Causas de la baja tasa de eliminación bioquímica de contaminantes y soluciones

(1) nutrientes

Nutrientes como el nitrógeno y el fósforo en las aguas residuales en general satisfacen las necesidades de los microorganismos, aunque existe un exceso considerable. Sin embargo, cuando la proporción de aguas residuales industriales es elevada, se debe considerar la proporción de carbono, nitrógeno y fósforo para alcanzar la proporción de 100:5:1. Si las aguas residuales presentan deficiencia de nitrógeno, generalmente se pueden añadir sales de amonio. Si las aguas residuales presentan deficiencia de fósforo, generalmente se puede añadir fosfato.

(2) pH

El pH del efluente es neutro, generalmente entre 6,5 y 7,5. Pequeñas disminuciones del pH pueden deberse a la fermentación anaeróbica en la tubería de transporte del efluente. Las disminuciones más pronunciadas del pH durante la temporada de lluvias suelen ser resultado de la lluvia ácida urbana, especialmente prominente en sistemas de flujo combinado. Los cambios bruscos de pH, ya sean aumentos o disminuciones, suelen deberse a grandes vertidos de aguas residuales industriales. El ajuste del pH del efluente suele realizarse añadiendo hidróxido de sodio o ácido sulfúrico, pero esto incrementa considerablemente el coste del tratamiento de aguas residuales.

Un alto contenido de sustancias oleosas en las aguas residuales reduce la eficiencia de aireación del equipo. Por ejemplo, si no se aumenta la aireación, se mejora la eficiencia del tratamiento, pero aumentarla inevitablemente aumentará el costo del tratamiento. Además, un alto contenido de aceite y grasa en las aguas residuales también reduce la capacidad de sedimentación del lodo activado y, en casos graves, provoca la expansión del lodo, lo que resulta en un efluente SS que excede la norma. Un alto contenido de sustancias oleosas en el afluente requiere un mayor dispositivo de eliminación de aceite en la sección de pretratamiento.

(4)Temperatura

La influencia de la temperatura en el proceso de lodos activados es muy amplia. En primer lugar, la temperatura afecta la actividad de los microorganismos en el lodo activado, y en invierno, cuando la temperatura es baja, el efecto del tratamiento disminuirá si no se toman medidas de regulación. En segundo lugar, la temperatura afectará el rendimiento de separación del tanque de sedimentación secundaria; por ejemplo, el cambio de temperatura hará que el tanque de sedimentación produzca un flujo pesado heterogéneo, lo que resulta en un flujo corto; la temperatura más baja hará que el lodo activado, debido al aumento de la viscosidad, reduzca el rendimiento de sedimentación; el cambio de temperatura afectará la eficiencia del sistema de aireación; la temperatura aumentará en verano, debido a la reducción de la concentración saturada de oxígeno disuelto, y la oxigenación se dificulta, lo que resulta en la reducción de la eficiencia de la aireación y reducirá la densidad del aire. Si desea garantizar que el suministro de aire se mantenga sin cambios, es necesario aumentarlo.

Las razones que afectan el efecto del tratamiento con nitrógeno amoniacal involucran muchos aspectos, principalmente:

(1) carga de lodos y edad de los lodos

La nitrificación biológica es un proceso de baja carga, F/M es generalmente de 0,05 ~ 0,15 kg DBO/kg MLVSS - d. Cuanto menor sea la carga, más completa será la nitrificación, más eficiente será la conversión de NH3 - N a NO3 - N. Cuanto menor sea la carga, más completa será la nitrificación, mayor será la eficiencia de conversión de NH3 - N a NO3 - N. En correspondencia con la baja carga, el SRT del sistema de nitrificación biológica es generalmente más largo, porque las bacterias nitrificantes tienen un ciclo de generación largo, si el tiempo de retención de lodos del sistema biológico es demasiado corto, es decir, el SRT es demasiado corto, y la concentración de lodos es baja, las bacterias nitrificantes no pueden cultivarse y no se puede obtener el efecto de la nitrificación. La cantidad del SRT está controlada por la temperatura y otros factores. Para el sistema biológico con la eliminación de nitrógeno como objetivo principal, generalmente el SRT puede tomarse como 11-23d.

(2) relación de reflujo

La tasa de reflujo del sistema de nitrificación biológica suele ser mayor que la del proceso tradicional de lodos activados, principalmente porque la mezcla de lodos activados del sistema de nitrificación biológica contiene una gran cantidad de nitrato. Si la tasa de reflujo es demasiado baja, el lodo activado en el segundo tanque de sedimentación tendrá un tiempo de residencia más largo, lo que lo hace propenso a la desnitrificación y a la flotación de lodos. Normalmente, la tasa de reflujo del proceso de eliminación de nitrógeno se controla entre el 50 % y el 100 %.

(3) Tiempo de retención hidráulica

El tiempo de residencia hidráulica en el tanque de aireación de nitrificación biológica también es mayor que el del proceso de lodos activados, y debe ser al menos superior a 8 h. Esto se debe principalmente a que la tasa de nitrificación es mucho menor que la tasa de eliminación de contaminantes orgánicos, lo que requiere un mayor tiempo de reacción.

La DBO5 en la piscina de nitrificación de aguas residuales es un factor importante que afecta el efecto de la nitrificación. Cuanto mayor sea la DBO5, mayor será el metabolismo de las bacterias heterótrofas aeróbicas. Cuanto menor sea la proporción de bacterias nitrificantes en el lodo activado, menor será la tasa de nitrificación, y menor será la eficiencia de la nitrificación en las mismas condiciones de operación. Por otro lado, cuanto menor sea la DBO5, mayor será la eficiencia de la nitrificación. Las normas generalmente exigen que la DBO en la piscina de nitrificación sea inferior a 80 ppm.

(5) Tasa de nitrificación

El sistema de nitrificación biológica es un parámetro de proceso especializado, la tasa de nitrificación, que se refiere a la unidad de peso de lodo activado por día, dividida en la cantidad de amoníaco y nitrógeno. La magnitud de la tasa de nitrificación depende de la proporción de bacterias nitrificantes en el lodo activado, la temperatura y otros factores; el valor típico es de 0,02 g NH₃₄/g MLVSS × d.

(6)Oxígeno disuelto

Las bacterias nitrificantes, especialmente las bacterias aeróbicas especializadas, no tienen oxígeno, lo que impide su actividad vital. Su tasa de absorción de oxígeno es mucho menor que la de las bacterias que descomponen materia orgánica. Si no se mantiene suficiente oxígeno, las bacterias nitrificantes competirán por menos del oxígeno requerido. Por lo tanto, es necesario mantener la zona aeróbica del depósito biológico de oxígeno disuelto en 2 mg/L o más. En circunstancias especiales, es necesario mejorar el contenido de oxígeno disuelto.

(7)Temperatura

Las bacterias nitrificantes también son muy sensibles a los cambios de temperatura. Cuando la temperatura de las aguas residuales es inferior a 15 °C, la tasa de nitrificación disminuye significativamente, y cuando es inferior a 5 °C, su actividad fisiológica se detiene por completo. Por lo tanto, el exceso de nitrógeno amoniacal en los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales durante el invierno, especialmente en la región norte, es más evidente.

(8) pH

Las bacterias nitrificantes son muy sensibles al pH. En el rango de pH 8 a 9, su actividad biológica es máxima. Si el pH es <6,0 o >9,6, su actividad biológica se inhibe y tiende a detenerse. Por lo tanto, se debe controlar el sistema de nitrificación biológica del líquido mezclado con un pH superior a 7,0.

Las razones que afectan el efecto del tratamiento con nitrógeno total involucran muchos aspectos, principalmente:

(1) carga de lodos y edad de los lodos

Dado que la nitrificación biológica es un requisito previo para la desnitrificación biológica, solo una buena nitrificación permite obtener una desnitrificación eficiente y estable. Por lo tanto, el sistema de desnitrificación también debe utilizar cargas bajas o ultrabajas, y lodos de alta edad.

(2) Relación de reflujo interno y externo

En la desnitrificación, el tamaño de la relación de reflujo determina la eficiencia de la desnitrificación, una relación de reflujo demasiado baja conducirá a una disminución en la eficiencia de la desnitrificación, el efluente TN excede el estándar, pero un reflujo demasiado alto, por un lado, transportará más DO, consumirá la fuente de carbono y destruirá el ambiente anóxico, más alto que una cierta relación, la eficiencia de la desnitrificación no mejorará mucho, la relación de reflujo externo del proceso general de desnitrificación se puede controlar entre el 50% y el 100%, la relación de reflujo interno generalmente se controla entre el 200 y el 400% y la relación de reflujo externo se controla entre el 200 y el 400%. ～La relación de reflujo externo del proceso general de desnitrificación se puede controlar entre el 50% y el 100%, la relación de reflujo interno generalmente se controla entre el 200 y el 400%.

(3) Tasa de desnitrificación

La tasa de desnitrificación se refiere a la cantidad de nitrato desnitrificado por unidad de lodo activado al día. La tasa de desnitrificación está relacionada con la temperatura y otros factores; el valor típico es de 0,06 a 0,07 g de NO₃₄/g de lodo activado líquido × d.

(4) Oxígeno disuelto en la zona anóxica

Para la desnitrificación, se espera que el OD sea lo más bajo posible, preferiblemente cero, para que las bacterias desnitrificantes puedan realizar una desnitrificación completa y mejorar la eficiencia de la eliminación de nitrógeno. Sin embargo, desde el punto de vista de la operación real de la planta de tratamiento de aguas residuales, controlar el OD en la zona anóxica a 0,5 mg/L o menos aún presenta dificultades, lo que afecta el proceso de desnitrificación biológica, lo que a su vez afecta los indicadores de nitrógeno total.

(5)DBO5/TKN

Debido a que las bacterias desnitrificantes se encuentran en proceso de descomposición de materia orgánica, las aguas residuales que ingresan a la zona anóxica deben contener suficiente materia orgánica para asegurar un proceso de desnitrificación fluido. Dado que muchas plantas de tratamiento de aguas residuales están retrasadas en la construcción de redes de tuberías, la DBO5 en la planta es inferior al valor de diseño, mientras que el nitrógeno, el fósforo y otros indicadores son equivalentes o superiores a dicho valor. Esto impide que la fuente de carbono del afluente satisfaga la demanda de carbono para la desnitrificación, lo que a su vez provoca que el nitrógeno total del efluente supere ocasionalmente el estándar. La relación CN general se controla entre 4 y 6.

(6) pH

Las bacterias desnitrificantes no son tan sensibles a los cambios de pH como las bacterias nitrificantes y pueden llevar a cabo un metabolismo fisiológico normal dentro del rango de pH de 6 a 9, pero el mejor rango de pH para la desnitrificación biológica es de 6,5 a 8,0.

(7)Temperatura

Aunque las bacterias desnitrificantes no son tan sensibles a los cambios de temperatura como las bacterias nitrificantes, el efecto de la desnitrificación también varía con la temperatura. A mayor temperatura, mayor tasa de desnitrificación; entre 30 y 35 °C, esta alcanza su máximo. Por debajo de 15 °C, la tasa de desnitrificación se reduce significativamente; a 5 °C, la desnitrificación tiende a detenerse. Por lo tanto, para garantizar la eliminación efectiva de nitrógeno en invierno, es necesario aumentar el tiempo de recuperación de nitrógeno (SRT), la concentración de lodos o el número de piscinas en funcionamiento.