD 326-2 VILLA EL SALVADOR (DIAS 13 y 14 NOV. 2012) Concentacion 13 y 14 de novirmebe 32 ppm

19. CARBÓN ACTIVADO

20. Carbón activado • DESCRIPCIÓN DEL PROCESO • El aire contaminado es conducido al sistema mediante un extractor. • Una capa de media de carbón en el sistema adsorbe el H2S y otros compuestos olorosos. • Los contaminantes se adhieren a la superficie del carbón activado. • El azufre y ácido sulfúrico ocupan los espacios de los poros.

21. Carbón activado • VENTAJAS • Tecnología de funcionamiento simple y eficiente. • Bajo mantenimiento. • Concentraciones de H2S de 1 a 10 ppm. • Usado en la remoción de Compuestos. • Orgánicos volátiles (COV). • DESVENTAJAS • Vida del carbón activado limitada. • El reemplazo del carbón activado puede ser costoso. • Algunos tipos de carbón activados son peligrosos e inflamables.

22. Tipos de carbón activado 1. Carbón virgen: Medio de filtración más antiguo, de limitada capacidad de tratamiento de H2S, genera líquido con pH ácido por la perdida de carbón. 2. Carbón impregnado: Contiene hidróxido de potasio, hidróxido de sodio o yoduro de potasio. Estos componentes saturan los poros del carbón, se genera líquido con pH ácido por la pérdida de carbón. 3. Carbón lavable: Convierte el H2S en ácido sulfúrico que se almacena en los poros del carbón. Mayor remoción que los carbón impregnado. H2S + 2O2 = H2SO4 4. Carbón catalítico (IMS):contiene compuestos catalíticos, mayor capacidad de tratamiento de H2S, no hay impregnación de materiales: 8H2S + 4O2 = S8 + 8H2O

23. Capacidad del carbón activado En condiciones de operación similares (flujo y concentración De H2S de 10 ppm), el carbón catalítico tiene una vida útil de 3 veces el carbón impregnado. gH2S por gr de Carbón Carbón virgen Carbón impregnado Carbón lavable Carbón catalitico (IMS)

24. Carbón activado catalítico Carbón activado de alta capacidad. Capacidad de remoción > 0.75 g H2S /g carbón. Carbón con baja caída de presión. El carbón gastado no es clasificado como un material peligroso. Temperatura de ignición > 450 °C. El carbón activado contiene catalizadores que convierten el H2S a azufre.

25. Equipos de carbón activado catalítico • Diseño compacto, flujos mayores a 2,000 m3/h. • Recipiente fabricado en fibra de vidrio. • Extractor de fibra de vidrio. • Sistema pre-ensamblado. • Tablero eléctrico fabricado en fibra de vidrio. • Caja acústica para el extractor (opcional).

26. Equipos de carbón activado catalítico • Sistema compacto . • Recipiente fabricado en fibra de vidrio. • Extractor en la parte superior. • Tablero eléctrico fabricado de fibra de vidrio. • Tapa acústica para el extractor (opcional).

27. BIOFILTRACIÓN

28. Proceso de biofiltración Sistema de control de olores diseñado para promover el crecimiento de las bacterias sulfato-reductoras que biológicamente oxidan el H2S y otros compuestos de azufre a sulfatos solubles. Componentes esenciales para las bacterias sulfato-reductoras • Fuente de energía: - H2S y otros compuestos de azufre • Fuente de carbono: - Materia orgánica (bacteria heterotrófica) - Dióxido de carbono (bacteria autotrófica) • Nutrientes: nitrato, fosfato, potasio, • Agua • Oxígeno (H2S + 2O2→ H2SO4) • Temperatura (10 a 40oC) • Tiempo (para absorción y reacción)

29. Tipos de biofiltros BIOFILTRO ORGÁNICO BIOFILTRO INORGÁNICO Fuente: Allen & Yang (1993), Rafferty (2004), Shareefdeen (2003), Iranpour, Cox & Deshusses (2005)

30. Biofiltro inorgánico • VENTAJAS • Concentraciones de H2S a tratar: 1 a 100 ppm • Las medias de filtración tienen periodos de vida útil prolongados (> 8 años). • No usa productos químicos. • Tecnología limpia (Subproductos no peligrosos). • Bajos costos de operación y mantenimiento. • REQUERIMIENTOS • Necesita carga continua de H2S. • Periodo de aclimatación de 2 a 3 semanas. • Ingreso de aire contaminado continuo.

31. Esquema de funcionamiento de un biofiltro inorgánico

32. Características del biofiltro inorgánico • Etapa de biofiltración: • Media inorgánica: arcilla expandida (remoción de H2S) • 99+% remoción de H2S • Tiempos de detención bajos: 8 a 15 segundos. • Capacidades: 100 a 8500 m3/h. • Recipiente de fibra de vidrio. • Extractor de fibra de vidrio o polipropileno. • Tablero eléctrico y gabinete del sistema de irrigación fabricado en fibra de vidrio. • Pre-ensamblado para fácil instalación.

33. Media de filtración inorgánica • Materiales inorgánicos (arcilla expandida, roca lava) o sintéticos (espumas de poliuretano). • La arcilla expandida es un material resistente al H2SO4 y tiene una vida útil de 8 años (H2S hasta 100 ppm - continuo).

34. Equipos biofiltros inorgánicos MODELO IBOX-54 (250 CFM) MODELO IBOX-4000 (350 CFM)

35. ¡Gracias!

36. Exposición del Ing. Grimaldo Castillo, Consultor Externo