Evaluación del riesgo de deterioro biogénico inducido por H2S en estructuras de concreto de la línea de aguas residuales; en plantas de tratamiento de aguas residuales (ptar). Caso de estudio: Ptar Buga
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El deterioro biogénico del concreto inducido por sulfuro de hidrógeno (H₂S) constituye uno de los principales mecanismos de degradación en infraestructuras de saneamiento. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el riesgo de deterioro biogénico en estructuras de concreto de la línea de tratamiento de aguas residuales de la PTAR Buga mediante la integración del análisis del ambiente interno y del estado químico-superficial del material. La metodología incluyó mediciones de variables fisicoquímicas del agua residual y del ambiente interno de las estructuras, tales como H₂S en aire, sulfuros disueltos, oxígeno disuelto, DBO, DQO, humedad relativa, ventilación y tiempo de retención hidráulica, junto con la inspección de manifestaciones patológicas del concreto, incluyendo biofilm, pH superficial y carbonatación. Estas variables fueron integradas mediante un enfoque multicriterio basado en el método Analytic Hierarchy Process (AHP) para construir índices de agresividad ambiental (NAI) y deterioro superficial del concreto (IDS), los cuales se combinaron para estimar un índice de riesgo global (IRG) y elaborar una matriz de evaluación del riesgo (MER). Los resultados evidenciaron un IRG de 0,55 en el sedimentador, evaluando la estructura con un nivel de riesgo alto, pues la liberación de H₂S se presentó principalmente en el sedimentador secundario, donde se registraron concentraciones puntuales de hasta 26 ppm, asociadas a condiciones de mayor tiempo de retención hidráulica y turbulencia del flujo. Asimismo, se identificó que la presencia de biofilm en superficies húmedas se relaciona con la alteración química superficial del concreto. La integración de los índices permitió identificar estructuras con mayor susceptibilidad al deterioro biogénico dentro del sistema evaluado.
Abstract
The biogenic deterioration of concrete induced by hydrogen sulfide (H₂S) is one of the primary degradation mechanisms affecting wastewater infrastructure. This study aimed to evaluate the risk of biogenic deterioration in concrete structures within the wastewater treatment line of the Buga Wastewater Treatment Plant (WWTP) by integrating the analysis of the internal environment with the chemical and surface condition of the concrete. The methodology included the measurement of physicochemical parameters of wastewater and the internal environment, such as airborne H₂S, dissolved sulfides, dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), relative humidity, ventilation, and hydraulic retention time (HRT), together with the inspection of concrete deterioration indicators, including biofilm formation, surface pH, and carbonation depth. These variables were integrated using a multicriteria approach based on the Analytic Hierarchy Process (AHP) to develop an Environmental Aggressiveness Index (EAI) and a Concrete Surface Deterioration Index (CSDI), which were subsequently combined to estimate a Global Risk Index (GRI) and construct a Risk Assessment Matrix (RAM). The results revealed a GRI of 0.55 for the secondary clarifier, classifying the structure as high risk, as H₂S release occurred primarily in this unit, where peak concentrations of up to 26 ppm were recorded under conditions of longer hydraulic retention time and greater flow turbulence. Furthermore, biofilm development on moist concrete surfaces was found to be associated with surface chemical alteration of the material. The integration of the proposed indices enabled the identification of structures with greater susceptibility to biogenic deterioration within the evaluated wastewater treatment system.
Idioma
spa
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Citación
Parra Vega, J.A. (s.f.). Evaluación del riesgo de deterioro biogénico inducido por H2S en estructuras de concreto de la línea de aguas residuales; en plantas de tratamiento de aguas residuales (Ptar). Caso de estudio: Ptar Buga. [Trabajo de Maestría, Universidad Santo Tomas]. Repositorio institucional.