Projecte SGHGEMS Emissions de sulfhídric i gasos d efecte hivernacle en col lectors mediterranis, Sulfide and GreenHouse Gas Emisions from

(1)

Projecte SGHGEMS “Emissions de sulfhídric i gasos

d’efecte hivernacle en col·lectors mediterranis,

Sulfide and GreenHouse Gas Emisions

from Mediterranean Sewers“

2011-2015

(2)

Importància sistemes clavegueram - col·lectors

Nivell estat espanyol: 17 comunitats autònomes – 8.110 municipis

Aigües residuals col·lectives: 3.100 Hm

3

_{/any 190 l/hab dia}

Depuració: 1.520 Hm

3

_{/any 1.720 EDARS 86% cobertura}

Xarxes de col·lectors: 89.900 Km

98% cobertura

88% sistemes unitaris

12% xarxa separativa

15.000 sobreeixidors

700 tancs de tempesta

Gestió i sanejament (% població)

72% Publica 15% Mixta

13% Privada

Jornada, La corrosión en el ciclo del agua: problemas y soluciones, 25/2/2012, Barcelona AquaEspaña, Asociación Española de Empresas de Tratamiento y Control de Aguas ; AEAS, Asociación Española de Abastecimientos de Agua y Saneamiento

(3)

No només

Reactors químics i biològics a tenir en compte com una part

essencial del sistemes d’aigües urbans

Gestió eficient dels sistemes d'aigües residuals

Sistemes de recol·lecció i transport de l’aigua residual

(4)

Formació i acumulació de Sulfhídric

Olors, molèsties

Riscos de Salut

Corrosió de canonades

SO

₄2-

_H

2

S

O

₂

SRB

(5)

SO₄ H₂S

H2S (g)

EMISSIONS NOCIVES: GENERACIÓ DE SULFHÍDRIC

Estació bombeig Col. Impulsió Col. gravetat Trencament càrrega

(6)

(7)

Fracció molt important deguda la oxidació del H₂S produït en col·lectors

H₂S+2O₂ H₂SO₄ Corrosió

Efectes (i costos!!!) del Sulfhídric en Corrosió

Jornada, La corrosión en el ciclo del agua: problemas y soluciones, 25/2/2012, Barcelona AquaEspaña, Asociación Española de Empresas de Tratamiento y Control de Aguas ; AEAS, Asociación Española de Abastecimientos de Agua y Saneamiento

CEOCOR - Comité Europeo de estudio de la corrosión y protección de Canalizaciones.

Cost Corrosió en Sistemes d’aigues residuals a l’Estat espanyol: 1000M €/any

(8)

(9)

Corrosió accelerada col·lector per gravetat: 2.9 m ample, 2 m alçada, 10 km longitud.

(10)

Gas d’efecte hivernacle.

23 vegades més potent que CO₂

Risc per la salut-laboral

explosiu a concentracions >5% Consum of font de Carboni

necessària a EDARS Matèria

Orgànica CH4

O₂ MA Formació i acumulació de Metà en col·lectors

(11)

Methanogenic bacteria

Ready Fermentable COD

Acetate Propionate Hydrogen

Fermentative bacteria

Sulfate reducing bacteria

Methane Sulfate

Sulfide

Col·lectors són ambients anaeròbics

Existeixen molt pocs estudis de producció de CH₄ en col·lectors

(12)

• Liquid phase treatment: tractament en fase líquida

• Gas phase treatment: tractaments en fase gas

METODES DE CONTROL D’EMISSIONS NOCIVES

(13)

Estudiar i controlar la producció i emissions de Sulfhídric i GEH

dels col·lectors exposats a condicions de clima mediterrani. Dur a terme la primera quantificació simultània de Sulfhídric i Metà en sistemes col·lectors típicament mediterranis

OBJECTIUS SGHGEMS

El projecte SGHGEMS es divideix en 3 sub-objectius:

• Determinar-Quantificar les emissions de H₂S i CH₄ de sistemes col·lectors característics de la Mediterrània.

• Dissenyar i aplicar les millors estratègies de control per als casos estudiats.

• Integrar el coneixement en les eines per a la gestió dels sistemes urbans d'aigua.

(14)

Treball de camp: l’Escala UWS ( 10.000 hab to >50.000 hab) 1.1 1.2 2 3 Sistema l’Escala-Albons

(15)

CAMPANYES DE MOSTREIG + MODELITZACIÓ MATEMÀTICA Campanyes de mostreig intensives Modelització avançada

H₂S online fase líquida-gas UQ Sewer model

CH₄offline fase líquida Prediccions i selecció de les Altres compostos importants millors estratègies de gestió

METODOLOGIA

CAMPANYES DE MOSTREIG

Caracteritzar el funcionament del sistema

(16)

METODOLOGIA: Campanyes de mostreig

Paràmetres off-line:

H₂S, CH₄, SO₄, Matèria Orgànica (VFA, DQOs, DQOt), NH₄, TKN, Alcalinitat, Temperatura, pH, Conductivitat

(17)

METODOLOGIA: Campanyes de mostreig

Paràmetres on-line: Sensors avançats

Lectures (i a vegades, control) en temps real del que succeeix al sistema Fase líquida: H₂S, NO₃-_{, Temp.} _{Sondes espectromètriques s::can}

(18)

Fase gas: H₂S, Temperatura. sensors Odalog Paràmetres on-line: Sensors avançats

(19)

METODOLOGIA: Modelització avançada

UQ SEWER Model, simulació de processos biològics en col·lectors més avançat a nivell mundial. Model dinàmic en MATLAB+Simulink

Predicció, optimització de costos reducció

Transformacions biològiques Carboni en condicions aeròbiques, anòxiques i anaeròbiques. Inclou metabolisme detallat de generació de CH₄, fermentació, consum heteròtrofs, consum SRB Transformacions biològiques Sofre: reducció de SO₄, oxidació microbiològica del H₂S amb O₂-NO₃-_-NO

2-, alliberament de S de

compostos orgànics

Oxidació química de H₂S+O₂, precipitació química H₂S + Sals de Fe Variació de pH deguda a reaccions bioquímiques

(20)

0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Concentració H₂S EBAR Radin ( ) – EDAR Pretract ( ). Maig 2012

Temps (h)

mg

/L

S

RESULTATS

Seguiment online H₂S pretractament

Concentració H₂S diaria EDAR Pretract: 22.0 mg S-H₂S/L Concentració H₂S diaria EBAR Radin : 16.9 mg S-H₂S/L

(21)

0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Time (h) M et ha ne c on c (m gC -C H 4 /l)

Concentració CH₄ EBAR Radin( ) – EDAR Pretract ( ). Maig 2012

RESULTATS

Concentració CH₄ EDAR Pretract: 6.2 mg DQO- CH₄/L Concentració CH₄ EBAR Radin : 2.1 mg DQO- CH₄/L

(22)

0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Time (h) S ul fid e co nc ( m gS -H 2 S /l)

Concentració H₂S Pretractament: mesurada vs model, Maig 2012

RESULTATS

Concentració H₂S diaria mesurada Pretractament: 22.0 mg S-H₂S/L Concentració H₂S diaria model Pretractament: 21.7 mg S-H₂S/L

(23)

Concentració Metà Radin-Pretractament, mesurada vs Model, Maig 2012

RESULTATS

0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Time (h) M et ha ne c on c (m gC -C H 4 /l)

Concentració CH₄ diària model Pretractament: 8.6 mg DQO-CH₄/L Concentració CH₄ diaria mesurada Pretractament: 6.2 mg DQO-CH4/L Concentració CH₄ diaria mesurada Radin: 2.1 mg DQO-CH₄/L

(24)

S’han instal·lat els aparells de mesura, 2 campanyes de mostreig i provat la metodologia de treball

S’han pogut mesurar les concentracions de H₂S and CH₄ pel sistema de col·lectors provinent de l’Escala.

S’ha posat a punt el model: calibració pel sistema l’Escala

El model UQ sewer model s’utilitzarà per establir la millor estratègia de control, inclòs la tria del millor producte, dosi a utilitzar i lloc de la dosificació.

S’aplicarà la metodologia a diferents sistemes de col·lectors

CONCLUSIONS 1er ANY PROJECTE

(25)

AREA III. TECNOLOGIES I AVALUACIÓ

Producció de gasos d’efecte hivernacle i compostos

nocius en col·lectors i EDARS

 Avaluació de les emissions de CH₄ and H₂S en sistemes de col·lectors  Estratègies de control-mitigació  Modelització emissions GHG

 Avaluació de la producció de N₂O en el procés d’eliminació biològica de nitrogen (nitrificació/desnitrificació)

(26)

ÀREA III. TECNOLOGIES I AVALUACIÓ

MARIE CURIE IRG Project, 7th_{EU framework program:}

“Sulfide and Greenhouse Gas emissions from Mediterranean sewers”

2011-2005

GEISTTAR. Spanish Ministry of Science and Innovation,

“Understanding Fugitive Greenhouse Gas Emissions from Wastewater Transport and Treatment Systems”.

(27)

27

Projecte SGHGEMS Emissions de sulfhídric i gasos d efecte hivernacle en col lectors mediterranis, Sulfide and GreenHouse Gas Emisions from