Antecedentes del proyecto
- Ubicación:Una planta de tratamiento de aguas residuales de un grupo químico en Zhejiang
- Dificultad:Utilizó el proceso A2O para eliminar el alto contenido de nitrógeno Kjeldahl de las aguas residuales antes. Pero su afluente consistía en diversas aguas residuales de producción, que contenían una gran cantidad de iones Ca²⁺ y S²⁻ en el sobrenadante de escoria de carburo de las aguas residuales de acetileno. Estos iones afectaron seriamente el proceso de nitrificación microbiana y el funcionamiento de la planta.
- Nuestras medidas:1. Agregar instalaciones de pretratamiento en la etapa inicial.. 2. Convertir la etapa aeróbica secundaria al proceso MBBR.
Materiales y métodos experimentales.
Calidad del agua cruda
El afluente de la planta piloto provino del efluente del tanque de homogeneización de la planta de tratamiento de aguas residuales. La Tabla 1 presenta los indicadores de calidad del agua afluente. De acuerdo con los requisitos experimentales, se aumentó la concentración de nitrógeno amoniacal afluente, utilizándose sulfato de amonio como suplemento de nitrógeno para mantener una concentración de TKN de 120-220 mg/L.
Flujo de proceso y equipo principal
El proceso actual de la planta de tratamiento es el proceso A2O (Figura 1), siendo la etapa AO el método de lodos activados y el tanque aeróbico final agregando rellenos elásticos. El caudal de diseño es de 14.400 m³/d. El proceso de la unidad piloto se muestra en la Figura 2, con un caudal de 100 L/h y funcionamiento continuo las 24 horas.
Las principales características de la unidad piloto incluyen la incorporación de una instalación de pretratamiento y la conversión de la etapa aeróbica secundaria a un proceso MBBR. Este diseño híbrido de estado adjunto suspendido-elimina la necesidad de un tanque de sedimentación secundario. La Tabla 2 enumera las especificaciones y dimensiones del equipo primario.
Resultados y discusión
1. Condiciones de inicio y funcionamiento
La unidad piloto comenzó en abril de 2007, comenzando con la inoculación microbiana. Los lodos añadidos procedieron del tanque aeróbico inicial de la planta. Las bacterias nitrificantes de MBBR se cultivaron con aguas residuales domésticas y agua del grifo tratada con sulfato de amonio-, a la que se añadió NaHCO₃ para regular la alcalinidad y aumentar gradualmente la carga de nitrógeno amoniacal. Luego se aumentó el volumen de agua afluente en el tanque aeróbico primario, alcanzando las condiciones deseadas después de aproximadamente un mes, lo que permitió realizar pruebas continuas del afluente. Durante la operación, el MLSS en los tanques anóxico y aeróbico fue de 4,832 mg/L, mientras que en el tanque MBBR, el MLSS suspendido fue de 5,091 mg/L. Los niveles de OD en el tanque anóxico fueron de 3 mg/L, y en el tanque MBBR, estuvieron entre 3-4 mg/L, con un pH de 7,4-7,5, promoviendo condiciones favorables para el crecimiento de bacterias nitrificantes.
2. Eficacia previa al tratamiento
Se agregaron FeSO₄ y NaHCO₃ al tanque de pre-aireación, ajustando el pH a aproximadamente 7,7, con monitoreo de las concentraciones de Ca²⁺ y S²⁻ del efluente. La concentración de Ca²⁺ efluente fue de alrededor de 300 mg/L, mientras que S²⁻ se redujo a niveles que no inhibirían la actividad microbiana en la etapa de tratamiento biológico. Sin embargo, el pretratamiento fue menos efectivo para la eliminación de Ca²⁺, dejando una concentración relativamente alta.
3. Eficiencia de eliminación de DQO
La concentración de DQO del afluente se elevó a 1000 mg/L según los requisitos de la prueba. Debido a la configuración aeróbica de dos-etapas con pre-desnitrificación, el consumo de DQO fue particularmente alto durante la desnitrificación. Según los informes, se necesita una relación DQO:TKN superior a 6,6:1 para una desnitrificación completa; sin embargo, la proporción experimental estuvo entre 4,5 y 8,3, lo que resultó en una tasa de desnitrificación promedio del 69 %. Aunque la DQO del afluente era relativamente alta, la concentración de DQO del efluente se mantuvo por debajo de 100 mg/L. La Figura 3 ilustra la concentración de DQO del efluente durante el período de prueba de agosto a septiembre de 2007, mostrando concentraciones entre 40 y 80 mg/L y una tasa de eliminación promedio del 93,3%, cumpliendo con el estándar de descarga Clase I del "Estándar integral de descarga de aguas residuales" de China (GB 8978-1996).
4. Eficiencia de eliminación de nitrógeno amoniacal
Durante el período de prueba de agosto a septiembre de 2007, la concentración de TKN en el afluente estuvo entre 120 y 220 mg/L, con una tasa de eliminación superior al 95%. Este proceso eliminó eficazmente el nitrógeno Kjeldahl debido al proceso MBBR utilizado en la última etapa, que incluía formas de lodo tanto suspendidas como adheridas, aumentando así la concentración de lodo y mejorando la resistencia del sistema a las cargas de choque. La carga de nitrógeno amoniacal fue de 0,018 kg/(kg·d). Sin embargo, como las temperaturas nocturnas en septiembre comenzaron a variar significativamente en comparación con agosto, hubo una ligera disminución en la eficiencia general de eliminación de TKN.
5. Análisis de iones de calcio en llenadores de tanques MBBR
Los informes indican que la deposición de Ca²⁺ inhibe la nitrificación. Durante la operación de la planta de tratamiento, la deposición de iones de calcio en los rellenos flexibles del tanque aeróbico inhibió el crecimiento microbiano, reduciendo la eficiencia de la nitrificación en el tanque aeróbico final. Dado que el pretratamiento no fue efectivo para la eliminación de Ca²⁺, se realizó el monitoreo necesario de Ca²⁺ en el proceso MBBR. Las mediciones del contenido de calcio fueron del 2,13 % en mayo, del 1,89 % en julio y del 1,04 % en septiembre, lo que indica una deposición de Ca²⁺ en los rellenos. Sin embargo, debido a la naturaleza móvil de los rellenos MBBR, el Ca²⁺ depositado se desprendería automáticamente bajo el impacto de la aireación, evitando efectos adversos sobre la nitrificación.
Conclusiones
Este estudio piloto realizado por AquaSust modernizó la planta añadiendo instalaciones de pre-tratamiento en la etapa inicial y especializándose en el proceso MBBR en la etapa aeróbica. Los datos finales mostraron resultados positivos de la siguiente manera:
1. Después de un pretratamiento efectivo, la concentración de S²⁻ en el efluente fue baja, aunque la eficiencia de eliminación de Ca²⁺ permaneció baja. Se mantuvo la estabilidad general del proceso, lo que benefició el tratamiento biológico posterior.
2. Cuando la concentración de DQO del afluente alcanzó 1000 mg/L, la DQO del efluente se mantuvo por debajo de 80 mg/L, con una tasa de eliminación de DQO promedio del 93,3%, cumpliendo con los requisitos.
3. El proceso MBBR logró consistentemente una alta tasa de eliminación de nitrógeno Kjeldahl, con un promedio superior al 95% con una carga de nitrógeno amoniacal de 0,018 kg/(kg·d).
4. El monitoreo de iones de calcio en los llenadores de tanques MBBR mostró que se evitó una deposición significativa, evitando efectos adversos sobre la nitrificación.