Calidad de aguas residuales
SS: sólidos suspendidos, generalmente medidos en Mg/L. Esto generalmente se refiere a la masa de sólidos en el material retenido después de filtrar una muestra de agua a través del papel de filtro y secarla a 105 grados a un peso constante.
COD: demanda química de oxígeno, generalmente medida en Mg/L. El COD se mide mediante el uso de un oxidante fuerte (el dicromato de potasio se requiere legalmente en mi país) para oxidar la materia orgánica en CO2 y H2O en condiciones ácidas. El bacalao se expresa como CODCR, generalmente bacalao. Ventajas de COD: indica con precisión el contenido de materia orgánica en las aguas residuales, requiere solo unas pocas horas para medir y no se ve afectado por la calidad del agua. Un bacalao más alto indica una contaminación orgánica más severa en el agua.
BOD: demanda bioquímica de oxígeno, generalmente medida en Mg/L. Esta es la cantidad de oxígeno disuelto consumido por la descomposición microbiana de contaminantes orgánicos.
NH3-N: nitrógeno de amoníaco, generalmente medido en Mg/L. El nitrógeno de amoníaco se refiere al nitrógeno en agua en forma de amoníaco libre (NH₃) e iones de amonio (NH₄⁺).
TP: fósforo total, generalmente medido en Mg/L. Los compuestos de fósforo en las aguas residuales se pueden dividir en fósforo orgánico e inorgánico.
Conteo de coliformes: el número de bacterias coliformes por litro de muestra de agua, medido en células/l.
Recuento bacteriano total: el número total de bacterias coliformes, patógenos, virus y otras bacterias, expresada como el número total de colonias bacterianas por mililitro de muestra de agua.
Conceptos básicos comunes
Anaeróbico: una condición ambiental en la que ni el oxígeno disuelto ni el nitrógeno de nitrato están presentes durante el tratamiento de aguas residuales biológicas. El oxígeno disuelto es inferior a 0.2 mg/L.
Anóxico: una condición ambiental en la que el oxígeno disuelto es insuficiente o ausente, pero el nitrógeno de nitrato está presente durante el tratamiento de aguas residuales biológicas. El oxígeno disuelto es aproximadamente 0.2-0.5 mg/L.
Aeróbico: una condición ambiental en la que está presente oxígeno disuelto o nitrógeno de nitrato durante el tratamiento de aguas residuales biológicas. El oxígeno disuelto está por encima de 2.0 mg/L.
Aero: el proceso de forzar solo el oxígeno del aire al líquido, específicamente para obtener suficiente oxígeno disuelto. La aireación también evita que los sólidos suspendidos se hundan y mejoren el contacto entre la materia orgánica, los microorganismos y el oxígeno disuelto dentro del tanque, asegurando así suficiente oxígeno disuelto para que los microorganismos se oxiden y descompusen la materia orgánica en las aguas residuales.
Lodo activado: un lodo - como una sustancia floculenta formada por varios organismos, como bacterias, hongos, protozoos y metazoos, y sustancias inorgánicas como los hidróxidos metálicos. Exhibe una excelente adsorción, floculación, biooxidación y propiedades de biosíntesis.
Proceso de lodo activado: un método de tratamiento de aguas residuales que utiliza la coagulación, adsorción, oxidación, descomposición y precipitación de lodo activado en aguas residuales para eliminar los contaminantes orgánicos.
Proceso de biopelícula: un método de tratamiento de aguas residuales que expone las aguas residuales a una biopelícula cultivada en una superficie de apoyo fija, utilizando la biopelícula para degradar o transformar contaminantes orgánicos en las aguas residuales.
Flotación: la flotación implica introducir o generar una gran cantidad de burbujas finas en agua, lo que hace que se unan a las partículas suspendidas, lo que resulta en una densidad inferior a la del agua. La flotabilidad obliga a las partículas a flotar hacia la superficie, logiendo así la separación líquida sólida -. Los métodos para generar microburbujas incluyen aireación y aire disuelto.
Coagulación: El propósito de la coagulación es agregar agentes (coagulantes o floculantes) al agua para causar difíciles - a - sedimento de partículas coloidales para agregarse y crecer a un tamaño donde pueden asentarse naturalmente. Este proceso se llama sedimentación de coagulación -.
Filtración: en el tratamiento del agua, la filtración generalmente se refiere al proceso de aclarar el agua al atrapar la materia suspendida con una capa de relleno granular, como la arena de cuarzo. La filtración elimina principalmente la materia suspendida o coloidal del agua, particularmente eliminando partículas y bacterias que no pueden eliminarse mediante técnicas de sedimentación. También tiene un cierto grado de efectividad para eliminar el bacalao y el cuerpo.
Sedimentación: el proceso de eliminar la materia suspendida del agua utilizando la diferencia de densidad entre la materia suspendida y el asentamiento de agua y gravedad.
Productos químicos de uso común
PAC: cloruro de polialuminio
Soda cáustica: NaOH
Lima apagada: CA (OH) 2
Lima rápida: Cao
Pam: poliacrilamida
Soda Ash: NA2CO3
Métodos de tratamiento de aguas residuales
1. Proceso de lodo activado
1. Proceso tradicional de lodo activado (generalmente se refiere al proceso de aguas residuales aeróbicas).
2. Proceso de A/O
A/O significa anóxico/oxic. Sus ventajas se encuentran no solo en los contaminantes orgánicos degradantes sino también en eliminar el nitrógeno y el fósforo. Utiliza la tecnología de hidrólisis anaeróbica como un pretratamiento para el lodo activado, lo que hace que el proceso de E/S sea un proceso de lodo activado mejorado.
Principio básico: el proceso de A/S conecta una sección anóxica y una sección aeróbica en serie. El oxígeno disuelto (do) en la sección A no es más de 0.2 mg/L, mientras que el DO en la sección O es 2 - 4 mg/L. En la zona anóxica, las bacterias heterotróficas hidrolizan contaminantes suspendidos como el almidón, la fibra y los carbohidratos, así como la materia orgánica soluble, en ácidos orgánicos, rompiendo grandes moléculas orgánicas en pequeñas y convergir la materia orgánica insoluble en la materia soluble en la soluble. Cuando estos productos de hidrólisis anóxica ingresan al tanque aeróbico para el tratamiento aeróbico, mejoran la biodegradabilidad de las aguas residuales y mejoran la eficiencia del oxígeno. En la zona anóxica, las bacterias heterotróficas ammonifican contaminantes como proteínas y grasas (N en cadenas orgánicas o grupos amino en aminoácidos), liberando amoníaco (NH3, NH 4+). Bajo suficiente suministro de oxígeno, las bacterias autotróficas nitrifican y oxidan NH3-N (NH 4+) a NO3-, que se devuelve al tanque A a través del control de reflujo. En condiciones anóxicas, la desnitrificación por bacterias heterotróficas reduce el nitrógeno de No3 a molecular (N2), completando el ciclo ecológico de C, N y O, y logra un tratamiento inofensivo de aguas residuales. Desventajas del proceso principal: el tanque anóxico se coloca primero, lo que permite que el carbono orgánico en las aguas residuales se utilice mediante bacterias desnitrificantes, reduciendo la carga orgánica en el tanque aeróbico posterior. La alcalinidad generada por la reacción de desnitrificación puede compensar el requisito de alcalinidad para la nitrificación en el tanque aeróbico. La presencia del tanque aeróbico después del tanque anóxico elimina aún más los contaminantes orgánicos que quedan de la desnitrificación, mejorando la calidad de los efluentes. Las tasas de eliminación de BOD5 son altas, alcanzando más del 90-95%, pero la eliminación de nitrógeno y fósforo es algo menos efectivo, con eficiencias de eliminación de nitrógeno del 70-80%y la eliminación de fósforo de solo 20-30%. A pesar de esto, el proceso de E/S sigue siendo un proceso ampliamente adoptado debido a su simplicidad y ventajas. Los tanques anóxicos y aeróbicos también se pueden combinar, separados por un deflector, reduciendo los costos de construcción. Por lo tanto, esta configuración es adecuada para modernizar los tanques de aireación de flujo de enchufe existentes.
Factores de influencia: el proceso de E/S requiere una operación controlada para evitar el volumen y la pérdida de lodo. Su tasa de degradación de la materia orgánica es alta (90-95%), pero su desventaja es la pobre eliminación de nitrógeno y fósforo. Si la concentración de fósforo en las aguas residuales sin procesar es inferior a 3 mg/L, el proceso de A/S es apropiado. Para mejorar la eficiencia de la desnitrificación, el proceso de E/S controla principalmente varios factores:
1) MLSS generalmente debe estar por encima de 3000 mg/L. Debajo de este valor, la eficiencia de desnitrificación del sistema A/S se reduce significativamente.
2) Relación de carga TKN/MLSS (TKN, Kjeldahl Nitrógeno, se refiere a la suma de nitrógeno de amoníaco y nitrógeno orgánico en agua): durante la nitrificación, esta relación de carga debe estar por debajo de 0.05 GTKN/(GMLSS · D).
3) Relación de carga BOD5/MLS: durante la nitrificación, el factor primario que influye en la nitrificación es la presencia y actividad de las bacterias nitrificantes. La tasa de crecimiento específica mínima de las bacterias nitrificantes autótróficas es de 0.21/d, mientras que la tasa de crecimiento específica mínima de bacterias aerobic heterotróficas es de 1.2/d. El primero tiene una tasa de crecimiento específica mucho más baja que la segunda. Para que las bacterias nitrificantes sobrevivan y dominen, la edad del lodo debe ser superior a 4.76 días. Sin embargo, para las bacterias aeróbicas heterotróficas, la edad del lodo es de solo 0,8 días. En los procesos de lodo activados tradicionales, dado que la edad del lodo es de solo 2 a 4 días, las bacterias nitrificantes no pueden sobrevivir y dominar, y por lo tanto no pueden completar la nitrificación.
Para promover el crecimiento de bacterias nitrificantes, es necesario aumentar la concentración de MLSS o el volumen del tanque de aireación para reducir la carga orgánica, aumentando así la edad del lodo. La velocidad de carga de lodo (BOD5/MLSS) debe ser inferior a 0.18 kgbod5/kgmlss · d.
4) Edad del lodo (TS): para mantener un número suficiente de bacterias nitrificantes en el tanque de nitrificación para garantizar la nitrificación suave, la edad del lodo debe ser tres veces el tiempo de generación de bacterias nitrificantes. El tiempo de generación promedio de bacterias nitrificantes es de aproximadamente 3.3 días (a 20 grados).
Si la temperatura del agua de invierno es de 10 grados y el tiempo de generación de bacterias nitrificantes es de 10 días, la edad de lodo diseñada debe ser de 30 días.
5) Concentración total de nitrógeno en aguas residuales influyentes: TN debe ser inferior a 30 mg/L. Las concentraciones excesivamente altas de NH3-N inhibirán el crecimiento de bacterias nitrificantes y reducirán la tasa de desnitrificación a menos del 50%.
6) Relación mixta de recirculación de licores: el valor de R afecta directamente la eficiencia de desnitrificación. El aumento de R aumenta la tasa de desnitrificación, pero el aumento de R aumenta el consumo de energía y los costos operativos.
7) Tank anóxico BOD5/NOX -} N Relación: H> 4 para garantizar una relación de carbono/nitrógeno suficiente; De lo contrario, la tasa de desnitrificación disminuirá rápidamente. Sin embargo, el valor BOD5 que ingresa al tanque de nitrificación debe controlarse por debajo de 80 mg/L. Si la concentración de BOD5 es demasiado alta, las bacterias heterotróficas se multiplicarán rápidamente, inhibiendo el crecimiento de bacterias autotróficas y estancando la reacción de nitrificación.
8) Tanque de nitrificación oxígeno disuelto: do> 2 mg/l. En general, para el suministro de oxígeno adecuado, se debe mantener a 2-4 mg/L para satisfacer la demanda de oxígeno de nitrificación. Los cálculos muestran que se requieren 4.57 g de oxígeno para oxidar 1 g de NH 4+.
9) Tiempo de retención hidráulica: el tiempo de retención hidráulica de reacción de nitrificación debe ser> 6 horas; Mientras que el tiempo de retención hidráulica de reacción de desnitrificación debe ser de 2 horas, con una relación de 3: 1. De lo contrario, la eficiencia de desnitrificación disminuirá rápidamente.
10) PH: El proceso de nitrificación produce HNO₃, que reduce el pH de la solución mixta. Las bacterias nitrificantes son muy sensibles al pH, con el pH óptimo para la nitrificación que es 8.0 - 8.4. Para mantener un pH apropiado, se deben tomar medidas apropiadas. Los cálculos muestran que aproximadamente 7,1 g de alcalinidad (calculado como caco₃) se requieren para nitrificar completamente 1G de nitrógeno de amoníaco (NH₃ - n). La alcalinidad generada por la desnitrificación (3.75 g de alcalinidad/g no₃-n) compensa durante aproximadamente la mitad de la alcalinidad consumida por nitrificación. El pH óptimo para la desnitrificación es 6.5-7.5; Las temperaturas superiores a 8 y inferiores a 7 son desfavorables.
11) Temperatura: la nitrificación ocurre en 20-30 grados; Las temperaturas inferiores a 5 grados casi cesan; y la desnitrificación ocurre en 20-40 grados; La tasa de desnitrificación disminuye rápidamente por debajo de 15 grados.
Por lo tanto, en invierno, se deben tomar medidas como el aumento de la edad del lodo de desnitrificación (TS), reducir la velocidad de carga y aumentar el tiempo de retención hidráulica (TRH) para mantener la tasa de desnitrificación.
3. Proceso de A2/o
El proceso A2O, también conocido como el proceso AAO (anaeróbico - anóxico - oxic), es un proceso de tratamiento de aguas residuales secundario comúnmente utilizada. Se puede utilizar para el tratamiento de aguas residuales secundarias o terciarias, así como para la reutilización de agua recuperada, y es efectivo para eliminar el nitrógeno y el fósforo. Este proceso fue desarrollado en la década de 1970 por expertos estadounidenses basados en el proceso de desnitrificación AO.
Funciones de cada unidad de reactor
1. Reactor anaeróbico: aguas residuales sin procesar y fósforo - que contiene el lodo de retorno del tanque de sedimentación ingresa simultáneamente. Este reactor libera principalmente el fósforo mientras simultáneamente amonifica alguna materia orgánica.
2. Reactor anóxico: su función principal es eliminar el nitrógeno. Nitrógeno de nitrato es suministrado por el reactor aeróbico a través de un proceso de recirculación interna. El volumen de licor mixto circulante es relativamente grande, típicamente 2Q (Q es la velocidad de flujo de aguas residuales sin procesar).
3. Reactor aeróbico: el tanque de aireación es una unidad de reacción multifuncional que realiza la eliminación de BOD, la nitrificación y la absorción de fósforo. Una tasa de flujo de licor mixto de 2Q regresa de este reactor al reactor anóxico . 4. tanque de sedimentación: este tanque separa el lodo del agua. Parte del lodo se devuelve al reactor anaeróbico, y el sobrenadante se descarga como agua tratada.
Características del proceso
1. Este proceso es el proceso de eliminación simultáneo más simple de nitrógeno y fósforo, con un tiempo de retención hidráulico total (TRH) más bajo que otros procesos.
2. Bajo condiciones anaeróbicas alternas (anóxicas) y aeróbicas, las bacterias filamentosas no pueden proliferar significativamente, lo que hace que el aumento de lodo sea menos probable. El SVI (índice de volumen de la encuesta) es generalmente inferior a 100.
3. El lodo contiene un alto fósforo, lo que resulta en una alta eficiencia de fertilizantes.
4. No se requieren pesticidas durante la operación; Las dos etapas A solo requieren una agitación suave, asegurando que no hay un aumento en el oxígeno disuelto, lo que resulta en bajos costos operativos.
Problemas no resueltos:
1. La eficiencia de eliminación de fósforo es difícil de mejorar. El crecimiento de lodo tiene un cierto límite y es difícil de aumentar, especialmente cuando la relación P/BOD es alta.
2. La eficiencia de eliminación de nitrógeno también es difícil de mejorar. El volumen de recirculación interna generalmente se limita al 2Q y no debe ser demasiado alto.
3. El agua tratada que ingresa al tanque de sedimentación debe mantener una cierta concentración de oxígeno disuelto para reducir el tiempo de retención y prevenir las condiciones anaeróbicas y la liberación de fósforo del lodo. Sin embargo, la concentración de oxígeno disuelto no debe ser demasiado alta para evitar la interferencia del licor mixto circulante con el reactor anóxico.
4. SBR
El proceso de lodo activado intermitente es una tecnología de tratamiento de aguas residuales de lodos activados que opera con aireación intermitente cronometrada.
Ventajas
1. El proceso de flujo de enchufe ideal aumenta la fuerza impulsora de la reacción bioquímica y mejora la eficiencia. Las condiciones anaeróbicas y aeróbicas dentro del tanque alternan, lo que resulta en excelentes resultados de purificación.
2. Operación estable: las aguas residuales se establecen en un estado estático ideal, que requiere un tiempo mínimo, logrando una alta eficiencia y una excelente calidad de efluente.
3. Resistente a las cargas de choque: el agua tratada retenida dentro del tanque diluye y amortigua las aguas residuales, resistiendo efectivamente el impacto del volumen de agua y los contaminantes orgánicos.
4. Cada paso de proceso se puede ajustar según la calidad y el volumen del agua, lo que proporciona una operación flexible.
5. El proceso requiere un equipo mínimo y es simple en la construcción, lo que facilita la operación y mantenida.
6. Los gradientes de concentración de DO y BOD5 existen dentro del reactor, controlando efectivamente el aumento de lodo activado.
7. El sistema SBR en sí también es adecuado para la construcción modular, facilitando la expansión y renovación de las plantas de tratamiento de aguas residuales . 8. nitrógeno y eliminación de fósforo: controlar adecuadamente el modo de operación permite que las condiciones aeróbicas, anóxicas y anaeróbicas anaeróbicas alternativas, resultan en resultados de remover nitrógeno y fosforus alternos.
9. El flujo del proceso es simple y el costo es bajo. El equipo principal consiste en un solo reactor de lotes de secuenciación, sin un tanque de sedimentación secundario o un sistema de retorno de lodo. Los tanques de ecualización y sedimentación primaria también se pueden omitir, lo que resulta en un diseño compacto y un espacio reducido en el piso.
Desventajas:
1. Altos requisitos de control de automatización.
2. Tiempo de drenaje corto (durante el drenaje intermitente), y el requisito de no perturbar la capa de lodo asentada durante el drenaje, requiere equipos de drenaje especializados (decantadores), lo que impone altas demandas en la decantadora.
3. Gran post - Requisitos del equipo de tratamiento: por ejemplo, el equipo de desinfección debe ser grande, el volumen del tanque de contacto también debe ser grande y las instalaciones de drenaje, como las tuberías de drenaje, también deben ser grandes.
4. La profundidad de decantación es generalmente de 1-2 metros, y esta pérdida de cabeza se desperdicia, aumentando la cabeza total.
5. La falta de un tanque de sedimentación primario genera fácilmente escoria, un problema que aún no se ha abordado adecuadamente. Proceso
Debido a las características técnicas antes mencionadas, el sistema SBR ha ampliado aún más el alcance de la aplicación del proceso de lodo activado.
Según las condiciones técnicas actuales, el sistema SBR es más adecuado para las siguientes situaciones:
1) aguas residuales domésticas en ciudades pequeñas y medianas - y aguas residuales industriales de fábricas y minas, especialmente en áreas con descarga intermitente y grandes fluctuaciones de velocidad de flujo.
2) Las ubicaciones que requieren alta calidad de efluente, como áreas turísticas escénicas, lagos y puertos, requieren no solo la eliminación de la materia orgánica sino también la eliminación de fósforo y nitrógeno para evitar la eutrofización de ríos y lagos.
3) Ubicaciones con recursos hídricos limitados. El sistema SBR puede realizar tratamiento físico y químico después del tratamiento biológico, eliminando la necesidad de instalaciones adicionales y facilitando el reciclaje de agua.
4) Ubicaciones con tierra limitada.
5) Metrocediendo plantas de tratamiento de aguas residuales de flujo continuo existente.
6) Ideal para tratar pequeños volúmenes de aguas residuales industriales descargadas intermitentemente y para el tratamiento de la contaminación de la fuente puntual dispersa.
5. Proceso de Cass
El proceso de lodo activado circulante divide el reactor SBR en dos secciones a lo largo de su longitud: la sección delantera es la zona de selección biológica, también conocida como la zona de reacción pre -}, y la sección trasera es la zona de reacción principal. Se instala un decantador elevable en la parte posterior de la zona de reacción principal, lo que permite la operación cíclica con entrada de agua continua y drenaje intermitente, integración de aireación, sedimentación y drenaje.
6. zanja de oxidación
Presentado por: El licor mixto circula continuamente dentro de la zanja, creando zonas anaeróbicas, anóxicas y aeróbicas.
2. Método de biopelícula
1. Contacto Método biológico
El método biológico de contacto es un nuevo método de tratamiento de aguas residuales bioquímicas que combina las características del método de lodo activado y el método de biopelícula. El equipo principal en este método es un filtro de oxidación de contacto biológico. Los rellenos como Coca -Cola, grava y panal de plástico se llenan en un tanque de aireación hermético y se sumergen en agua. Se usa un soplador para airear y oxigenar los rellenos en la parte inferior.
2. Biorreactor de membrana
Esta es una nueva tecnología de tratamiento de agua que combina una unidad de separación de membrana con una unidad de tratamiento biológico.
3. Anaeróbico
El tratamiento biológico anaeróbico utiliza las características metabólicas de los microorganismos anaeróbicos. Sin la necesidad de energía externa, el tratamiento biológico anaeróbico utiliza materia orgánica reducida como aceptores de hidrógeno y simultáneamente produce energía -} gas de metano rico.
1. Tanque séptico
2. UASB
3. Reactor de circulación interna de IC
4. Tratamiento avanzado
Según el tratamiento primario y secundario, este método trata aún más la materia orgánica recalcitrante, el fósforo, el nitrógeno y otros nutrientes. Esto implica principalmente filtración y desinfección.
1. Filtro de carbono activado
2. Generador de dióxido de cloro
