Calidad del efluente
1. Exceso de Materia Orgánica
Los factores que afectan principalmente la eficiencia del tratamiento de la materia orgánica incluyen:
(1) Nutrientes
En general, los nutrientes como el nitrógeno y el fósforo en las aguas residuales son suficientes para las necesidades microbianas y, a menudo, en exceso. Sin embargo, cuando la proporción de aguas residuales industriales es relativamente alta, se debe verificar la proporción de carbono-nitrógeno-fósforo para garantizar que cumpla con el estándar de 100:5:1.
● Si hay deficiencia de nitrógeno, normalmente se añaden sales de amonio.
● Si hay deficiencia de fósforo, normalmente se añade ácido fosfórico o fosfatos.
(2) pH
El pH de las aguas residuales suele ser neutro, oscilando entre 6,5 y 7,5. Una ligera disminución del pH puede deberse a una fermentación anaeróbica en la tubería de aguas residuales. Las caídas significativas del pH durante la temporada de lluvias a menudo se deben a la lluvia ácida urbana, especialmente en los sistemas de alcantarillado combinados.
Un cambio repentino y grande en el pH, ya sea un aumento o una disminución, generalmente es causado por el gran vertido de aguas residuales industriales. El ajuste del pH de las aguas residuales suele implicar la adición de hidróxido de sodio o ácido sulfúrico, pero esto aumenta significativamente los costes de tratamiento.
(3) Aceites y Grasas
Cuando el contenido de sustancias aceitosas en las aguas residuales es alto, la eficiencia de aireación del equipo de aireación disminuirá. Sin aumentar la aireación, la eficiencia del tratamiento disminuirá, pero aumentar la aireación inevitablemente aumenta los costos operativos.
El alto contenido de aceite también reduce el rendimiento de sedimentación del lodo activado y, en casos severos, puede causar acumulación de lodo, lo que lleva a que los sólidos en suspensión (SS) en el efluente superen los estándares. Para afluentes con alto contenido de petróleo, se debe agregar equipo de eliminación de petróleo en la etapa de pretratamiento.
(4) Temperatura
La temperatura tiene una amplia gama de efectos en el proceso de lodos activados.
● Primero, afecta la actividad microbiana. En invierno, si no se toman medidas de control, la eficacia del tratamiento disminuirá.
● En segundo lugar, afecta el rendimiento de la separación en los tanques de sedimentación secundarios; por ejemplo, los cambios de temperatura pueden provocar corrientes de densidad y cortocircuitos-; Las bajas temperaturas aumentan la viscosidad del lodo y reducen el rendimiento de sedimentación.
● En tercer lugar, la temperatura afecta la eficiencia de la aireación. En verano, las temperaturas más altas reducen la saturación de oxígeno disuelto, lo que dificulta la transferencia de oxígeno y reduce la eficiencia de la aireación. También disminuye la densidad del aire, por lo que para mantener el mismo suministro de aire, se debe aumentar el volumen de aire.
2.TP (fósforo total) que supera los estándares
La eliminación biológica de fósforo depende de organismos acumuladores de polifosfato-(PAO), que liberan fósforo en condiciones anaeróbicas y absorben el exceso de fósforo en condiciones aeróbicas. El fósforo se elimina descargando el exceso de lodo rico en fósforo-. Las causas por las que el TP del efluente excede los estándares incluyen:
(1) Temperatura
La temperatura afecta la eliminación de fósforo de forma menos evidente que la eliminación biológica de nitrógeno. Dentro de un cierto rango, la eliminación biológica de fósforo funciona con éxito a pesar de cambios moderados de temperatura. Los experimentos muestran que la eliminación de fósforo es preferible a temperaturas superiores a 10 grados, ya que los PAO crecen más lentamente a bajas temperaturas.
(2) Valor de pH
Entre pH 6,5 y 8,0, el contenido de fósforo y la tasa de absorción de los microorganismos polifosfato permanecen estables. Cuando el pH cae por debajo de 6,5, la absorción de fósforo disminuye drásticamente. Las caídas repentinas del pH provocan rápidos aumentos en la concentración de fósforo tanto en la zona aeróbica como anaeróbica; cuanto mayor es la caída del pH, más fósforo se libera. Esta liberación no es una respuesta fisiológica o bioquímica de los PAO sino un efecto puramente químico de "disolución ácida". Una mayor liberación de fósforo anaeróbico debido a la caída del pH da como resultado una menor absorción de fósforo aeróbico, lo que indica que la liberación es destructiva e ineficaz. Cuando aumenta el pH se produce una ligera absorción de fósforo.
(3) Oxígeno disuelto (OD)
Cada mg de oxígeno molecular puede consumir 1,14 mg de DQO biodegradable, inhibiendo el crecimiento de PAO y dificultando la eliminación de fósforo. La zona anaeróbica debe mantener un OD bajo para favorecer la fermentación ácida por parte de los anaerobios, promoviendo la liberación de fósforo por los PAO y reducir el consumo de materia orgánica biodegradable, permitiendo a los PAO sintetizar más PHB. Por el contrario, la zona aeróbica requiere una mayor OD para ayudar a los PAO a degradar el PHB almacenado para obtener energía para absorber el fosfato disuelto de las aguas residuales y sintetizar polifosfato intracelular. La OD debe controlarse por debajo de 0,3 mg/L en zonas anaeróbicas y por encima de 2 mg/L en zonas aeróbicas para garantizar una liberación anaeróbica eficaz de fósforo y una absorción aeróbica.
(4) Nitrógeno nitrato en tanque anaeróbico
El nitrógeno nitrato en la zona anaeróbica consume sustratos orgánicos, inhibiendo la liberación de fósforo de los PAO y afectando así la absorción de fósforo en condiciones aeróbicas. Además, las bacterias desnitrificantes utilizan el nitrógeno nitrato como aceptores de electrones para la desnitrificación, lo que interfiere con los procesos de fermentación produciendo ácidos necesarios para el metabolismo del fósforo PAO, suprimiendo la liberación, absorción y síntesis de fósforo PAO. Cada mg de nitrógeno nitrato consume 2,86 mg de DQO biodegradable, lo que suprime la liberación anaeróbica de fósforo. Normalmente, el nitrógeno nitrato se controla por debajo de 1,5 mg/L.
(5) Edad del lodo
La eliminación de fósforo se logra principalmente mediante la descarga del exceso de lodos; por lo tanto, la cantidad de exceso de lodo determina la eficiencia de eliminación. La edad de los lodos afecta directamente el volumen de descarga de lodos y la absorción de fósforo. Una edad más baja de los lodos mejora la eliminación de fósforo al aumentar el exceso de descarga de lodos y la eliminación de fósforo del sistema, lo que reduce el fósforo en el efluente de sedimentación secundaria. Sin embargo, la eliminación biológica de nitrógeno y fósforo requiere suficiente edad del lodo para el crecimiento de bacterias nitrificantes y desnitrificantes, lo que a menudo hace que la eliminación de fósforo sea insatisfactoria. Generalmente la edad de los lodos en los sistemas de eliminación de fósforo se controla entre 3,5 y 7 días.
(6) Relación DQO/TP
En la eliminación biológica de fósforo, el tipo y la cantidad de sustratos orgánicos en la etapa anaeróbica y la proporción de nutrientes que necesitan los microbios con respecto al fósforo en las aguas residuales afectan de manera crítica la eficiencia de la eliminación. Diferentes sustratos inducen una liberación y absorción de fósforo variables. Los PAO utilizan fácilmente compuestos orgánicos de bajo peso molecular y fácilmente degradables (p. ej., ácidos grasos volátiles) para liberar polifosfato almacenado e inducir fuertemente la liberación de fósforo. Los compuestos orgánicos de alto peso molecular y difíciles-de-degradar inducen una liberación más débil de fósforo. Cuanto más completa sea la liberación anaeróbica de fósforo, mayor será la absorción de fósforo aeróbicamente. Los PAO utilizan la energía de la liberación anaeróbica de fósforo para absorber compuestos orgánicos de bajo peso molecular para sobrevivir en condiciones anaeróbicas. Por lo tanto, es esencial suficiente materia orgánica (DQO/TP > 15) para la supervivencia de la PAO y la eliminación ideal del fósforo.
(7) DQO fácilmente biodegradable (RBCOD)
Los estudios muestran que sustratos como el ácido acético, propiónico y fórmico conducen a altas tasas de liberación de fósforo, que dependen de la concentración del lodo activado y la composición microbiana, no de la concentración del sustrato. Esta liberación de fósforo sigue una cinética de orden-cero. Otros compuestos orgánicos deben convertirse en estas pequeñas moléculas antes de que los PAO puedan metabolizarlos.
(8) Glucógeno
El glucógeno es un polisacárido ramificado grande compuesto de unidades de glucosa y sirve como almacenamiento de energía intracelular. En los PAO, el glucógeno se forma en ambientes aeróbicos, almacenando energía metabolizada en condiciones anaeróbicas para producir NADH (un precursor de la síntesis de PHA), proporcionando energía metabólica. La aireación excesiva o la sobre-oxidación reduce el glucógeno en los PAO, lo que provoca una deficiencia de NADH en condiciones anaeróbicas y una eliminación deficiente del fósforo.
(9) Tiempo de retención hidráulica (HRT)
En los sistemas municipales de eliminación biológica de nitrógeno y fósforo bien-, la liberación y absorción de fósforo suelen requerir entre 1,5 y 2,5 horas y entre 2,0 y 3,0 horas, respectivamente. La liberación de fósforo es algo más crítica; por tanto, la TRH anaeróbica se controla estrechamente. Una TRH anaeróbica demasiado corta impide la liberación suficiente de fósforo y la descomposición de la materia orgánica en ácidos grasos bajos; demasiado tiempo aumenta el costo y los efectos secundarios. La liberación y absorción de fósforo están interrelacionadas: una liberación anaeróbica suficiente mejora la absorción aeróbica y viceversa, creando un ciclo positivo. Los datos operativos indican que los TRH adecuados son de 1 h 15 min a 1 h 45 min anaeróbico y de 2 h a 3 h 10 min aeróbico.
(10) Relación de retorno (R)
En los procesos A/O (anaeróbicos/aeróbicos), es fundamental mantener suficiente oxígeno disuelto en el lodo activado que regresa del tanque de aireación al tanque de sedimentación secundario para evitar la liberación de fósforo anaeróbico en este último. Sin una eliminación rápida de lodos, las capas gruesas de lodos provocan la liberación anaeróbica de fósforo a pesar del alto OD. Por lo tanto, las tasas de retorno no deben ser demasiado bajas, asegurando una rápida descarga de lodos de los tanques de sedimentación. Relaciones de retorno excesivamente altas aumentan el consumo de energía y reducen el tiempo de retención de lodos en el tanque de aireación, perjudicando la eliminación de DBO5 y fósforo. Los ratios de rentabilidad óptimos oscilan entre el 50% y el 70%.
3.Equipos Mecánicos y Eléctricos
El funcionamiento estable del tratamiento de aguas residuales y lodos depende de equipos mecánicos y eléctricos confiables, lo que también afecta el consumo de energía de la planta.
(1) Máquina de criba de barras
El primer paso del tratamiento, propenso a fallos que pueden detener la entrada de aguas residuales. Problemas comunes:
Atasco por desgaste de rodamientos o fallo mecánico. Requiere lubricación e inspección periódicas.
Obstrucción por fibras, bolsas de plástico provocando reducción del flujo y desbordamiento. Requiere actualizaciones técnicas o limpieza manual.
(2) Bombas de elevación
Bombas principalmente sumergibles. Los espacios entre el impulsor de la bomba y el anillo de sello pueden obstruirse con desechos, lo que reduce el sellado y la eficiencia y provoca fallas en el motor. Se recomienda una inspección regular, rotación de la bomba y funcionamiento mejorado de la rejilla de barras.
El diseño del sistema de recolección y flujo de entrada variable requiere bombas dispuestas en gradientes con bombas de velocidad-fija y velocidad variable-para manejar las fluctuaciones de manera eficiente.
(3) Sopladores
Equipos que consumen mucha energía y clave-. Los parámetros incluyen flujo de aire, presión, consumo de energía y ruido. Sopladores centrífugos de uso común con ventajas sobre los sopladores Roots en cuanto a eficiencia, vida útil, ruido y estabilidad. El control de frecuencia variable y las múltiples configuraciones de ventilador optimizan el uso de energía.
Es necesario realizar un mantenimiento regular de los enfriadores de aceite y filtros y garantizar la calidad adecuada del aceite para evitar la emulsificación y el sobrecalentamiento.
(4) Cabezales de aireación
Principalmente membranas microporosas (tipos de disco, cúpula, placa, tubo). La obstrucción y el envejecimiento del caucho reducen la eficiencia de la transferencia de oxígeno. Es necesaria una limpieza periódica con ácido fórmico o aire a alta-presión, con precauciones de seguridad. Las válvulas de drenaje deben abrirse periódicamente para eliminar el condensado. Se deben reemplazar los difusores muy obstruidos o dañados.
(5) Equipo de eliminación de lodos
Algunos procesos carecen de tanques de sedimentación secundarios (por ejemplo, SBR, UNITANK), lo que provoca una canalización de la capa de lodos y una descarga de lodos insuficiente, lo que aumenta el consumo de energía y productos químicos. Se recomienda una descarga de lodos intermitente o multi-punto. Es necesario un mantenimiento regular de los dispositivos raspadores y de succión en los tanques de sedimentación.
(6) Máquinas deshidratadoras
Dos tipos principales: centrífuga y filtro prensa de correa.
4.Centrífuga:
Considere la concentración de lodo, la velocidad de alimentación, el diferencial de velocidad, la dosificación de polímero en los sólidos de la torta, el filtrado SS y la recuperación.
Un diferencial de velocidad más grande acorta la retención de lodos, lo que aumenta el contenido de humedad y los sólidos filtrados.
Un diferencial más pequeño mejora la separación pero corre el riesgo de obstruirse.
Ajuste la dosis de polímero y la velocidad de alimentación para optimizar.
Problemas comunes:alarmas por lavado inadecuado, sobrecalentamiento de rodamientos por bloqueo de lubricación, alarmas de motor por convertidor de frecuencia y lodos no descargados debido a pequeños flóculos de lodos, especialmente durante las temporadas de lluvias. Ajustar los parámetros operativos para mitigar.
Prensa de filtro de correa:
Lodos comprimidos y cizallados entre dos cintas que pasan sobre rodillos para eliminar el agua.
Los puntos operativos y de mantenimiento incluyen distribución uniforme de lodos, raspadores suaves, sistemas de limpieza de boquillas, seguimiento automático de correas y protecciones de bloqueo.
Problemas comunes: deslizamiento de la correa, desviación de la correa, obstrucción y disminución de los sólidos de la torta, principalmente debido a sobrecarga, tensión inadecuada, rodillos dañados y exceso de polímero. El ajuste y la limpieza regulares son esenciales.
Instrumentos de monitoreo
Las altas impurezas y los entornos hostiles provocan frecuentes errores de medición o daños a los analizadores en línea, lo que afecta el control y la automatización.
Son necesarias unidades de pretratamiento de muestras de agua adecuadas y analizadores adaptados a los rangos de concentración. Los equipos grandes deben tener sistemas de control compatibles con la automatización de la planta para reducir los costos de comunicación.
Los procedimientos de mantenimiento incluyen repuestos planificados, calibración periódica, limpieza y reemplazo de consumibles.
La protección contra rayos es crucial para los dispositivos exteriores debido a los frecuentes rayos en las plantas de tratamiento de aguas residuales. La falta de protección genera altos costos de reparación y riesgos operativos.