Por: Kate
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Fecha: 18 de noviembre de 2024
En la actualidad, los procesos representativos en la aplicación del tratamiento biológico de aguas residuales incluyen principalmente el proceso de lodos activados y el proceso de biopelícula. A continuación, basándose en años de práctica de producción y estudio teórico, se analizarán y compararán los dos métodos de proceso.
Proceso de lodos activados
Proceso y principio
Un proceso típico de lodos activados consta de un tanque de aireación, un tanque de sedimentación, un sistema de retorno de lodos y un sistema de eliminación de lodos excedentes.
Las aguas residuales y el lodo activado devuelto ingresan juntos al tanque de aireación para formar un líquido mezclado. El aire comprimido enviado desde la estación de compresores de aire ingresa a las aguas residuales en forma de pequeñas burbujas a través del dispositivo de difusión de aire colocado en el fondo del tanque de aireación, con el objetivo de aumentar el contenido de oxígeno disuelto en las aguas residuales y también mantener el líquido mezclado en un estado de agitación violenta y estado de suspensión. El oxígeno disuelto, el lodo activado y las aguas residuales se mezclan completamente y entran en contacto entre sí, lo que permite que la reacción del lodo activado se desarrolle normalmente.
En la primera etapa, los contaminantes orgánicos de las aguas residuales son absorbidos en la superficie de la zoogloea por las partículas de lodo activado debido a su gran superficie y a las sustancias viscosas polisacáridas. Al mismo tiempo, algunas sustancias orgánicas macromoleculares se descomponen en pequeñas sustancias orgánicas moleculares bajo la acción de enzimas extracelulares de las bacterias.
En la segunda etapa, los microorganismos absorben estas sustancias orgánicas y las oxidan y descomponen en condiciones de oxígeno suficiente para formar dióxido de carbono y agua, parte del cual utilizan para su propia proliferación y reproducción. El resultado de la reacción del lodo activado es que los contaminantes orgánicos de las aguas residuales se degradan y eliminan, el propio lodo activado prolifera y crece, y las aguas residuales se purifican. El líquido mezclado después de ser purificado por el lodo activado ingresa al tanque de sedimentación secundario, donde el lodo activado suspendido y otras sustancias sólidas en el líquido mezclado se precipitan y se separan del agua. Las aguas residuales clarificadas se vierten como agua tratada. El lodo concentrado mediante precipitación se descarga desde el fondo del tanque de sedimentación, la mayor parte del cual regresa al tanque de aireación como lodo de inoculación para asegurar la concentración de sólidos suspendidos y la concentración microbiana en el tanque de aireación; los microorganismos proliferados se eliminan del sistema como "lodo sobrante". De hecho, los contaminantes se transfieren en gran medida desde las aguas residuales a estos lodos excedentes.
El principio del proceso de lodos activados se puede expresar de la siguiente manera: los microorganismos "comen" la materia orgánica de las aguas residuales, convirtiendo las aguas residuales en agua limpia. Esencialmente, es similar al proceso natural de autopurificación de los cuerpos de agua, excepto que a través de Mejora artificial, el efecto de la purificación de aguas residuales es mejor.
Proceso de biopelícula
Proceso de biopelícula Tipos de procesos.
Tipo húmedo: filtro biológico, torre biológica, plato giratorio biológico.
Tipo sumergido: oxidación por contacto, material filtrante sumergido en el tanque del filtro.
Tipo de lecho fluidizado: carbón activado biológico, medio de arena suspendido y que fluye en el tanque.
Principio: Debido a que las aguas residuales domésticas contienen una gran cantidad de componentes orgánicos, el proceso de biopelícula se basa en la película microbiana fijada en la superficie del portador para degradar la materia orgánica. Dado que las células microbianas pueden adherirse, crecer y reproducirse casi firmemente en cualquier superficie portadora adecuada en el ambiente acuático, los polímeros extracelulares que se extienden desde las células hacen que las células microbianas formen una estructura de entrelazamiento fibroso. Por lo tanto, la biopelícula suele tener una estructura porosa y fuertes propiedades de adsorción.
La biopelícula se adhiere a la superficie del soporte y es una sustancia altamente hidrófila. Bajo la condición de flujo continuo de aguas residuales, siempre hay una capa de agua adherida en el exterior.
La biopelícula es también una sustancia muy densa de microorganismos. Una gran cantidad de microorganismos y microanimales crecen y se reproducen en la superficie y el interior de la membrana, formando una cadena alimentaria compuesta de contaminantes orgánicos → bacterias → protozoos (metazoos).
La biopelícula está compuesta de bacterias, hongos, algas, protozoos, metazoos y algunas otras comunidades biológicas visibles. Cuando las aguas residuales fluyen sobre la superficie del transportador, los microorganismos de la biopelícula absorben los contaminantes orgánicos de las aguas residuales y el oxígeno se difunde hacia la biopelícula. La biodegradación y otros efectos ocurren en la membrana para completar la degradación de la materia orgánica.
La capa superficial de la biopelícula está formada por microorganismos aeróbicos y aeróbicos facultativos, mientras que la capa interna de la biopelícula suele estar en un estado anaeróbico. Cuando la biopelícula se espesa gradualmente y el espesor de la capa anaeróbica excede el de la capa aeróbica, se producirá el desprendimiento de la biopelícula y se regenerará una nueva biopelícula en la superficie del soporte. Mediante la renovación periódica del biofilm se mantiene el funcionamiento normal del reactor de biofilm.
Renovación y desprendimiento del biofilm. Mantener el funcionamiento normal del reactor de biopelícula es una parte importante de la renovación y eliminación de la biopelícula. La capa superficial de la biopelícula está formada por microorganismos aeróbicos y aeróbicos facultativos, mientras que la capa interna de la biopelícula suele estar en un estado anaeróbico. Cuando la biopelícula se espesa gradualmente y el espesor de la capa anaeróbica excede el de la capa aeróbica, se producirá el desprendimiento de la biopelícula y se regenerará una nueva biopelícula en la superficie del soporte.
El proceso de renovación y desprendimiento es el siguiente:
Primero, el proceso de aparición de la membrana anaeróbica:
Uno es la biopelícula;
La segunda es que el espesor general de la biopelícula madura continúa aumentando, y la parte interna donde el oxígeno no puede penetrar cambiará a un estado anaeróbico; ambas están compuestas por una membrana anaeróbica y una membrana aeróbica;
La tercera es que la membrana aeróbica es el principal lugar de degradación de la materia orgánica y el espesor general es de 2 mm.
En segundo lugar, el proceso de engrosamiento de la membrana anaeróbica:
Uno es el aumento de metabolitos anaeróbicos, lo que conduce al desequilibrio entre la membrana anaeróbica y la membrana aeróbica;
El segundo es el escape continuo de productos gaseosos, que debilita la capacidad de adhesión del biofilm sobre el relleno;
El tercero es convertirse en una biopelícula envejecida, que tiene una función de purificación deficiente y se cae fácilmente.
En tercer lugar, la actualización de la biopelícula:
Uno es el desprendimiento de la membrana envejecida y la nueva biopelícula volverá a crecer;
La segunda es que la función purificadora de la nueva biopelícula es más fuerte.
Comparación del proceso de lodos activados y el proceso de biopelícula.
Ventajas y desventajas del proceso de lodos activados.
Durante mucho tiempo, el tratamiento biológico secundario de aguas residuales domésticas urbanas ha adoptado principalmente el proceso de lodos activados, que actualmente es el proceso de tratamiento biológico secundario más utilizado en el mundo. Tiene las siguientes características:
En primer lugar, al utilizar el proceso tradicional de lodos activados, el costo de construcción de capital, el costo de operación y el consumo de energía suelen ser altos, la gestión es más compleja y es probable que se produzca acumulación de lodos; el equipo de proceso no puede cumplir con los requisitos de alta eficiencia y bajo consumo.
En segundo lugar, con el continuo endurecimiento de las normas sobre descarga de aguas residuales, se imponen mayores requisitos a la descarga de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo en las aguas residuales. Los procesos tradicionales de tratamiento de aguas residuales con funciones de eliminación de nitrógeno y fósforo utilizan principalmente el proceso de lodos activados, que a menudo requieren la conexión en serie de múltiples tanques de reacción anaeróbicos y aeróbicos para formar un tanque de reacción de múltiples etapas y el aumento de la circulación interna para lograr el propósito del nitrógeno. y la eliminación de fósforo, lo que seguramente aumentará la inversión de capital y el consumo de energía, y hará que la operación y la gestión sean más complejas.
En tercer lugar, el proceso de lodos activados genera una gran cantidad de lodos excedentes, lo que requiere un tratamiento de detoxificación de los lodos, aumentando la inversión.
Ventajas y desventajas del proceso de biopelícula.
El proceso de biopelícula también es un método comúnmente utilizado para el tratamiento biológico secundario de aguas residuales urbanas. Comparado con el proceso de lodos activados, tiene las siguientes características:
En primer lugar, la biopelícula tiene una gran adaptabilidad a los cambios en la calidad y cantidad de las aguas residuales, es fácil de gestionar y no se producirá acumulación de lodos.
En segundo lugar, los microorganismos se fijan en la superficie del soporte y también pueden proliferar microorganismos con un tiempo de generación más largo. La fase biológica es más abundante, estable y genera menos fangos excedentes.
En tercer lugar, puede tratar aguas residuales de baja concentración. Además, las desventajas del proceso de biopelícula son que el soporte de biopelícula aumenta la inversión del sistema; el área de superficie específica del material portador es pequeña, el dispositivo de reacción tiene un volumen limitado y una eficiencia de espacio baja, y la eficiencia del tratamiento es menor que la del proceso de lodos activados cuando se tratan aguas residuales urbanas; la cantidad de microorganismos adheridos a la superficie sólida es difícil de controlar y la flexibilidad operativa es escasa; Se utiliza ventilación natural para el suministro de oxígeno, que no es tan suficiente como el suministro de lodos activados, y es probable que se produzcan condiciones anaeróbicas.