Soluciones para el exceso de materia orgánica
Deficiencia o exceso de nutrientes
En el tratamiento de aguas residuales, el crecimiento y metabolismo de los microorganismos dependen de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo. En condiciones normales, se satisfacen estos requisitos de nutrientes. Sin embargo, cuando las aguas residuales industriales representan una gran proporción del afluente, las proporciones de carbono, nitrógeno y fósforo pueden diferir de las de las aguas residuales domésticas, lo que genera un desequilibrio.
La relación C:N:P ideal es100:5:1para apoyar el crecimiento microbiano y el metabolismo óptimos. Cuando el carbono es insuficiente, se deben agregar fuentes de carbono fácilmente biodegradables. Si el nitrógeno es insuficiente, se pueden complementar fuentes de nitrógeno inorgánico como las sales de amonio. Cuando el fósforo es insuficiente, se puede agregar ácido fosfórico o sales de fosfato para restablecer el equilibrio.
Valor de pH anormal
El pH es un parámetro clave que afecta la eficiencia del tratamiento de aguas residuales. En los procesos de tratamiento biológico aeróbico, el rango de pH óptimo suele ser6.5–7.5.
Si el pH cae por debajo de este rango, puede deberse a la producción de sustancias ácidas durante la fermentación anaeróbica o al vertido de aguas residuales industriales ácidas. En tales casos, el pH debe ajustarse agregando productos químicos como hidróxido de sodio, aunque esto aumenta los costos operativos. Las fluctuaciones repentinas del pH a menudo son causadas por vertidos industriales intermitentes.
Alto contenido de aceite
El alto contenido de aceite afecta negativamente al tratamiento de aguas residuales. Por un lado, el aceite reduce la eficiencia de la aireación porque el oxígeno no se disuelve fácilmente en el aceite, lo que provoca una transferencia insuficiente de oxígeno. Por otro lado, el petróleo afecta el rendimiento de la sedimentación de los lodos, lo que puede causar acumulación de lodos y un aumento de sólidos en suspensión (SS) en el efluente.
Para abordar este problema, se deben instalar unidades de pretratamiento, como separadores de petróleo o sistemas de flotación de aire disuelto (DAF), para eliminar el petróleo antes del tratamiento biológico.
Influencia de la temperatura
La temperatura es un factor crítico que afecta la eficiencia del tratamiento, ya que influye directamente en la actividad microbiana y el metabolismo. Generalmente, los microorganismos se desempeñan óptimamente dentro de un rango de temperatura de15 a 30 grados.
La temperatura también afecta la sedimentación de los lodos en los clarificadores secundarios y la eficiencia de la aireación. En invierno, cuando las temperaturas son bajas, se deben tomar medidas para mantener o aumentar la temperatura del agua o mejorar las condiciones microbianas. En verano, es posible que se requieran tasas de aireación más altas para evitar el deterioro de la calidad del agua debido a la reducción de la solubilidad del oxígeno.
Fósforo total que excede los estándares
Temperatura
Los organismos acumuladores de polifosfato-(PAO) crecen más lentamente a bajas temperaturas. La eliminación biológica de fósforo funciona mejor a temperaturas superiores10 grados. Por lo tanto, la temperatura del reactor debe mantenerse dentro de un rango apropiado para garantizar una actividad de PAO estable.
Valor de pH
El pH es un factor importante en la eliminación biológica del fósforo. El rango óptimo es6.5–8.0. Un pH bajo inhibe la liberación de fósforo, mientras que un pH alto mejora ligeramente la absorción de fósforo. Mantener un pH estable es esencial para la actividad de la PAO.
Oxígeno disuelto (OD)
El oxígeno disuelto afecta significativamente el metabolismo de la PAO. En la zona anaeróbica, el OD debe mantenerse por debajo0,3 mg/Lpara preservar las condiciones anaeróbicas. En la zona aeróbica, el OD debe ser al menos2mg/Lpara garantizar una absorción suficiente de fósforo.
Nitrógeno nitrato en el tanque anaeróbico
El nitrato inhibe la liberación y absorción de fósforo por parte de los PAO. Por lo tanto, la concentración de nitrato en la zona anaeróbica debe controlarse por debajo1,5 mg/L.
Edad del lodo (SRT)
La edad del lodo es un parámetro clave que afecta el crecimiento de PAO. Una edad más corta de los lodos favorece la eliminación del fósforo; sin embargo, una edad de lodo excesivamente corta puede afectar negativamente la eliminación de nitrógeno, ya que las bacterias nitrificantes requieren tiempos de retención más prolongados.
Relación DQO/TP
La relación DQO/TP refleja la disponibilidad de sustrato para los PAO. Para garantizar suficiente energía para la eliminación de fósforo, COD/TP debe ser mayor que15. Si es demasiado bajo, la eficiencia de eliminación de fósforo disminuirá.
DQO fácilmente biodegradable
Esto se refiere a la materia orgánica que los PAO pueden utilizar fácilmente. Favorece la liberación de fósforo en condiciones anaeróbicas y mejora la absorción de fósforo durante la fase aeróbica. El aumento de la DQO fácilmente biodegradable en el afluente mejora el rendimiento de eliminación de fósforo.
glucógeno
El glucógeno sirve como fuente de energía interna para los PAO. Una aireación excesiva puede agotar las reservas de glucógeno, reduciendo la eficiencia de eliminación de fósforo. Por lo tanto, la aireación debe controlarse cuidadosamente.
Tiempo de retención hidráulica (HRT)
En la etapa anaeróbica, la TRH debe ser suficiente para permitir la liberación completa de fósforo. Sin embargo, un TRH excesivamente largo puede deteriorar el rendimiento de la sedimentación de lodos y reducir la eficiencia general.
Relación de recirculación (R)
La relación de recirculación se refiere al flujo de lodo de retorno en relación con el flujo de entrada. Una proporción baja puede causar acumulación de lodos en el clarificador secundario, afectando la liberación de fósforo. Una proporción alta aumenta el consumo de energía y puede reducir la eficiencia del sistema.
Un rango apropiado (p. ej.,50–70%) debe mantenerse.
Sólidos suspendidos que exceden los estándares
Parámetros del tanque de sedimentación secundario
El diseño y operación de los clarificadores secundarios afectan directamente la remoción de sólidos en suspensión. Un tiempo de retención hidráulico (HRT) insuficiente da como resultado un asentamiento incompleto. La carga superficial excesiva o la carga de sólidos también reduce la eficiencia de sedimentación.
Soluciones:
Aumentar la TRH a3 a 4 horas
Controlar la carga de la superficie dentro0.6–1.2 m³/(m²·h)
Mantener la carga de sólidos por debajo150 kg MLSS/(m²·d)
Calidad de lodos activados
Las características del lodo-incluida la capacidad de adsorción, la actividad biológica, la sedimentación y el rendimiento de espesamiento-afectan directamente la eliminación de SS. La mala calidad de los lodos conduce a una mala calidad del efluente.
Soluciones:
Optimizar las condiciones de operación (temperatura, OD, nutrientes)
Mejorar el retorno de lodos y el control de lodos residuales
Mantener la edad adecuada de los lodos
SS y DBO₅ afluentes
Los altos SS y DBO₅ del afluente aumentan la carga de lodos, afectan la relación MLVSS y pueden causar envejecimiento del lodo, lo que lleva a una eliminación deficiente de los SS.
Soluciones:
Fortalecer el control de fuentes ascendentes
Reducir la carga contaminante del afluente
Sustancias tóxicas
Los compuestos tóxicos como ácidos fuertes, álcalis y metales pesados inhiben la actividad microbiana y dañan las estructuras celulares, lo que reduce la eficiencia del tratamiento.
Soluciones:
Implementar un estricto control de vertidos industriales.
Introducir procesos de pretratamiento para eliminar sustancias tóxicas.
Efectos de la temperatura
La temperatura influye significativamente en la actividad microbiana y el rendimiento de sedimentación. La actividad microbiana óptima ocurre en20-30 grados. Fuera de este rango, la eficiencia del tratamiento disminuye.
Soluciones:
Aplicar medidas de calefacción en condiciones de frío.
Optimice el diseño del clarificador para minimizar el impacto de la temperatura.