El exceso de fósforo total en el efluente es uno de los problemas más problemáticos en los sistemas AAO. Al solucionar problemas, la gente suele considerar: ¿Es suficiente la fuente de carbono? ¿Está el lodo en buenas condiciones? ¿Se deben agregar productos químicos para eliminar el fósforo?
Todas estas instrucciones son correctas, pero hay una causa que fácilmente se pasa por alto-a largo plazo-la aireación excesiva.
Existe una percepción común en la industria: cuanto mayor es la aireación y mayor el oxígeno disuelto (OD), más vigorosa será la absorción aeróbica de fósforo y más estable será el sistema de eliminación de fósforo. En realidad, este no es el caso.-la aireación excesiva puede debilitar silenciosamente la eficacia de la eliminación biológica del fósforo, convirtiéndolo en un "asesino invisible". No provocará el colapso inmediato del sistema, pero debilitará gradualmente la "vitalidad" de las bacterias que acumulan polifosfato-, lo que eventualmente conducirá a un fenómeno particularmente confuso: la sección anaeróbica es normal, pero el fósforo total en el efluente continúa excediendo el estándar.
I. ¿Qué es exactamente la eliminación biológica de fósforo?
El proceso AAO se basa en un tipo de bacteria llamada polifosfato-que acumula bacterias para eliminar el fósforo. Realizan dos procesos alternos en ambientes anaeróbicos y aeróbicos:
Etapa anaeróbica: las bacterias acumuladoras de polifosfato-(PAB) primero descomponen los polifosfatos dentro de sus células, liberando los fosfatos en el agua y ganando energía. Luego utilizan esta energía para absorber-ácidos grasos de cadena corta (como el ácido acético) de las aguas residuales, convirtiéndolos en PHB para su almacenamiento.
Etapa aeróbica: los PPB descomponen el PHB dentro de sus células para obtener energía. Luego utilizan esta energía para absorber grandes cantidades de fosfatos del agua, sintetizar polifosfatos y almacenarlos nuevamente dentro de sus células.
Finalmente, la eliminación de fósforo se logra mediante la eliminación de lodos: los PPB{0}}ricos en fósforo se eliminan del sistema mediante la descarga del exceso de lodos, eliminando así el fósforo del agua.
El punto clave de todo el proceso es claro: la cantidad de PHB sintetizado en la etapa anaeróbica determina directamente la cantidad de fósforo que se puede absorber en la etapa aeróbica. Unas reservas suficientes de PHB dan como resultado una absorción suficiente de fósforo; Las reservas insuficientes de PHB reducen la capacidad de absorción de fósforo.
II. ¿Qué se destruye con una aireación excesiva?
En condiciones normales de aireación, el oxígeno disuelto en el tanque aeróbico se mantiene dentro de un rango razonable. Los PPB consumirán PHB según sea necesario, priorizando su uso para la absorción de fósforo, lo que dará como resultado una eliminación estable del fósforo.
Sin embargo, surgen problemas cuando la aireación es excesiva y el oxígeno disuelto en la zona aeróbica permanece alto: cuando el oxígeno disuelto es demasiado alto, las bacterias acumuladoras de polifosfato-(PAB) no sólo utilizan el PHB para absorber fósforo, sino que también consumen una gran cantidad de PHB para "mantener su propio metabolismo básico". Este es el fenómeno más desconcertante observado en-sitio: la liberación de fósforo en la zona anaeróbica es completamente normal, pero el fósforo total en el efluente simplemente no disminuirá.
En realidad, la razón no es complicada: el proceso de "almacenamiento de alimentos" en la zona anaeróbica no se ve afectado, pero en la zona aeróbica, los PHB de los PPA se consumen en exceso, lo que deja energía insuficiente para-la absorción de fósforo a gran escala. Al no poder absorber el fósforo del agua, algunos PPA incluso liberan fósforo en el proceso inverso, lo que en última instancia conduce a niveles excesivos de fosfato en el efluente.
III. Caso real: aireación descontrolada, caída en picado de la eficiencia de eliminación de fósforo
Un conjunto de datos de mediciones in situ- ilustra claramente el problema: en una planta de tratamiento de aguas residuales, el OD en el extremo frontal del tanque aeróbico se controlaba en alrededor de 2 mg/L (dentro de un rango razonable), pero no había un control específico al final, y la aireación excesiva provocó que el OD al final aumentara a más de 5 mg/L.
Como resultado, la capacidad de eliminación de fósforo del sistema se deterioró rápidamente: los niveles de fosfato efluente aumentaron de 0,37 mg/L a 5,7 mg/L; La tasa de eliminación biológica de fósforo se desplomó, fallando casi por completo.
Posteriormente, el personal de mantenimiento estabilizó el oxígeno disuelto (OD) en todo el tanque aeróbico en 2-3 mg/L y el sistema se recuperó lentamente. Después de aproximadamente dos semanas de funcionamiento estable, los niveles de fósforo del efluente cayeron a 0,89 mg/L y la eficiencia de eliminación de fósforo volvió al valor de diseño.
La degradación de la eliminación de fósforo causada por una aireación excesiva no se puede reparar inmediatamente después de ajustar los parámetros.
Cuando el PHB se consume en exceso, las bacterias-que acumulan polifosfato entran en un estado de "respiración endógena"-y comienzan a descomponer su propio material celular para sobrevivir, lo que daña la actividad general de la comunidad bacteriana. Para restablecer-la capacidad estable de eliminación de fósforo, el sistema necesita tiempo suficiente para que las bacterias-acumuladoras de polifosfato se reproduzcan y vuelvan-acumular PHB. Este proceso suele tardar de varios días a varias semanas, dependiendo de la magnitud del daño. Esta es también la razón principal por la que muchas plantas no ven resultados después de ajustar la aireación.-No es que los ajustes sean incorrectos, sino que no es el momento adecuado.
IV. Estas tres situaciones tienen más probabilidades de provocar un exceso de-aireación inadvertido
1. Días de lluvia o baja-carga del afluente: Cuando llueve o la cantidad de aguas residuales industriales es menor de lo habitual, la concentración de materia orgánica en el afluente baja significativamente. El lodo consume menos oxígeno, por lo que el nivel de oxígeno necesario también es menor. Si la tasa de aireación sigue siendo la misma, el oxígeno no se utilizará, lo que provocará que el oxígeno disuelto (OD) aumente continuamente y agote el PHB de las bacterias que acumulan polifosfato-. Si la tasa de aireación no se ajusta rápidamente después de que disminuye la carga del afluente y se mantiene una aireación alta durante un período prolongado, este efecto de "rana hirviendo" de sobre-aireación es el más insidioso. La eficiencia de eliminación de fósforo puede disminuir lentamente durante varios meses hasta que repentinamente supere el estándar.
2. Centrándose sólo en la parte delantera, descuidando la parte trasera: Muchas plantas sólo instalan sondas de OD en la parte delantera del tanque aeróbico. Se sienten tranquilos cuando el OD en la parte delantera parece normal, pero con frecuencia se produce una sobre-aireación en los compartimentos de la parte trasera. En realidad, cuando la tasa de aireación general es demasiado alta, la parte trasera del tanque aeróbico es donde es más probable que el OD sea alto, y también es donde el PHB "finalmente se agota".
V. Sugerencias prácticas
1. Cambiar el hábito de “cuanto mayor aireación, mejor”
El nivel recomendado de oxígeno disuelto (OD) en el tanque aeróbico es de entre 2 y 3 mg/L, y evite exceder los 4 mg/L durante períodos prolongados. Preste especial atención al oxígeno disuelto al final del tanque aeróbico, no sólo al nivel aguas arriba.
2. Reducir de forma proactiva la aireación durante los períodos-de carga baja
En caso de lluvia o baja concentración de afluente, reduzca inmediatamente la tasa de aireación para mantener la reserva de PHB de las bacterias acumuladoras de polifosfato-.
3. Tener un enfoque alternativo al investigar el exceso de fósforo total
Si la liberación de fósforo en la etapa anaeróbica es normal, pero el fósforo efluente aún es alto, verifique si hay aireación excesiva. También verifique el tiempo de retención del tanque de sedimentación secundario, el OD arrastrado por el reflujo, el exceso de nitrógeno nitrato y la descarga suficiente de lodos. No agregue inmediatamente grandes cantidades de productos químicos para eliminar fósforo-esto aumenta los costos y puede enmascarar el problema real.
4. Tenga paciencia después de ajustar el OD
Después de confirmar que la aireación excesiva está causando el deterioro de la eliminación de fósforo, reduzca el nivel de OD y deje que el sistema funcione durante algún tiempo. Los ajustes frecuentes de los parámetros pueden en realidad impactar repetidamente a la comunidad bacteriana, retardando su recuperación.
5. Evite el "reflujo de oxígeno" Si el agua con alto contenido de OD-del tanque aeróbico ingresa al tanque anaeróbico o anóxico a través de la recirculación de lodos o la recirculación de licores mezclados, alterará el ambiente anaeróbico y afectará directamente la síntesis de PHB por las bacterias que acumulan polifosfato-. Lo ideal es que el sistema de recirculación tenga una zona de amortiguamiento anóxica o controle la relación de recirculación para reducir la introducción de oxígeno.
En última instancia, la clave para la eliminación biológica del fósforo de la AAO no es aumentar drásticamente la aireación o simplemente agregar fuentes de carbono, sino más bien mantener el equilibrio de la "cuenta energética" del PHB para las bacterias que acumulan polifosfato-.
Una aireación insuficiente provoca una absorción inadecuada de fósforo; la aireación excesiva agota el polifosfato-acumulando "depósitos" de bacterias prematuramente, lo que reduce significativamente o incluso elimina la eficacia de la eliminación biológica del fósforo. Para la operación y el mantenimiento, es primordial controlar el oxígeno disuelto en el tanque aeróbico. Cuando los niveles de fósforo total exceden el estándar, considerar múltiples capas y tomar mediciones adicionales suele ser más efectivo que ajustar los parámetros a ciegas o agregar productos químicos.
Nota: PHB es una abreviatura de ácido poli- -hidroxibutírico, que es una sustancia de almacenamiento de energía en las bacterias polifosfato.