Factores comunes para determinar la adición de fuentes de carbono
Desequilibrio entre la relación entre la demanda biológica de oxígeno (DBO) y la demanda química de oxígeno (DQO): cuando la relación DBO/DQO en las aguas residuales es inferior a 0,3, indica que el contenido de materia orgánica biodegradable en las aguas residuales es bajo y la actividad microbiana es limitada. En este momento, se debe agregar una fuente de carbono adecuada para mejorar la capacidad de degradación de los microorganismos.
Requisitos para los procesos de nitrificación y desnitrificación: En el proceso de oxidación anaeróbica del amoníaco o desnitrificación, se requiere suficiente carbono orgánico como donante de electrones para lograr una conversión eficiente del nitrógeno. Si la fuente de carbono en el sistema es insuficiente, la reacción de desnitrificación puede bloquearse y se requiere una suplementación con una fuente de carbono adicional.
Disminución del rendimiento de sedimentación de lodos: la fuente de carbono tiene una influencia importante en las características de floculación y sedimentación de los lodos. Cuando se descubre que el rendimiento de sedimentación de los lodos se ha deteriorado y el valor SVI ha aumentado, puede deberse a la reducción de los polisacáridos producidos por el metabolismo microbiano. La adición de una fuente de carbono adecuada puede restaurar la estructura y función normales de los lodos.
Funcionamiento en el período de bajas temperaturas invernales: en un entorno de bajas temperaturas, la actividad de los microorganismos se reduce significativamente y la capacidad de autosintetizar fuentes de carbono se debilita. Para garantizar el funcionamiento estable del sistema bioquímico, puede ser necesario aumentar la cantidad de fuentes de carbono añadidas.
La calidad del efluente no cumple con el estándar: bajo el proceso de tratamiento convencional, si la calidad del agua del efluente aún no puede cumplir con el estándar de descarga, especialmente cuando el índice de DQO continúa siendo alto, también indica que puede ser necesario mejorar el efecto de biodegradación de los contaminantes agregando una fuente de carbono.
Desequilibrio entre la eficiencia del tratamiento bioquímico y la relación CNP: cuando la relación de carbono, nitrógeno y fósforo (CNP) en las aguas residuales está desequilibrada, especialmente cuando el carbono es insuficiente, es decir, la relación CN es inferior al rango apropiado requerido para el crecimiento y metabolismo normales de los microorganismos (generalmente considerado entre 4-6), se necesita agregar una fuente de carbono adicional para satisfacer la demanda energética de los microorganismos en el proceso de biodegradación.
Cumplimiento de nitrógeno total o requisitos específicos del cliente: para lograr el objetivo de eliminación de nitrógeno total (TN), en procesos como la nitrificación y la desnitrificación, si la materia orgánica en el agua cruda no es suficiente para proporcionar una fuente de carbono suficiente para ayudar a las bacterias desnitrificantes a reducir el NOx-N a nitrógeno, entonces es necesario agregar una fuente de carbono.
Etapa de cultivo y aclimatación de lodos activados: En plantas de tratamiento de aguas residuales de nueva construcción o reiniciadas, las etapas iniciales de cultivo y aclimatación de las comunidades microbianas de lodos activados a menudo requieren fuentes de carbono suficientes para promover una reproducción microbiana rápida y formar un ecosistema estable.
Optimización de costos del tratamiento de aguas residuales industriales: para algunas aguas residuales industriales, si la adición de fuentes de carbono económicas y efectivas puede mejorar los beneficios económicos de todo el proceso de tratamiento de aguas residuales y garantizar que la calidad del agua del efluente cumpla con los estándares, entonces se considerarán las fuentes de carbono.
Respuesta a cargas de choque en entornos especiales: cuando la planta de tratamiento de aguas residuales se ve afectada por contaminantes de alta concentración o los cambios estacionales provocan grandes fluctuaciones en la calidad del agua de entrada, también puede ser necesario aumentar temporalmente la cantidad de fuente de carbono agregada para mejorar la resistencia a los choques del sistema y el rendimiento operativo estable.
En los procesos de depuración de aguas residuales, especialmente en el proceso de eliminación de nitrógeno y fósforo, la adición de fuentes de carbono desempeña un papel fundamental. Por un lado, es un "combustible" importante para que los microorganismos lleven a cabo reacciones bioquímicas. Por otro lado, tiene una influencia decisiva en la optimización del proceso de depuración y en la mejora de la eficiencia de la eliminación de nitrógeno y fósforo.
Entonces, ¿cuándo juzgamos que es necesario añadir una fuente de carbono a las aguas residuales?
Proceso de nitrificación-desnitrificación:La desnitrificación biológica incluye principalmente dos etapas: oxidación de amoniaco (nitrificación) y reducción de nitrato (desnitrificación). En el proceso de nitrificación, aunque los microorganismos pueden utilizar la materia orgánica de las aguas residuales como fuente de energía, si el valor de DBO/N del afluente es demasiado bajo, es decir, cuando el carbono orgánico biodegradable es relativamente escaso, los microorganismos pueden no ser capaces de obtener suficiente energía para completar el proceso de nitrificación, lo que afectará directamente al proceso de desnitrificación posterior. Por tanto, en este caso, complementar con una cantidad adecuada de fuente de carbono externa, como acetato de sodio y otra materia orgánica fácilmente degradable, ayuda a asegurar el progreso estable de la nitrificación y la desnitrificación y a lograr una desnitrificación eficiente.
Liberación anaeróbica de fósforo y etapa de absorción aeróbica de fósforo:En el proceso de eliminación de fósforo, las bacterias polifosfóricas primero liberan fosfato en condiciones anaeróbicas para obtener energía y luego vuelven a acumular fosfato intracelular mediante la absorción de fuentes de carbono orgánico en condiciones aeróbicas. Cuando el contenido de carbono orgánico en el influente no es suficiente para que los microorganismos utilicen por completo el elemento fósforo en este proceso metabólico alterno, es necesario agregar fuentes de carbono adicionales para promover una mejor absorción y almacenamiento de fósforo por parte de los microorganismos, mejorando así la eficiencia de la eliminación de fósforo.
Recuperación del sistema y funcionamiento estable:Cuando la planta de tratamiento de aguas residuales enfrenta cargas de choque, disminución de la actividad de lodos o período de recuperación de ajuste del sistema, la adición razonable de fuentes de carbono puede activar y revivir la actividad microbiana, mejorar el rendimiento de sedimentación de lodos y restaurar y estabilizar la eficiencia del tratamiento de todo el sistema.
En resumen, el criterio científico y razonable y la adición oportuna de fuentes de carbono son una de las medidas clave para optimizar los efectos de la eliminación de nitrógeno y fósforo. Es necesario tomar decisiones precisas en función de los parámetros operativos reales de la planta de tratamiento de aguas residuales (como la DBO, las concentraciones de N y P, la actividad microbiana, etc.) y las características del proceso.