Folletos Informativos de Biosólidos de la EPA: Control de olores en el manejo de biosólidos. Parte 1

Fuente: www.epa.gov

DESCRIPCIÓN

Este folleto proporciona información sobre el control de olores de las instalaciones de producción de biosólidos, y la prevención de olores provenientes de las instalaciones de almacenamiento, distribución y aplicación de los biosólidos. El nivel del detalle se seleccionó con el fin de proporcionar una descripción global del proceso, al personal responsable de la toma de decisiones, incluyendo los encargados de la operación de las plantas de tratamiento de
agua residual y el personal gerencial. No se proporciona esta información como una guía de diseño.

Los olores fétidos normalmente se producen en las plantas de tratamiento de aguas residuales, las instalaciones de procesamiento de biosólidos y sitios de reciclaje en donde no se ponen en práctica un manejo y control apropiados. El no reconocer la importancia de los olores y tomar acciones para prevenir las emisiones de olores puede generar quejas, cierres del sistema, modificaciones costosas, y la falta de aceptación del producto final. Cada instalación debe mantener un registro o expediente sistemático de las quejas referentes a los olores (Chlupsa).

El diseño de la instalación, la operación, la administración, el control y la cuidadosa atención deben ser adecuados para poder reducir la generación de olores. Los profesionales encargados de la calidad del agua tienen la responsabilidad de mitigar los olores molestos.

Los programas de control de olor más acertados son aquellos que utilizan un enfoque que considere todos los aspectos del sistema y los examine por completo, desde los usuarios del alcantarillado hasta las prácticas de aplicación al terreno. Tal como un buen médico identifica la causa de la enfermedad y no sólo trata los síntomas, un manejo eficaz de olores debe identificar y manejar las fuentes de olores y no sólo tratar de enmascarar o de ocultar los olores desagradables. Además, un enfoque integral que considere todos los aspectos debe incluir la comunicación eficiente con aquellos grupos que puedan ser afectados negativamente por los olores.

Los olores molestos pueden tener efectos perjudiciales desde el punto de vista estético, en los valores de las propiedades, y en la calidad de vida de las comunidades afectadas por ellos.

Existen compuestos olorosos que se clasifican como agentes contaminantes tóxicos, pero las emisiones de estos compuestos son restringidas por las normas existentes de calidad del aire y por ello su control no forma parte de esta discusión. Un producto oloroso de biosólidos, o un proceso de tratamiento de biosólidos que genere emisiones de olor, puede ser percibido como no sanitario debido al origen de los sólidos. Poco se conoce de las causas que originan quejas referentes a la salud cuando no se presentan irritaciones o toxicidad (Schiffman et, al.). Si bien se cuenta con información marginalmente relacionada de otras industrias, no existen datos o información relevante relacionada directamente a los olores producidos por los biosólidos. Se necesita una mayor investigación para identificar los efectos potenciales de los olores de biosólidos en la salud.

Los reclamos con respecto al olor en las instalaciones en operación pueden generar problemas a largo plazo. La oposición pública a nivel local puede retrasar o eliminar programas de expansión o de mejora a las instalaciones necesarias para mejorar de la calidad del agua.

La percepción de que programas propuestos de aplicación al terreno generarán olores molestos puede restringir la implementación de un programa valioso y benéfico de reutilización.

¿Por qué los biosólidos generan olores?

Un aspecto interesante de los biosólidos es que constituyen una fuente abundante de alimento para los microorganismos, que incluyen aminoácidos, proteínas y carbohidratos. Estos microorganismos en los biosólidos degradan estas fuentes de energía y se forman compuestos olorosos (Walker, 1991). Las formas orgánicas e inorgánicas del azufre, los mercaptanos, el amoníaco, las aminas y los ácidos grasos orgánicos se conocen como los compuestos causantes de los olores más desagradables asociados con la producción de biosólidos.

Estos compuestos son liberados de los biosólidos, típicamente por el calor, la aireación y la digestión. Los olores varían según sea el tipo de sólidos residuales procesados y el método de proceso.

La digestión anaerobia de los residuos primarios del agua residual produce sulfuro de hidrógeno y otros gases que contienen azufre, mientras que la estabilización alcalina de los sólidos libera al aire el amoníaco junto con otros compuestos volátiles. Los olores del compostaje pueden ser causados por el amoníaco (Walker), las aminas, los compuestos de azufre, los ácidos grasos, los compuestos aromáticos e hidrocarburos tales como los terpenos; estos últimos son provenientes de productos de madera que son utilizados como agentes de abultamiento. Los biosólidos digeridos aeróbicamente y los biosólidos secados al aire, si bien pueden contener muy poco sulfuro de hidrógeno, tienen olores causados por el mercaptano y el sulfuro de dimetilo (Bertucci, Dodd, Hatfield, Williams).

Los cinco factores independientes que son necesarios para la completa investigación del olor son:

1. La intensidad o penetrabilidad – la medida de la intensidad percibida del olor comparado a las concentraciones de un compuesto estándar.
2. El carácter – el cual se relaciona con la asociación mental realizada por la persona que detecta el olor.
3. Los factores hedónicos – el agrado o el desagrado relativo de un olor detectado por la persona.
4. La detectabilidad o cantidad – el número de diluciones requeridas para reducir un olor a su concentración perceptible mínima (Switzenbaum et al., 1997, Walker).
5. La masa – la masa total por unidad de tiempo o el volumen de aire oloroso producido.

APLICABILIDAD

Control del olor en las instalaciones que procesan biosólidos

Las instalaciones procesadoras de biosólidos pueden generar olores durante los procesos de espesamiento, digestión, deshidratación, transporte, almacenamiento, carga de camiones, secado por aire, compostaje, secado térmico, estabilización alcalina, y/o la incineración. Los olores pueden ser de fuentes puntuales o estar presentes en el aire ambiental (por ejemplo, en un cuarto de filtro prensa). Los olores pueden emanar de fuentes puntuales o estar presentes en el medio ambiente debido a fuentes regionales.

Una auditoria comprensiva del olor y un modelaje de la dispersión en el aire son la mejor garantía para asegurar que el dinero invertido de capital y operación sean utilizado en forma inteligente. Los dueños de la instalación deben buscar a un consultor que se especialice en el control de olores provenientes de los biosólidos cuando inicien las actividades de inspección para la detección de olores.

Una auditoria del olor logrará lo siguiente:
• Cuantificar los olores de cada fuente de emisión.
• Analizar los compuestos causantes del olor.
• Determinar los procesos por los cuales se forman los compuestos causantes del olor.
• Identificar las fuentes más significativas del olor.
• Obtener información para el modelaje de la dispersión de las emisiones de olor.
• Determinar el plan de manejo de olores más eficiente desde el punto de vista económico.

Las prácticas correctas de manejo o los cambios en la operación pueden reducir las emisiones del olor; sin embargo, la contención del olor y el tratamiento en las instalaciones de proceso de biosólidos pueden ser necesarios para controlar los impactos en las zonas receptoras en dirección del viento.

El beneficio de modelar la dispersión del aire con anterioridad al diseño final no debe ser subestimado. La información obtenida del proceso de modelación puede resultar en cambios de diseño, tales como el aumento de la altura de la chimenea, el incremento de la velocidad del gas dentro de la chimenea, el proporcionar recalentamiento para aumentar la flotabilidad térmica, o el hacer dilución con el aire del medio ambiente (Haug, 1990). Estas medidas de bajo costo pueden reducir significativamente los costos de inversión y de operación, y mejorar la eficacia del proceso.

Así mismo, la comunicación eficaz con las comunidades afectadas es un punto importante para mejorar las actividades de manejo de los olores, y reducir el número de reclamos.

Control del olor en los sitios de aplicación al terreno

La persona o entidad que produce los biosólidos tiene la responsabilidad de realizar el control del olor en los sitios de aplicación al terreno. Aún si la entidad responsable emplea un contratista para realizar las actividades de transporte, almacenamiento o los servicios de aplicación al terreno, los términos del contrato deben incluir prácticas de manejo para reducir al mínimo la producción de olores. Además, el productor de los biosólidos y el contratista deben tener un plan para mitigación de los olores el cual se señalen los lineamientos y las políticas para la documentación y la respuesta a las quejas referentes al olor. La persona responsable de aplicar los biosólidos al terreno debe tener la autoridad, y la responsabilidad, de rechazar la entrada de biosólidos a sitios que tengan problemas concernientes con el olor.

Los productores de biosólidos deben realizar el esfuerzo necesario para reducir al mínimo los olores en el lugar de uso porque la eficacia a largo plazo de la aplicación al terreno depende de ese esfuerzo. Un aumento dramático en el número de ordenanzas locales que prohíben o restringen el uso de biosólidos ha sido observado en años recientes como resultado de los reclamos referentes al olor. Una encuesta en el ámbito nacional (Biocycle 1999) reveló que los olores en los lugares de aplicación al terreno generalmente fueron el primer problema de operación que generó diversos reclamos, a lo cual siguieron preguntas y, a menudo, el establecimiento de grupos organizados de oposición pública.

Las normas federales referentes a los biosólidos (Federal Biosolids Regulations) no regulan los olores porque se creía que dichos olores, provenientes de aplicación al terreno, no tenían ningún efecto dañino en la salud humana. Se ha dicho, sin embargo, que “los olores provenientes de los biosólidos no representan una amenaza a la salud, pero esos olores si están erosionando el apoyo público necesario para fomentar los programas de reciclaje de biosólidos” (Toffey, 1999).

La metodología más efectiva en términos económicos para el control del olor podría ser el examinar las prácticas de operación y de mantenimiento en la instalación de procesamiento. Las condiciones sépticas pueden generar un producto de biosólidos que sea de olor más desagradable de lo necesario.

Algunos polímeros se descomponen y forman compuestos que generan olores a altas temperaturas y valores elevados de pH. La digestión anaerobia incompleta puede dar lugar a olores mucho más fuertes a los producidos por cualquier otro tipo de digestión. La mezcla de lodo crudo y los lodos activados de purga (LAP) antes de almacenar el líquido puede dar lugar a concentraciones más altas del sulfuro de dimetilo (Hentz and Cassel, 2000).

Los métodos para reducir olores en los sitios de aplicación al terreno incluyen:
• El estabilizar, condicionar y manejar correctamente los biosólidos en las instalaciones de tratamiento para reducir al mínimo los olores del producto final.
• El seleccionar emplazamientos remotos y campos que se encuentren alejados de vecinos (USEPA and USDA, 2000).
• El aplicar material bien estabilizado.
• El limpiar diariamente los tanques, camiones y los equipos.
• Siempre que sea posible, el inyectar los biosólidos debajo de la superficie o incorporarlos en el terreno (WEF 1997).
• El minimizar el tiempo durante el cual los biosólidos son almacenados (USEPA and USDA, 2000).
• El reducir la visibilidad de la instalación y aumentar al máximo la distancia entre el área de almacenaje y las viviendas habitadas (USEPA and USDA, 2000).
• El evitar la aplicación al terreno cuando las condiciones del viento favorezcan el transporte de olores a áreas residenciales
(USEPA and USDA, 2000).
• El planificar el almacenaje de los biosólidos en el campo considerando la estabilidad, la cantidad, y el tiempo durante el cual los biosólidos van a ser almacenados, además de considerar la ubicación del lugar con respecto a la proximidad a vecinos y a las condiciones meteorológicas (USEPA and USDA, 2000).
• El evitar la aplicación al terreno cuando se estén organizando actividades al aire libre en áreas residenciales próximas, o alrededor de días festivos tales como el de conmemoración (Memorial Day), de la independencia y del trabajo (WEF 1997).
• El desarrollar un plan para el control del olor y capacitar a todo el personal para poder identificar y mitigar los olores.
• El tener una alternativa de manejo de los biosólidos incluyendo el uso de rellenos sanitarios, especialmente para cargas malolientes de biosólidos.

Manejo del proceso

El grado de control de olores que se debe tener en las instalaciones de procesamiento de biosólidos se determina mediante criterios específicos del lugar tales como:
• La proximidad actual y futura del sitio a áreas residenciales o comerciales.
• Los patrones locales de viento, de mezcla de aire y los factores de dispersión (estabilidad del aire).
• La temperatura y la humedad.
• La variabilidad diaria y estacional de los factores anteriormente mencionados.
• La cantidad de biosólidos procesados.

Un modelo automatizado de dispersión del aire que considere las características de magnitud, frecuencia, y duración de los eventos, y esté calibrado y verificado con datos de monitoreo en el sitio, puede ser una herramienta eficaz para predecir el impacto de las emisiones de olor. Este tipo de modelo puede determinar la cantidad y el tipo de control que sean necesarios
para prevenir o minimizar el impacto. Para lograr esta tarea con alguna certeza de éxito, se debe llevar a cabo un estudio formal del olor.

Durante la planificación o el diseño preliminar de una instalación propuesta para el procesamiento de biosólidos, se debe realizar un estudio del olor para poder obtener un mejor conocimiento y aplicar las experiencias obtenidas de las operaciones exitosas en instalaciones similares. Para las instalaciones existentes que presentan problemas con el olor, el estudio debe determinar el grado en el cual los procesos unitarios específicos o fuentes dispersas contribuyen al impacto fuera de los límites del sitio. Se debe realizar un programa detallado de muestreo y de monitoreo para determinar niveles máximos permisibles de olores molestos. Las muestras líquidas y de gases pueden ser analizadas con métodos químicos para identificar los compuestos específicos del olor. Tanto las mediciones sensoriales directas de la intensidad del olor como de la fuerza del olor son también útiles para identificar las fuentes de la mezcla compleja de compuestos que típicamente son responsables de quejas debidas a los olores. Las mediciones sensoriales directas son realizadas por un panel de observadores muy capacitados (“narices expertas”) quienes analizan y clasifican las muestras de aire en cuanto a la intensidad del olor (escala n-n-butanol) y la fuerza del olor (dilución al límite o escala D/T).

Un estudio comprensivo del olor debe proporcionar un entendimiento completo de las fuentes y la naturaleza de las emisiones del olor, identificar los métodos disponibles para su control, y establecer los criterios para medir la eficacia de la tecnología de control.

Las normas locales pueden establecer el grado requerido de control del olor. Generalmente las normas se establecen para prevenir las condiciones molestas fuera de los límites de propiedad de la instalación. Los límites numéricos de concentraciones permisibles de compuestos olorosos se especifican en algunas localidades, mientras que en otras se especifica la frecuencia y/o duración de la detección de los olores fuera de los límites de la instalación como los criterios de violación de las normas.

Fuentes del olor

Los sistemas de alcantarillado que tengan períodos largos de retención pueden generar condiciones sépticas en la planta de tratamiento de aguas residuales y problemas subsiguientes del olor en el manejo de biosólidos y su disposición final. Los procesos de compostaje de pila estática aireada, de hilera, y de procesos dentro de recipientes pueden producir olores desagradables si se producen condiciones anaerobias, y aún en condiciones aerobias. La ventilación con aire a través del material de compostaje ayuda a controlar la temperatura del material, a mantener las condiciones aeróbicas, y a proporcionar un medio que dirige la corriente de aire del extractor a un dispositivo de control del olor. Los procesos de pasteurización alcalina producen amoníaco, así como otros compuestos que producen olores.

Las instalaciones a gran escala son frecuentemente estructuras encerradas que son ventiladas a un depurador químico húmedo. Las instalaciones de secado térmico utilizan generalmente depuradores químicos y/o dispositivos de post-combustión tales como los oxidadores termales regenerativos.

Las instalaciones que procesan biosólidos pueden ser operadas y manejadas para reducir la generación y la emisión de olores. La cantidad y la intensidad de los compuestos olorosos se pueden reducir por medio de:
• Los procedimientos de operación y de mantenimiento para prevenir condiciones anaerobias.
• La adición de agentes oxidantes para prevenir la formación del sulfuro de hidrógeno.
• La selección de polímeros que sean resistentes a la descomposición a altas temperaturas y pH.
• La optimización de todos los procesos de estabilización tales como la digestión anaerobia, la digestión aerobia y la estabilización alcalina.
• La evaluación de los impactos ocasionados por la mezcla de diversos tipos de sólidos y su almacenamiento (Hentz and Cassel).
• La limpieza con depuradores químicos o biofiltros que funcionen en forma apropiada.

El evaluar la optimización de la operación y el mantenimiento puede tener un doble beneficio.

Primero, se disminuye la cantidad y la intensidad de los olores generados en el lugar, reduciendo al mínimo los costos del equipo para su control. Segundo, se genera un producto menos oloroso que es más fácil de almacenar, transportar, utilizar o vender.