El proceso tradicional de lodo activado es el más utilizado, altamente eficiente para eliminar la materia orgánica. En los últimos 20 años, la amenaza de eutrofización se ha vuelto cada vez más grave, y la eliminación de nitrógeno y fósforo se ha convertido en un objetivo clave del tratamiento con aguas residuales. Esto ha llevado a la aparición del proceso de lodo activado mejorado, el proceso AO y el proceso AAO. Hay dos tipos de procesos AO: el proceso aeróbico anaeróbico - para la eliminación de fósforo y el proceso aeróbico -} anóxico para la eliminación de nitrógeno. El proceso AAO elimina el nitrógeno y el fósforo.
1. Principio y proceso del proceso AAO
El A - a - o proceso de eliminación de nitrógeno biológico y fósforo combina el proceso tradicional de lodo activado, nitrificación y desnitrificación biológica, y eliminación de fósforo biológico. Dentro de este proceso, BOD, SS y varias formas de nitrógeno y fósforo se eliminan simultáneamente. El lodo activado en este sistema se compone principalmente de bacterias acumuladas nitrificantes, desnitrificantes y fosfato -. Obligado Las bacterias aeróbicas anaerobias y generales generales son eliminadas en gran medida por el proceso. En la sección aeróbica, las bacterias nitrificantes convierten el nitrógeno amoniacal en el nitrógeno influyente y amoniacal formado a partir del amoníaco de nitrógeno orgánico en nitratos a través de la nitrificación biológica. En la sección anóxica, las bacterias desnitrificantes convierten los nitratos introducidos por la recirculación interna en gas nitrógeno a través de la desnitrificación biológica, que se escapa a la atmósfera, logrando así la eliminación de nitrógeno. En la sección anaerobia, fosfato - acumulando bacterias libera fósforo y absorbe materia orgánica fácilmente degradable, como ácidos grasos de nivel bajo-. En la sección aeróbica, las bacterias acumuladas por fosfato - absorben el exceso de fósforo y lo eliminan a través de la descarga del exceso de lodo.
Los tres tipos de bacterias mencionadas anteriormente tienen la función de eliminar el BOD, pero las bacterias desnitrificantes son en realidad el agente de eliminación de BOD primario. El proceso de eliminación de estas diversas sustancias puede ilustrarse intuitivamente mediante la curva característica del proceso que se muestra en la figura. Después de que las aguas residuales ingresan al tanque de aireación, la concentración de BOD disminuye gradualmente como fosfato - Las bacterias acumuladas lo absorben, las bacterias desnitrificantes lo utilizan y se produce biodegradación aeróbica en la sección aeróbica. En la sección anaerobia, la concentración de TP aumenta gradualmente debido a la liberación de fósforo por fosfato - bacterias acumuladas, alcanzando su pico en la sección anóxica. En la zona anóxica, generalmente se cree que el fosfato - acumulantes bacterias ni absorbe ni libera fósforo, y el fosforus fosfato (TP) permanece estable. En la zona aeróbica, TP disminuye rápidamente debido al fósforo - acumulando la absorción de bacterias. En las zonas anaeróbicas y anóxicas, las concentraciones de nitrógeno de amoníaco disminuyen constantemente, y en la zona aeróbica, el nitrógeno de amoníaco disminuye gradualmente a medida que avanza la nitrificación. En la zona anóxica, no₃ - n concentraciones aumentan momentáneamente, principalmente debido a la introducción de grandes cantidades de no₃ - n por recirculación interna. Sin embargo, a medida que avanza la desnitrificación, la concentración de nitrato disminuye rápidamente. En la zona aeróbica, las concentraciones no₃ - n aumentan gradualmente a medida que avanza la nitrificación.
2. Eficiencia de los sistemas de eliminación de nitrógeno y fósforo biológico AAO
El A - a - o proceso de eliminación de nitrógeno biológico y fósforo puede controlarse para priorizar la eliminación de fósforo. En este caso, las eficiencias de eliminación de fósforo pueden exceder el 90%, pero la eficiencia de eliminación de nitrógeno será muy baja. Si se controla para priorizar la eliminación de nitrógeno, se pueden lograr eficiencias de eliminación de nitrógeno que excedan el 80%, mientras que la eliminación de fósforo a menudo es inferior al 50%. Bajo una operación óptima, las eficiencias de eliminación de nitrógeno y fósforo que exceden el 60% pueden lograrse simultáneamente, pero no es posible mantener una alta eficiencia de eliminación de nitrógeno al tiempo que logran una alta eficiencia de eliminación de fósforo. Durante la operación, solo se puede priorizar uno de estos dos métodos; El equilibrio ambos dará como resultado una baja eficiencia.
Este proceso tiene el potencial de reducir el TP de efluentes a menos de 2 mg/L y TN a menos de 9 mg/L, pero requiere un buen diseño y una gestión operativa meticulosa. Muchas plantas de tratamiento en el extranjero que utilizan este proceso se centran principalmente en la eliminación de nitrógeno, al tiempo que consideran la eliminación de fósforo. Si el efluente TP excede el estándar, la eliminación de fósforo químico se usa como suplemento.
3. Parámetros de control de procesos AAO
1. Factores principales que afectan la eficiencia de nitrificación
1.1 Factores que afectan las bacterias nitrificantes
a. Temperatura: la temperatura óptima para las bacterias nitrificantes es de 30 grados a 35 grados. Las temperaturas más bajas (12 grados a 14 grados) ralentizan la reacción de nitrificación y conducen a la acumulación de nitrito.
b. Oxígeno disuelto: el límite de tolerancia para bacterias nitrificantes es de 0.5 mg/L a 0.7 mg/L. En general, el oxígeno disuelto en la zona de nitrificación debe mantenerse a alrededor de 2 mg/L.
do. PH: las bacterias nitrificantes son muy sensibles a las fluctuaciones de pH, con el rango óptimo entre 7.5 y 8.5. Se prefiere una alcalinidad más alta durante la nitrificación.
d. Sustancias tóxicas: las concentraciones excesivas de NH3-N y metales pesados pueden interferir con el metabolismo celular, detener la capacidad de oxidación bacteriana e inhibir el proceso de nitrificación.
mi. Edad del lodo: esto debe determinarse en función del período de generación de bacterias de nitrito. Las edades de lodos más largas pueden aumentar la capacidad de nitrificación.
1.2 Factores que afectan las bacterias desnitrificantes
a. Temperatura: la temperatura óptima para las bacterias desnitrificantes es de 35 grados a 45 grados. A medida que cae la temperatura, el tiempo de retención hidráulica puede aumentarse adecuadamente.
b. Oxígeno disuelto: el oxígeno disuelto debe controlarse estrictamente por debajo de 0.5 mg/L.
do. PH: el rango óptimo es entre 6.5 y 7.5. La desnitrificación puede reponer parte de la alcalinidad perdida durante la nitrificación.
d. Fuente de carbono: cuando la relación C/N en el agua fuente es demasiado baja, como cuando la relación BOD/TKN es<3-6, an external carbon source is required. Methanol or fecal water is generally used.
2. Factores que afectan la eliminación de fósforo
a. Temperatura: la eliminación de fósforo es normal dentro de un rango de temperatura de 5 grados a 30 grados.
b. Oxígeno disuelto: el oxígeno disuelto debe controlarse estrictamente por debajo de 0.2 mg/L en la zona anaeróbica y alrededor de 2.0 mg/L en la zona aeróbica.
do. pH: la eficiencia de eliminación de fósforo en el estanque biológico se reducirá significativamente cuando el pH sea<6.5.
d. Fuente de carbono: la carga de BOD en el agua fuente debe cumplir con una relación BOD/TP> 15.
mi. Edad del lodo: cuanto más corta sea la edad del lodo, mayor es el contenido de fósforo en el lodo, mayor es la cantidad de lodo residual descargado y mejor será el efecto de eliminación de fósforo.
3. Prueba del rendimiento operativo del sistema de tratamiento de lodo activado
Los siguientes son los elementos de prueba de rutina para el sistema de tratamiento de lodo activado.
1. Parámetros que reflejan la efectividad del tratamiento: Total BOD5, CODCR y SS en influyentes y efluentes.
2. Parámetros que reflejan la condición del lodo: relación de lodos de asentamiento (%SV), MLSS, MLVSS, SVI, oxígeno disuelto (DO) y microscopía microbiana.
3. Parámetros que reflejan las condiciones nutricionales y ambientales del lodo: nitrógeno, fósforo, pH, temperatura del agua, etc.
4. Anormalidades y contramedidas del proceso AAO
1. Bulto de lodo
Fenómeno: la dificultad de lodos para asentarse, un aumento de SVI, estructura de lodos sueltos, expansión de volumen, mayor contenido de agua, menos sobrenatante y variación de color son ejemplos de volumen de lodos.
Causas: el volumen de lodos puede ser causado por la proliferación de bacterias filamentosas o un aumento anormal en el agua unida en el lodo; carbohidratos excesivos en el agua, falta de nutrientes como N, P y Fe; oxígeno disuelto insuficiente; Alta temperatura del agua o pH bajo, lo que puede conducir fácilmente a la proliferación de bacterias filamentosas; y sobrecarga y edad excesiva de lodo, lo que puede conducir a la proliferación de bacterias filamentosas. Medidas: aumentar la aireación; eliminación de lodo oportuna; Aumentar la cantidad de lodo de devolución.
2. Desintegración
Síntomas: la calidad del agua turbia, los flotos de lodo fragmentados y el rendimiento del tratamiento del tratamiento son signos de desintegración de lodo.
Causa: la operación inadecuada, como la aireación excesiva, interrumpe el equilibrio biológico (nutritivo) en el lodo activado, reduciendo la biomasa microbiana e inactivación, la reducción de la capacidad de adsorción, la reducción del tamaño del floc y el aumento de la densidad. La presencia de sustancias tóxicas inhibe o daña a los microorganismos, reduciendo o deteniendo completamente las capacidades de purificación y causando inactivación de lodo.
Medidas: La causa generalmente se puede determinar mediante observación microscópica. Si se identifica un problema operativo, el volumen de aguas residuales, el volumen de lodos de retorno, el volumen de aire, el estado de descarga de lodo y los indicadores múltiples como SV, MLSS, DO y NS deben verificarse y ajustarse en consecuencia. Si se confirma que las sustancias tóxicas están contaminadas con aguas residuales, debe considerarse el resultado de una nueva incorporación de aguas residuales industriales. La fuente debe ser identificada y tratada de acuerdo con los estándares nacionales de emisión.
3. Lodos flotantes
Fenómeno: el lodo flota en el tanque de sedimentación secundario en grupos.
Causa: el lodo en el tanque de aireación es demasiado viejo; La nitrificación está progresando rápidamente, causando desnitrificación en el fondo del tanque, lo que resulta en una disminución de la densidad relativa de lodo y flotando en grupos.
Medidas: aumentar el flujo de retorno del lodo o el lodo de descarga rápidamente; Reduzca la concentración de lodo en el licor mixto, acorta la edad del lodo y reduce el oxígeno disuelto, evitando la nitrificación.
4. Lodos flotantes en el efluente
Fenómeno: el lodo flotante en el tanque de sedimentación secundario causa la calidad del agua turbia y valores SS de efluentes significativamente elevados.
Causa: valores SVI de lodos activados excesivamente altos, lo que resulta en un bajo rendimiento de asentamiento; Flujo excesivo de agua al tanque de sedimentación, excediendo la carga de diseño, lo que resulta en un tiempo de retención hidráulica acortado; y oxígeno disuelto elevado (DO) en el efluente del tanque biológico.
Medidas: Lodos de descarga de inmediato, aumente el flujo de retorno de lodos; Controle el flujo de agua a la sala de la bomba de entrada y ajuste el flujo de agua al tanque de sedimentación; y reducir la aireación en la sección aeróbica del tanque biológico.