En el campo del tratamiento de aguas residuales, el proceso de lodos activados actúa como un "guardián de la purificación" silencioso. Formado por la agregación de microorganismos aeróbicos, utiliza sus poderosas capacidades de adsorción y oxidación para "devorar" y transformar la materia orgánica de las aguas residuales, protegiendo la calidad del agua. Sin embargo, este "guardián" también puede encontrarse con una "crisis de salud"-acumulación de lodos. Una vez que esto ocurre, no sólo puede conducir a niveles excesivos de efluentes sino que también puede paralizar todo el sistema de tratamiento. Hoy profundizaremos en las causas y procesos de la acumulación de lodos y le enseñaremos cómo identificarla con precisión y abordarla científicamente.
I. Comprensión del "Código Sanitario" de Lodos Activados
Para determinar si el lodo está "acumulado", primero debe comprender sus "indicadores de salud". Los siguientes tres indicadores básicos son clave para monitorear el estado de los lodos activados:
Volumen de sedimentación de lodos (SV30): Tome 1000 ml de licor mezclado del tanque de aireación, déjelo reposar durante 30 minutos y mida la relación de volumen de lodo sedimentado con respecto al licor mezclado. El rango normal es del 20% al 30%. Un valor que exceda significativamente esto puede indicar una advertencia de aumento de volumen.
Índice de Volumen de Lodos (SVI): Volumen (ml/g) ocupado por 1g de lodo seco después de 30 minutos de sedimentación. La fórmula es (SV% × 100) / MLSS. Un SVI de alrededor de 100 indica un rendimiento óptimo en la sedimentación de lodos; un SVI superior a 150 significa que el lodo está a punto de entrar o ya ha entrado en un estado de acumulación.
Abundancia de filamentos: bajo el microscopio, las bacterias filamentosas forman el "esqueleto" del lodo activado. Está presente una pequeña cantidad de floculantes beneficiosos, pero una abundancia que alcanza el nivel (d) justifica precaución, el nivel (e) indica un estado de volumen y el nivel (f) indica un estado de volumen severo.
II. Dos principales culpables del aumento de volumen de lodos
La acumulación de lodos no es causada por un solo factor; se divide principalmente en dos categorías: volumen filamentoso y volumen no-filamentoso. Sus "condiciones para cometer el delito" y sus "métodos" difieren:
(I) Abultamiento filamentoso: el "alborotador" más común
En circunstancias normales, las bacterias formadoras de flóculos-crecen más rápido que las bacterias filamentosas y ambas coexisten en una relación simbiótica equilibrada. Sin embargo, cuando el entorno cambia abruptamente, las bacterias filamentosas, con sus ventajas de "gran superficie y fuerte resistencia", se multiplican rápidamente, tomando el dominio y provocando un deterioro en las propiedades de sedimentación de los lodos.
Hay seis factores inductores:
El bajo contenido de materia orgánica en el afluente significa que los microorganismos no se "alimentan lo suficiente";
La insuficiencia de nutrientes como nitrógeno y fósforo limita el crecimiento de los flóculos;
El pH bajo inhibe la actividad bacteriana, lo que permite que proliferen las bacterias filamentosas;
El oxígeno disuelto (OD) en el tanque de aireación está por debajo de 2 mg/L, lo que crea un ambiente anaeróbico propicio para el crecimiento de bacterias filamentosas;
Grandes fluctuaciones en la calidad/cantidad del afluente impactan a los microorganismos;
Temperatura adecuada (25-30 grados), lo que la hace propensa a sufrir brotes en verano; si el afluente "se convierte en polvo" y produce H₂S (más de 1-2 mg/L), también puede provocar una proliferación excesiva de filoths.
(II) Abultamiento no-filamentoso: el "auto-colapso" de los flóculos
Este tipo de abultamiento no es causado por bacterias filamentosas, sino por una actividad fisiológica anormal de las propias bacterias del flóculo, y se puede dividir en dos situaciones:
Abultamiento viscoso: El afluente contiene una gran cantidad de materia orgánica disuelta, lo que resulta en una carga de lodos excesivamente alta (F/M), pero insuficiente nitrógeno y fósforo o baja OD. Después de que las bacterias se sobrealimentan, no pueden metabolizar normalmente y secretan grandes cantidades de polisacáridos hidrofílicos, lo que hace que el agua unida en el lodo aumente del 100% al 400%, formando una sustancia similar a un gel-que no puede sedimentarse.
Acumulación de baja-viscosidad (crecimiento disperso): cuando el afluente contiene sustancias tóxicas (como metales pesados, fenoles, cianuro), las bacterias no pueden secretar sustancias viscosas, no pueden formar flóculos y la separación del agua-lodo falla por completo.
III. 10 Soluciones para el aumento de volumen de lodos
Una vez que se detecta la acumulación de lodos, se necesita un enfoque específico basado en la causa específica. Los siguientes 10 métodos se pueden utilizar en combinación:
Aireación mejorada: aumentar la concentración de OD a 2-4 mg/L (en casos especiales, es posible que sea necesario reducir la aireación, como en caso de aumento de volumen viscoso con carga alta);
Ajuste de carga: Reducir la concentración de materia orgánica afluente o aumentar el flujo de retorno de lodos para equilibrar la relación F/M;
Inyección de etapa: Evite el impacto del afluente concentrado y estabilice el entorno de crecimiento microbiano;
Tiempo de aireación extendido: realice una "re-aireación" para promover la descomposición completa de la materia orgánica; Nutrientes suplementarios: agregue compuestos nitrogenados (como urea) o fuentes de fósforo para satisfacer las necesidades de los microorganismos;
Aumento de la densidad del lodo: agregar cal o digerir el lodo para acelerar su sedimentación;
Dilución de aguas residuales: Diluir el afluente con agua tratada o agua limpia para reducir la toxicidad o la concentración de materia orgánica;
Control de fuentes: si hay un exceso de carbohidratos, investigue la fuente de las aguas residuales (como las aguas residuales del procesamiento de alimentos) y reduzca el aporte de la fuente;
Agitación del tanque de sedimentación secundario: revuelva lentamente el lodo para acelerar la separación del agua-del lodo;
Agregar coagulantes: si el lodo tiene una sedimentación deficiente y su capacidad de purificación aún está intacta, use un coagulante de electrolito de alto-peso molecular- para ayudar a la sedimentación.
IV. Extensión: Flotación/Desfloculación de lodos: no confundir con aumento de volumen
Además del aumento de volumen, los lodos activados también pueden experimentar problemas de "flotación" y "defloculación", que deben distinguirse cuidadosamente:
Lodos grandes flotando: Si el lodo es de color pálido y tiene olor a óxido, se debe a la desnitrificación (deficiencia de oxígeno en el tanque de sedimentación, los nitratos se convierten en gas nitrógeno). Aumentar la tasa de retorno y reducir la edad de los lodos. Si el lodo es negro y huele mal, se debe a la putrefacción anaeróbica del lodo acumulado (produciendo gases como H₂S). Eliminar las zonas muertas en el tanque de sedimentación y airear periódicamente.
Pequeñas partículas de lodo flotantes (lodo flotante): esto a menudo es causado por cambios repentinos en el pH del afluente/sustancias tóxicas, envejecimiento del lodo, desequilibrio C/N, temperatura del agua superior a 40 grados, etc. Se necesitan ajustes específicos (como detener el afluente tóxico y complementar los nutrientes).
V. Manejo diario: la prevención es más importante que el tratamiento
Monitoreo regular: Mida SV30 y SVI diariamente y examine la abundancia de bacterias filamentosas semanalmente para detectar rápidamente señales anormales;
Afluente estable: Controlar las fluctuaciones en la calidad y cantidad del agua afluente para evitar impactos causados por sustancias tóxicas;
Optimización ambiental: Mantenga OD 2-4 mg/L, temperatura del agua 15-25 grados y DBO:N:P=100:5:1 para crear condiciones adecuadas para los flóculos bacterianos;
Observar la Fase Biológica: Un predominio de ciliados sésiles como Vorticella indica buen funcionamiento del sistema; un aumento de ciliados móviles y un aumento de bacterias filamentosas requiere una intervención oportuna.
La "salud" de los lodos activados determina directamente el efecto del tratamiento de aguas residuales. Aunque la acumulación de lodos es un desafío, al comprender sus causas, implementar medidas precisas y combinar esto con una gestión diaria meticulosa, este "guardián de la purificación" puede mantener una eficiencia alta y constante.