El tanque de sedimentación secundario es una estructura clave en los sistemas de tratamiento de aguas residuales de lodos activados. Su tarea principal es separar los sólidos y líquidos del licor mezclado en el tanque de reacción, asegurando una calidad estable del efluente y una concentración de lodos del sistema. El nivel de operación y gestión del tanque de sedimentación secundario afecta directamente la eficiencia general del tratamiento y los costos operativos de la planta de tratamiento de aguas residuales. Este artículo, basado en la experiencia operativa y los métodos de cálculo, detalla los puntos clave de gestión del tanque de sedimentación secundario, los estándares de eliminación de lodos y las contramedidas para problemas operativos comunes.
I. Cálculo y Gestión del Vertido de Lodos
En los sistemas de tratamiento de aguas residuales, la frecuencia y la cantidad de descarga excesiva de lodos afectan directamente la estabilidad del MLSS (sólidos suspendidos de licor mixto) del sistema y el rendimiento del tratamiento del tanque de reacción.
1. Frecuencia de descarga de lodos
Evite la descarga diaria concentrada. La descarga debe realizarse a intervalos lo más uniformes posible, cada 2 o 3 horas, para reducir el impacto en la calidad del agua del sistema y las comunidades microbianas.
2. Método de cálculo del alta
Como base para el cálculo se utiliza la concentración objetivo de MLSS a mantener en el reactor, determinada por la concentración de SS (sólidos en suspensión) y la concentración de materia orgánica soluble (principalmente DBO disuelta) del afluente. La fórmula de cálculo es la siguiente:
Donde: a es la carga total de SS que ingresa al reactor en un día, kg/d; b es la tasa de eliminación de DBO5 (kg/d) × tasa de conversión de lodos para la eliminación de DBO − volumen de lodo activado en el licor mezclado (kg) × tasa de auto-oxidación de respiración endógena (d⁻¹). La tasa de conversión de lodos para la eliminación de DBO5 se puede tomar como 0,7, y la tasa de auto-oxidación por respiración endógena se puede tomar como 0,07.
Este método es preciso, pero complicado en el uso diario. Para una gestión más sencilla, se puede utilizar un cálculo simplificado basado en la relación de equilibrio entre SV (índice de volumen de lodos) y MLSS, como se muestra en la siguiente fórmula.
Donde: Qg es el volumen de descarga de lodos en condiciones normales, calculado a partir de los registros de operación, m³/d; V es el volumen del tanque de reacción, m³; Xr es la concentración de lodo devuelto (mg/L, que puede sustituirse por MLSS×2 si no se puede medir).
II. Problemas comunes y contramedidas en la operación de tanques de sedimentación secundarios
Durante la operación de los tanques de sedimentación secundaria pueden ocurrir problemas como efluentes floculentos y flotación de lodos, que no solo afectan la calidad del efluente sino que también impactan en los procesos posteriores. Las causas y contramedidas se analizan a continuación.
1. Alta Concentración de Sólidos Suspendidos en Efluentes
(1) Causas
1) Flujo de afluente excesivo, tiempo de retención insuficiente en el tanque de sedimentación secundario y aumento de carga superficial;
2) Mal rendimiento de sedimentación de lodos activados (SVI alto).
(2) Contramedidas
1) Controlar el caudal del afluente y equilibrar el flujo en el tanque de ecualización del extremo frontal-;
2) Durante la lluvia, detenga la bomba de retorno para reducir el volumen de agua en circulación y disminuir la carga superficial del tanque de sedimentación secundario;
3) En el diseño del proyecto, elegir un tanque de sedimentación secundario circular en lugar de uno cuadrado para evitar problemas de soplado de lodos turbulentos al final de la cadena raspadora.
2. Flotación de lodos
La flotación de lodos provoca un fuerte aumento de sólidos en suspensión en el efluente, produciendo mal olor. La causa debe identificarse y abordarse rápidamente. Las causas comunes se dividen en tres categorías:
(1) Descomposición anaeróbica produciendo gas (CO₂, CH₄)
Manifestación: El lodo flotante es negro y se sedimenta rápidamente después de la pulverización.
Causa: Descomposición anaeróbica de los lodos depositados en los rincones muertos del tanque de sedimentación secundaria, especialmente común en verano.
Contramedidas: reforzar el funcionamiento del raspador, eliminar los rincones muertos del lodo depositado y limpiar manualmente cuando sea necesario.
(2) Producción de nitrógeno durante la desnitrificación (N₂)
Manifestación: El lodo flotante es-amarillo parduzco, pero se sedimenta después de la pulverización.
Causa: La nitrificación en el tanque de reacción es demasiado rápida, lo que provoca que una gran cantidad de nitrato ingrese a la zona anaeróbica en el fondo del tanque de sedimentación secundario, lo que desencadena la desnitrificación y la producción de gas.
Contramedidas: 1) Instalar una sección anaeróbica al final del tanque de reacción; 2) Si es necesario, ajustar el proceso para inhibir la nitrificación (considerando los requisitos ambientales del efluente para evitar que el nitrógeno amoniacal supere el estándar); 3) Para casos especiales que involucran descargas cercanas-a la costa y la necesidad de proporcionar nitrógeno amoniacal como nutrientes para la acuicultura, el control del nitrógeno amoniacal puede flexibilizarse adecuadamente.
(3) Proliferación de actinomicetos y producción de gas.
Manifestación: una gran cantidad de lodo fino flota en la superficie, con burbujas de gas adheridas al lodo en formas filamentosas o parecidas al mijo-, que no se asientan después de la pulverización.
Contramedidas: 1) Examinar el lodo al microscopio para confirmar la presencia de actinomicetos; 2) Tomar medidas oportunas para inhibir los actinomicetos (como ajustar la edad de los lodos, controlar el contenido de aceite y ácidos orgánicos en el afluente).
III. Recomendaciones de operación y gestión
1. Pruebas y seguimiento periódicos
(1) Monitorear diariamente MLSS, SVI y concentración de retorno de lodos;
(2) Equipe a los operadores con tiras reactivas de nitrato y nitrito. Utilice las tiras reactivas para comprobar periódicamente el nitrógeno nitrato y el nitrógeno nitrito. Si los niveles exceden el rango de medición de la tira reactiva, diluya la muestra antes de realizar la prueba.
2. Prevenir la deposición de lodos
(1) Asegúrese de que el raspador de lodos funcione normalmente para evitar la sedimentación en los rincones muertos del tanque de sedimentación secundario;
(2) Limpiar periódicamente los lodos del fondo del tanque de sedimentación secundario, especialmente durante las temporadas de alta-temperatura (la limpieza manual requiere pruebas de gases tóxicos y nocivos, gases inflamables y explosivos y contenido de oxígeno en espacios confinados; actualmente, existen robots de limpieza de lodos en el mercado que pueden reemplazar el trabajo manual y son más seguros).
3. Ajustar científicamente la descarga de lodos
(1) Según los valores calculados y la experiencia operativa, evite fluctuaciones grandes y frecuentes;
(2) Ajustar la frecuencia de descarga de lodos y el volumen de descarga única rápidamente durante los días de lluvia o cuando cambie la calidad del agua afluente.
4. Considerando los requisitos del entorno del efluente:
(1) Comprender plenamente las características ecológicas del área de descarga (por ejemplo, acuicultura, cuerpos de agua paisajísticos);
(2) Desarrollar un plan operativo que cumpla con los estándares locales de calidad del agua y las necesidades ecológicas.
Resumen: El tanque de sedimentación secundario puede parecer simplemente un tanque de sedimentación, pero es el "último punto de control" que conecta el tanque de reacción y la salida del efluente. No sólo debe estabilizar la calidad del efluente sino también proporcionar un suministro estable de lodo de retorno al tanque de reacción. La operación y la gestión deben adherirse a los principios de cálculo científico + juicio basado en la experiencia-+ ajuste dinámico, combinados con datos de monitoreo en tiempo real-y condiciones ambientales de descarga, para prevenir problemas antes de que ocurran. Sólo así se podrá conseguir realmente un funcionamiento eficiente, estable y respetuoso con el medio ambiente de la planta de tratamiento de aguas residuales.