Entendiendo eltasa de desnitrificaciónen un tanque anóxico es fundamental para optimizar el tratamiento de aguas residuales, garantizar la calidad del efluente y calcular la cantidad correcta.dosis de fuente de carbono. Esta guía explica el procedimiento de laboratorio para medir las tasas de desnitrificación utilizando lodos activados, así como cómo aplicar los resultados en operaciones reales de la planta.
¿Qué es la tasa de desnitrificación?
La tasa de desnitrificación cuantifica la cantidad de nitrógeno nitrato (NO₃⁻-N) consumido por un gramo de lodo por hora. Los factores que afectan esta tasa incluyen:
Temperatura del agua
Edad del lodo
Tipo de fuente de carbono
Actividad microbiana del lodo
Los valores de diseño suelen ser teóricos (p. ej., 0,05 mg NO₃⁻-N/g·h), pero las tasas de funcionamiento reales pueden ser mucho más bajas (p. ej., 0,02 mg NO₃⁻-N/g·h), lo que hace que la medición precisa sea esencial paraoptimización de la fuente de carbono.
Materiales y equipos necesarios
Equipo de laboratorio:
Matraces cónicos (250–500 ml) con tapones de goma
Agitador magnético o manual
Minutero
Jeringas de 50 ml y frascos de muestra.
Configuración de filtración (papel de filtro y embudo o dispositivo de vacío)
Espectrofotómetro para medición de nitrógeno nitrato
Medidor portátil de oxígeno disuelto (OD)
Reactivos:
Nitrato de potasio (grado analítico)
Fuente de carbono: acetato de sodio o glucosa.
Paso 1: recoger el lodo del tanque anóxico
Muestra3-4 litros de lodo activadodesdefinal del tanque anóxico. No utilice lodos de tanques aeróbicos o anaeróbicos.
Transporte de lodos al laboratorio.dentro de 1 hora.
Recoja muestras de agua afluente y efluente del tanque anóxico para realizar mediciones de nitrato de referencia.
Consejo:El lodo al final del tanque anóxico contiene bacterias desnitrificantes estabilizadas, lo que garantiza datos confiables sobre la tasa de desnitrificación.
Paso 2: preparar el lodo para medirlo
MedidaMLSS(oMLVSSsi es posible) utilizando métodos de laboratorio estándar.
Vierta el lodo en un matraz cónico, dejando 1/3 del volumen para agitar.
Pre-agitar previamente durante 30 minutos para eliminar el nitrógeno nitrato residual (pre-agitación).
Medir el nitrógeno nitrato sobrenadante; continúe revolviendo si los niveles permanecen altos.
Paso 3: realizar el experimento de desnitrificación
preparar unsolución de nitrato de alta-concentración(p. ej., 10 mg de NO₃⁻-N/mL).
Agregue suficiente solución de nitrato para alcanzar30–40 mg/L de nitrógeno nitratoen el matraz.
Revuelva inmediatamente y tome unmuestra de tiempo cero-(0 min). Filtrar y registrar.
Tome muestras adicionales cada 30 minutos: 30, 60, 90 minutos (opcional 120 min). Filtrar inmediatamente.
MantenerOD bajo (<0.1 mg/L)durante todo el experimento. Ajuste la velocidad de agitación para evitar la introducción de aire.
Paso 4: Calcule la tasa de desnitrificación
Grafique las concentraciones de nitrógeno nitrato en los cuatro puntos de muestreo en una hoja de cálculo de Excel-tiempo en el eje x-y la concentración de nitrógeno nitrato en el eje y-. Normalmente, aparecerá una línea recta-con pendiente descendente. La pendiente de esta línea representa la velocidad a la que el nitrógeno nitrato disminuye con el tiempo, expresada en mg NO₃⁻-N/(L·h). Divida esta pendiente por la concentración de lodo (MLSS o MLVSS) en el matraz para obtener la tasa de desnitrificación específica.
Por ejemplo: si el MLSS del licor mezclado en el matraz es 3500 mg/L (3,5 g/L) y la pendiente de la disminución del nitrógeno nitrato es 5,0 mg/(L·h), entonces la tasa de desnitrificación específica es 5,0 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h). Al convertir a MLVSS, si la relación MLVSS/MLSS es 0,65, la tasa de desnitrificación basada en MLVSS es 1,43 ÷ 0.65=2.2 mg/(g MLVSS·h). Expresado en unidades estándar, esto es 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).
En funcionamiento real, la tasa de desnitrificación normal es de 2 a 5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h). Los valores inferiores a 2 indican una actividad débil de los lodos o una temperatura del agua baja, mientras que los valores superiores a 5 indican una actividad de lodos muy activa.
Ejemplo:
MLSS=3,500 mg/L (3,5 g/L)
Disminución de nitrato=5 mg/(L·h)
Tasa específica=5 ÷ 3.5=1.43 mg NO₃⁻-N/(g MLSS·h)
MLVSS/MLSS=0.65 → Tasa=2.2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h)
Referencia:Las dosis normales oscilan entre 2 y 5 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h).
Paso 5: Determinar la dosis de la fuente de carbono
Calcular el total de microorganismos activos en el tanque anóxico:
MLVSS total (kg)=MLVSS (g/L)×Volumen del tanque (m³)
Multiplique por la tasa de desnitrificación medida para obtenercapacidad diaria de eliminación de nitrato(kg/día).
Compare con la eliminación de nitrato requerida (concentración de entrada – efluente objetivo).
Agregue una fuente de carbono para llenar el vacío:
Acetato de sodio: 3,5–5 g/g NO₃⁻-N
Glucosa: 2,5–3,5 g/g NO₃⁻-N
Ejemplo:
Caudal: 10.000 m³/d, MLVSS: 2.500 mg/L, volumen del tanque: 2.000 m³
Total MLVSS: 5.000 kg
Tasa de desnitrificación: 2,2 g NO₃⁻-N/(kg MLVSS·h) → 264 kg/día de eliminación
Si es necesario eliminar < 264 kg/día → agregue una fuente de carbono para alcanzar el objetivo.
Paso 6: Ajuste estacional
Las tasas de desnitrificación son más bajas en invierno debido a la reducción de la actividad microbiana.
Realizar experimentos enverano (tarifa máxima)yinvierno (tarifa mínima).
Interpolar tasas intermedias para ajustar la dosificación de la fuente de carbono a lo largo del año.