En el funcionamiento diario de las plantas depuradoras de aguas residuales, el proceso de lodos activados es la tecnología más utilizada. Sin embargo, muchos operadores encuentran un problema problemático:-la espuma en los sistemas biológicos. Esta espuma no solo afecta la apariencia de la superficie del agua, sino que también puede provocar un deterioro de la calidad del efluente, pérdida de lodos, cortocircuitos-en el tanque de sedimentación secundario y costos adicionales, como la eliminación de espuma química. Más desafiante es que los problemas de la espuma a menudo están relacionados con la estructura de la comunidad microbiana; confiar únicamente en métodos antiespumantes físicos o químicos sin comenzar con un "diagnóstico biológico" es sólo una solución temporal. Hoy comenzaremos con las causas microbiológicas de la espuma, combinadas con métodos operativos de diagnóstico y tratamiento, para ayudarlo a comprender y resolver sistemáticamente este problema.
I. ¿Por qué aparece la espuma en los sistemas biológicos?
La generación de espuma no se debe a una única causa y suele implicar los siguientes aspectos:
1. Proliferación anormal de bacterias filamentosas
Incluyendo Nocardia, Rhodococcus y Candida, cuyas paredes celulares son altamente hidrofóbicas, adsorbiendo fácilmente las burbujas de aire y estabilizándolas.
2. Tiempo de retención de lodos excesivamente largo (SRT/MCRT)
Las bacterias filamentosas en los lodos envejecidos tienen una mayor ventaja competitiva, lo que lleva a la formación de espuma.
3. Desequilibrio de nutrientes
Cuando el nitrógeno y el fósforo son insuficientes o la concentración de materia orgánica es demasiado alta, las bacterias filamentosas proliferan más fácilmente que las floculantes.
4. Influencia de sustancias aceitosas
Algunas bacterias filamentosas tienen la capacidad de degradar los aceites. Si el afluente contiene una gran cantidad de aceites animales y vegetales, les proporciona una "excelente fuente de carbono".
5. Condiciones de funcionamiento inadecuadas
La aireación excesiva y el diseño inadecuado de recirculación del tanque de sedimentación secundaria también pueden provocar que la espuma flote y se agrave.
Por lo tanto, la formación de espuma es tanto un fenómeno biológico como una cuestión de gestión de procesos.
II. Características microscópicas de las bacterias filamentosas típicas
Las bacterias filamentosas desempeñan un papel crucial en la formación de espuma. La observación microscópica permite un rápido "diagnóstico de la fase biológica". A continuación se detallan algunos "culpables de la espuma" comunes:
1. Nocardia (Gordona amarae)
Características morfológicas: Las células están agrupadas y ramificadas, con ángulos de ramificación que se acercan a los ángulos rectos; la estructura es relativamente robusta. 1. Peligros: la superficie tiene una capa cerosa hidrofóbica, que atrapa y estabiliza fácilmente las burbujas de aire.
Escenarios típicos: se encuentran comúnmente en sistemas con aguas residuales con alto contenido de aceite-y lodos de larga duración.
2. Rhodococcus sp.
Características morfológicas: Las células están ramificadas con ángulos de ramificación agudos.
Peligros: Al igual que Nocardia, también absorbe burbujas de aire, formando espuma persistente.
Escenarios típicos: a menudo ocurre simultáneamente con Nocardia, especialmente en sistemas desequilibrados-de nutrientes.
3. Candida sp.
Características morfológicas: En forma de cadena-, parecida a un collar de perlas.
Peligros: Forma una capa de espuma espesa y estable en la superficie que es difícil de eliminar mediante sedimentación.
Escenarios típicos: Más común cuando el afluente contiene altas concentraciones de materia orgánica fácilmente degradable.
La observación microscópica puede determinar si la espuma es "filamentosa" o "no-filamentosa", lo cual es crucial para las estrategias de tratamiento posteriores.
III. Enfoque de diagnóstico de problemas de espuma en sistemas de tratamiento biológico
Según la experiencia operativa y las directrices pertinentes, el diagnóstico de problemas de espuma se puede dividir en los siguientes pasos:
1. Observación
¿La espuma es persistente? ¿Es blanco, gris o marrón? ¿Cuál es el espesor y el área de cobertura de la espuma? ¿Hay algún olor que lo acompañe?
2. Examen microscópico
Determinar los tipos y abundancia de bacterias filamentosas. Al mismo tiempo, preste atención a la estructura del flóculo y la actividad de los protozoos para evaluar la comunidad biológica general del sistema.
3. Monitoreo de parámetros de proceso
MLSS, SVI, MCRT, relación F/M, oxígeno disuelto (OD), etc. Verificar la presencia de aceites, surfactantes o sustancias tóxicas en el afluente.
4. Análisis sistemático
Con base en registros operativos, analizar la relación entre espuma y carga, relación de reflujo, tasa de aireación, ciclo de descarga de lodos, etc.
IV. Métodos para manejar problemas de espuma
La solución de los problemas de la espuma no puede depender únicamente de los antiespumantes; requiere un enfoque triple-: "control de fuente + ajuste de proceso + intervención química cuando sea necesario". Las contramedidas comunes se resumen a continuación.
1. Optimización de los parámetros del proceso
Controle la edad de los lodos y acorte adecuadamente el MCRT para evitar la proliferación excesiva de bacterias filamentosas. Ajuste MLSS para mantener una concentración razonable, evitando niveles excesivamente altos o bajos. Mantenga suficiente oxígeno disuelto: la OD generalmente se mantiene entre 1,0 y 3,0 mg/l para evitar el crecimiento de bacterias filamentosas anaeróbicas.
2. Gestión de la Calidad del Agua Influente
Para aguas residuales que contienen altos niveles de aceite, se debe instalar un separador de aceite o un sistema de flotación para reducir la "alimentación" de bacterias filamentosas. Asegúrese de que la proporción DQO:N:P se mantenga en aproximadamente 100:5:1 para evitar el desequilibrio de nutrientes.
3. Medidas Físicas y Químicas
La pulverización superficial/agitación mecánica puede reducir la acumulación de espuma, pero esta es una solución temporal. Es posible agregar cloro o bactericidas selectivos, como hipoclorito de sodio, pero la dosis debe controlarse cuidadosamente para evitar afectar el lodo activado en su conjunto. Agregar antiespumantes es adecuado para el alivio a corto-plazo, pero no es aconsejable hacerlo a largo-plazo.
4. Regulación biológica
Al ajustar la relación F/M y la SRT, las bacterias floculantes y los protozoos pueden volverse dominantes, suprimiendo así las bacterias filamentosas. Si las bacterias filamentosas proliferan excesivamente en el sistema, se puede considerar la inoculación con lodos activados compuestos principalmente de flóculos sanos.
Conclusión
Los problemas de nebulización en los sistemas biológicos son esencialmente una manifestación del desequilibrio ecológico microbiano. A través del diagnóstico de biofase, podemos identificar rápidamente al culpable y solo combinando la optimización del proceso y la gestión operativa se puede resolver el problema fundamentalmente. Para los operadores de primera línea, dominar las habilidades de observación microscópica y el pensamiento de diagnóstico de procesos mejorará en gran medida su capacidad para resolver problemas complejos. El tratamiento de aguas residuales no es sólo una combinación de química y física, sino también un mundo de microorganismos. Comprender sus "reglas ecológicas" es esencial para dominar verdaderamente este sistema.