Temperatura
La temperatura juega un papel crucial en el proceso de cultivo biológico. Actualmente, aunque este proyecto de tratamiento de aguas residuales aún no ha logrado un control preciso de la temperatura del sistema biológico, la medición y análisis de la temperatura en cada sistema de reacción biológica y cada etapa operativa aún proporciona una guía para el proceso de aclimatación y cultivo de lodos biológicos. Proporciona una base para explicar diversos fenómenos durante el proceso de cultivo biológico y ayuda a la gerencia y a los operadores a tomar decisiones correctas y oportunas con respecto a la operación y gestión del sistema.
La temperatura afecta significativamente el nivel de actividad de los microorganismos en los lodos activados (incluidos los procesos anaeróbicos, facultativos y aeróbicos) y también influye en factores como el oxígeno disuelto y la tasa de aireación, así como la tasa de reacciones biológicas.
Diferentes tipos de microorganismos crecen dentro de diferentes rangos de temperatura, aproximadamente entre 5 y 80 grados. Dentro de este rango de temperaturas, se pueden dividir en temperatura mínima de crecimiento, temperatura máxima de crecimiento y temperatura óptima de crecimiento. Según el rango de temperatura al que se adaptan los microorganismos, se pueden clasificar en tres categorías: mesófilos, termófilos y quirfílicos.
Los microorganismos mesófilos crecen en temperaturas que oscilan entre 20 y 45 grados, los microorganismos psicrófilos crecen por debajo de los 20 grados y los microorganismos termófilos crecen por encima de los 45 grados. En el tratamiento biológico aeróbico de aguas residuales, las bacterias mesófilas son dominantes, con una temperatura óptima de crecimiento y reproducción de 20 a 37 grados. Cuando la temperatura excede la temperatura máxima de crecimiento, las proteínas de los microorganismos se desnaturalizan rápidamente y sus sistemas enzimáticos se destruyen, lo que resulta en una pérdida de actividad; en casos severos, los microorganismos pueden morir. Las bajas temperaturas reducen la actividad metabólica de los microorganismos, llevándolos a un estado de cese del crecimiento y reproducción, aunque aún conservan su vitalidad.
En el tratamiento biológico anaeróbico, el rango de temperatura óptimo para los metanógenos mesófilos es entre 20 y 40 grados, mientras que para las bacterias termófilas es entre 50 y 60 grados. El tratamiento biológico anaeróbico comúnmente utiliza temperaturas de 33 a 38 grados y de 50 a 57 grados.
Valor de pH
Diferentes microorganismos tienen diferentes rangos de tolerancia al pH. Por ejemplo, las bacterias, actinomicetos, algas y protozoos tienen un rango de tolerancia al pH de 4 a 10. La mayoría de las bacterias prosperan en ambientes neutros a ligeramente alcalinos (pH 6,5 a 7,5); las bacterias oxidantes-de azufre prefieren ambientes ácidos, con un pH óptimo de 3, pero también pueden vivir en ambientes con un pH de 1,5; Las levaduras y los mohos requieren ambientes ácidos o ligeramente ácidos, con un pH óptimo de 3,0 a 6,0 y pueden adaptarse a un rango de pH de 1,5 a 10. Mantener el rango de pH óptimo es crucial en los procesos de tratamiento biológico de aguas residuales.
Por ejemplo, cuando se utiliza el proceso de lodos activados para tratar aguas residuales, si el pH del licor mezclado en el tanque de aireación alcanza 9,0, los protozoos cambiarán de activos a lentos, las sustancias pegajosas en los flóculos bacterianos se desintegrarán, la estructura del lodo activado se dañará y la eficiencia del tratamiento disminuirá significativamente. Si el pH del afluente cae repentinamente, el licor mezclado en el tanque de aireación se vuelve ácido, la estructura del lodo activado también cambiará y aparecerá una gran cantidad de lodo flotante en el tanque de sedimentación secundario. Los sistemas biológicos bien-cultivados y maduros poseen una fuerte resistencia a las cargas de choque. Sin embargo, fluctuaciones significativas del pH pueden afectar la eficiencia del reactor e incluso causar toxicidad microbiana, lo que lleva a la falla del reactor. Esto se debe a que los cambios de pH pueden alterar la carga celular, lo que afecta la absorción de nutrientes y la actividad enzimática en el metabolismo microbiano.
Por lo tanto, en el tratamiento de aguas residuales mediante sistemas biológicos, es crucial proporcionar a los microorganismos un rango de pH óptimo para garantizar un funcionamiento óptimo.
Demanda química de oxígeno (DQO)
Las pruebas de DQO cumplen estrictamente con los estándares nacionales para el análisis de la calidad de las aguas residuales. DQO es la cantidad de oxígeno consumida cuando los oxidantes químicos oxidan los contaminantes orgánicos en el agua, expresada en mg/L. Una DQO más alta indica niveles más altos de contaminantes orgánicos en el agua. Los oxidantes comúnmente utilizados incluyen dicromato de potasio y permanganato de potasio. Cuando se utiliza permanganato de potasio como oxidante, el valor medido se denomina CODMn o simplemente OC. Cuando se utiliza dicromato de potasio como oxidante, el valor medido se denomina CODCr o simplemente DQO. Si la composición de la materia orgánica en las aguas residuales es relativamente estable, existe una cierta relación proporcional entre la demanda química de oxígeno (DQO) y la demanda bioquímica de oxígeno (DBO). En términos generales, la diferencia entre la DQO del dicromato de potasio y la DBO de la primera-etapa se puede representar aproximadamente como la materia orgánica que no puede ser descompuesta por microorganismos aeróbicos.
Las pruebas y análisis de DQO son una parte importante de la puesta en servicio y operación del tratamiento de aguas residuales. Por un lado, ayuda a comprender las condiciones del afluente y efluente de cada unidad de tratamiento en el flujo del proceso, garantizando un afluente estable y evitando grandes fluctuaciones e impactos en el sistema. Por otro lado, observar los cambios en la DQO en el afluente y el efluente antes y después de cada unidad de tratamiento ayuda a comprender el efecto del tratamiento y la eficiencia de la unidad. Sus importantes funciones se pueden resumir en los siguientes tres puntos:
1. Proporcionar concentraciones detalladas de afluentes y efluentes, permitiendo al personal de gestión ajustar las condiciones operativas en consecuencia en función de los cambios de concentración, asegurando el funcionamiento normal y estable del sistema de tratamiento de aguas residuales;
2. Como indicador técnico importante, que refleja el estado operativo y la eficiencia del tratamiento de cada unidad de tratamiento;
3. Proporcionar una base para el análisis, juicio y explicación razonable de diversos fenómenos y anomalías que ocurren en todo el sistema.