Temperatura
El rango de temperatura óptimo para la actividad fisiológica normal de los microorganismos aeróbicos del lodo activado es de 15 a 30 grados. Generalmente, las temperaturas del agua por debajo de los 10 grados o por encima de los 35 grados afectarán negativamente la función del lodo activado aeróbico. A temperaturas superiores a 40 grados o inferiores a 5 grados, la actividad puede incluso cesar por completo.
Dentro de un cierto rango, si bien el aumento de la temperatura es desfavorable para la transferencia de oxígeno al agua, puede acelerar la velocidad de las reacciones bioquímicas y la proliferación microbiana. Sin embargo, un aumento repentino de temperatura que supere un cierto límite provocará daños irreversibles. Por el contrario, una disminución de la temperatura tiene un impacto menor sobre los microorganismos y generalmente no provoca daños irreversibles.
Si la temperatura del agua disminuye lentamente, los microorganismos del lodo activado pueden adaptarse gradualmente a este cambio. Aún se pueden lograr buenos resultados de tratamiento tomando medidas como reducir la carga, aumentar la concentración de oxígeno disuelto y extender el tiempo de aireación.
Por lo tanto, en la operación de producción real, los cambios repentinos en la temperatura del agua, especialmente los aumentos repentinos, deben tomarse en serio. Para evitar que las aguas residuales industriales excesivamente calientes afecten negativamente al tratamiento biológico aeróbico, se debe implementar un tratamiento de enfriamiento.
Valor de pH
El valor de pH óptimo para los microorganismos de lodos activados está entre 6,5 y 8,5. Cuando el valor del pH cae por debajo de 4,5, los protozoos en el lodo activado desaparecerán por completo, la actividad de la mayoría de los microorganismos se inhibirá, los hongos se convertirán en la especie dominante, los flóculos de lodo activado se destruirán y el lodo se acumulará fácilmente.
Cuando el valor del pH es superior a 9, la tasa metabólica de los microorganismos se verá muy afectada negativamente, los flóculos bacterianos se desintegrarán y también se producirá una acumulación de lodos. Cuando el valor del pH del agua residual sea superior a 10 o inferior a 5, se debe neutralizar y ajustar el valor del pH antes de ingresar al tanque de aireación, asegurándose de que el valor del pH del agua residual que ingresa al tanque de aireación esté al menos entre 6 y 9.
El licor mezclado de lodos activados en sí tiene un cierto efecto amortiguador sobre los cambios de pH porque la actividad metabólica de los microorganismos aeróbicos puede alterar el valor de pH de su entorno de actividad. Por ejemplo, los microorganismos aeróbicos utilizan compuestos nitrogenados, produciendo ácidos mediante la desnitrificación, reduciendo así el pH del medio ambiente; por el contrario, producen ácidos alcalinos mediante descarboxilación, lo que puede elevar el pH.
Por tanto, tras un largo periodo de aclimatación, el proceso de lodos activados también puede tratar aguas residuales con cierto grado de acidez o alcalinidad. Además, la propia alcalinidad del agua residual tiene un cierto efecto inhibidor sobre la disminución del pH.
Sin embargo, un cambio repentino en el pH de las aguas residuales, como cuando aguas residuales alcalinas ingresan a un sistema de lodos activados adaptado a un ambiente ácido, impactará a los microorganismos e incluso puede alterar el funcionamiento normal de todo el sistema.
Por lo tanto, si las aguas residuales ácidas o alcalinas necesitan neutralización depende de las circunstancias específicas. Si el cambio de pH del agua residual que ingresa al sistema de lodos activados es pequeño, especialmente si es sólo ligeramente ácida o ligeramente alcalina, la neutralización suele ser innecesaria. Sin embargo, si el cambio de pH es significativo, se debe realizar una neutralización de antemano para ajustar el pH a neutro.
DQO y DBO5
Independientemente del proceso de lodos activados utilizado, la carga orgánica que puede soportar un tanque de aireación es limitada. Superar este límite comprometerá la eficiencia operativa del tanque. Para los tanques de aireación en funcionamiento, el valor máximo de DBO5 del afluente es fijo. Sin embargo, debido al largo ciclo de análisis de DBO5, la producción suele estar guiada por los resultados del análisis de DQO.
Si la carga orgánica en el afluente del tanque de aireación excede el estándar, se deben tomar medidas inmediatas, como reducir el caudal del afluente, aumentar el caudal de retorno de lodos y mejorar la eficiencia de la aireación, para evitar afectar todo el sistema de tratamiento biológico secundario y garantizar la calidad del efluente.
Si el valor de DQO del afluente es bajo, se deben tomar medidas inmediatas, como aumentar el caudal del afluente, reducir el caudal de retorno del lodo, reducir el número de sopladores en funcionamiento y reducir la velocidad del aireador de superficie, para reducir la eficiencia de la aireación y evitar el desperdicio innecesario de energía.
Nitrógeno amoniacal y fosfato
Teóricamente, las necesidades de nitrógeno y fósforo de los microorganismos deberían calcularse según la relación DBO5:N:P de 100:5:1. Sin embargo, en los sistemas reales de tratamiento de lodos activados, las proporciones de DBO5 a nitrógeno y fósforo en el afluente al tanque de aireación suelen ser inferiores a este valor, aunque el sistema sigue funcionando normalmente.
El contenido de nitrógeno y fósforo varía mucho según el tipo de aguas residuales industriales que se traten. Algunas aguas residuales tienen un contenido muy alto de nitrógeno y fósforo y, sin desfosforización y desnitrificación, el contenido de nitrógeno y fósforo en el efluente del tanque de sedimentación secundario excederá los estándares. Por el contrario, para aguas residuales con muy bajo contenido de nitrógeno y fósforo, si una cierta cantidad de nitrógeno y fósforo no se repone a tiempo, la función de los microorganismos será limitada y será difícil garantizar el cumplimiento de las normas con la DQO y la DBO5 del efluente del tanque de sedimentación secundario.
Cuando se tratan aguas residuales industriales con un contenido muy bajo de nitrógeno y fósforo, para un tanque de aireación en funcionamiento, un contenido de nitrógeno amoniacal y fosfato de aproximadamente 10 mg/L y fosfato, respectivamente, en el afluente al tanque de aireación es suficiente para satisfacer los requisitos de nitrógeno y fósforo de los microorganismos del licor mixto. Si los niveles de nitrógeno amoniacal y fosfato en el afluente del tanque de aireación permanecen por debajo de los valores antes mencionados durante un período prolongado, las dosis de nitrógeno y fósforo deben aumentarse rápidamente.
Sustancias tóxicas
Para aguas residuales industriales específicas, los tipos de sustancias tóxicas generalmente permanecen constantes, pero sus concentraciones y volúmenes de descarga son difíciles de mantener. Además de las medidas de tratamiento primario, como la homogeneización, se debe monitorear y controlar la concentración de sustancias tóxicas en el afluente del tanque de aireación.
Después de la aclimatación del lodo activado, el límite máximo de sustancias tóxicas en el afluente que afectan el sistema de tratamiento biológico debe determinarse en función de la tolerancia del licor mezclado a las sustancias tóxicas en el afluente y la experiencia operativa.
Si la concentración de sustancias tóxicas en el afluente del tanque de aireación excede el límite durante un período prolongado, se deben tomar medidas como reducir el caudal del afluente, aumentar el caudal de retorno del lodo y mejorar la eficiencia de la aireación para evitar efectos adversos del tratamiento debido al envenenamiento microbiano del licor mezclado.