Informe de prácticas de la planta de tratamiento de aguas residuales
2. Investigación y aplicación de tecnología de tratamiento de aguas residuales domésticas* * *También preocupante
Durante mucho tiempo, la mayor parte del tratamiento biológico secundario de las aguas residuales domésticas urbanas ha adoptado el método de lodos activados. El método de lodos es actualmente el proceso de tratamiento biológico secundario más utilizado en el mundo, con las ventajas de una alta capacidad de tratamiento y una buena calidad del efluente. Sin embargo, existen muchos problemas, como altos costos de infraestructura, altos costos operativos, alto consumo de energía, gestión compleja, tendencia a la expansión y flotación de los lodos, e incapacidad para eliminar nutrientes inorgánicos como el nitrógeno y el fósforo. Para un país en desarrollo como China, con recursos insuficientes y una gran población, no es adecuado para las condiciones nacionales de China desde la perspectiva del desarrollo sostenible. Dado que el tratamiento de aguas residuales es un proyecto que se centra en los beneficios ambientales y sociales, a menudo está sujeto a limitaciones financieras durante la construcción y la operación real, lo que hace que la tecnología de tratamiento y las cuestiones financieras sean el cuello de botella del control de la contaminación del agua en mi país. En resumen, en la actualidad, en el campo de la investigación y aplicación del tratamiento de aguas residuales domésticas urbanas, los problemas comunes son los siguientes:
(1) El método tradicional de lodos activados a menudo tiene altos costos de capital y operación y consumo de energía. Gestión alta y compleja, propensa a la expansión de lodos; los equipos de proceso no pueden cumplir con los requisitos de alta eficiencia y bajo consumo.
(2) A medida que las normas de descarga de aguas residuales se vuelven cada vez más estrictas, los requisitos de descarga de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo en las aguas residuales son mayores. El proceso tradicional de tratamiento de aguas residuales con funciones de eliminación de nitrógeno y fósforo es principalmente el método de lodo activado, que a menudo requiere que se conecten en serie múltiples tanques de reacción anaeróbicos y aeróbicos para formar un tanque de reacción de múltiples etapas, y se puede lograr la desnitrificación y la eliminación de fósforo. aumentando la circulación interna, lo que inevitablemente aumentará el costo y el consumo de energía de la inversión en infraestructura y hará que la operación y la gestión sean más complejas.
(3) En la actualidad, el tratamiento de aguas residuales urbanas es principalmente un tratamiento centralizado, y la inversión en un enorme sistema de recolección de aguas residuales excede con creces la propia planta de tratamiento de aguas residuales. Por lo tanto, desde la perspectiva del reciclaje de aguas residuales, construir grandes plantas de tratamiento de aguas residuales para tratar centralmente las aguas residuales domésticas no es necesariamente la única opción deseable.
Por lo tanto, ¿cómo desarrollar el proceso de tratamiento de aguas residuales urbanas en la dirección sostenible de bajo consumo de energía, alta eficiencia, pequeña cantidad de lodos residuales, la operación y gestión más convenientes y la realización de la recuperación y tratamiento del fósforo? reutilización del agua.
Esto se ha convertido en una preocupación común en el campo de la investigación y aplicación de la tecnología de tratamiento de agua actual. Requiere que el tratamiento de aguas residuales no solo cumpla con la mejora única de la calidad del agua, sino que también considere la utilización de recursos y la utilización de energía de las aguas residuales y los contaminantes. El uso debe basarse en un bajo consumo de energía y una menor pérdida de recursos.
3. Investigación y desarrollo de la aplicación del método de biopelícula en el tratamiento de aguas residuales domésticas.
En el desarrollo y aplicación del tratamiento biológico de aguas residuales, el método de lodos activados y el método de biopelícula siempre han ocupado la posición de liderazgo. posición dominante. Con el desarrollo de nuevos rellenos y la mejora continua de las tecnologías de apoyo, el método de biopelícula, que se desarrolla en paralelo con el método de lodos activados, se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. El método de biopelícula tiene las ventajas de una alta eficiencia de tratamiento, buena resistencia a las cargas de impacto, baja producción de lodos, tamaño reducido y operación y gestión convenientes, y es muy competitivo en términos de tratamiento.
1. Mecanismo de depuración por biopelículas de las aguas residuales.
Existen muchos tipos de contaminantes orgánicos en las aguas residuales con una composición compleja. Pero en el caso de las aguas residuales domésticas, sus componentes orgánicos incluyen principalmente: proteínas (40-60), carbohidratos (25-50) y aceite (65.438 00), además de una cierta cantidad de urea [3]. El método de la biopelícula se basa en una película microbiana fijada en la superficie del soporte para degradar la materia orgánica. Las biopelículas suelen ser porosas porque las células microbianas pueden adherirse, crecer y reproducirse firmemente en casi cualquier superficie portadora adecuada en un ambiente acuoso. Los polímeros extracelulares que se extienden desde el interior de las células hacen que las células microbianas formen una estructura fibrosa enmarañada. propiedades de adsorción.
La biopelícula se adhiere a la superficie del soporte, que es una sustancia altamente hidrófila. Cuando las aguas residuales fluyen constantemente, siempre hay una capa de agua adherida fuera de ellas. 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 en la profundidad de la película, formando una cadena alimentaria compuesta de contaminantes orgánicos → bacterias → protozoos (metazoos). Las biopelículas están compuestas de comunidades biológicas visibles a simple vista, como bacterias, hongos, algas, protozoos y metazoos. Entre ellas, las bacterias son generalmente Pseudomonas, Blastomyces, Alcaligenes, Actinidia y Gymnosperm, y los protozoos son en su mayoría campanillas, gusanos solitarios, isópodos, gusanos de fibra, etc. Los metazoos, principalmente nematodos, sólo aparecen cuando el oxígeno disuelto es muy abundante. Cuando las aguas residuales fluyen a través de la superficie del portador, los contaminantes orgánicos de las aguas residuales son absorbidos por los microorganismos de la biopelícula y se difunden en la biopelícula a través del oxígeno. Se produce oxidación biológica en la membrana, completando así la degradación de la materia orgánica. Los microorganismos aeróbicos y facultativos crecen en la superficie de la biopelícula, mientras que los microorganismos en la capa interna de la biopelícula suelen estar en un estado anaeróbico. Cuando la biopelícula se espesa gradualmente y el espesor de la capa anaeróbica excede el espesor de la capa aeróbica, la biopelícula se caerá y se regenerará una nueva biopelícula en la superficie del soporte. El funcionamiento normal del reactor de biopelícula se mantiene mediante renovación periódica. del biofilm.
El método del biofilm consigue la separación del tiempo de residencia microbiana y el tiempo de retención hidráulica mediante la fijación de células microbianas sobre un soporte en el reactor. La presencia del relleno portador actúa como una turbulencia forzada en el flujo de agua y, al mismo tiempo, promueve el contacto total entre los contaminantes del agua y las células microbianas, fortaleciendo esencialmente el proceso de transferencia de masa. El método de biopelícula supera los problemas de acumulación de lodos y de flotación de lodos en el método de lodos activados. En muchos casos, no solo puede reemplazar el método de lodos activados para el tratamiento biológico secundario de aguas residuales urbanas, sino que también tiene las ventajas de una operación estable, una fuerte carga de impacto, más económico y ahorra energía, ciertas funciones de nitrificación y desnitrificación y operación cerrada. para prevenir el olor.
El reactor de biopelícula se forma introduciendo biopelícula en el reactor de tratamiento de aguas residuales mediante refuerzo artificial. En los últimos años, los reactores de biopelículas se han desarrollado rápidamente, de simples a complejos, de aeróbicos a anaeróbicos, y gradualmente han formado un sistema de tratamiento biológico relativamente completo.
El llenado es uno de los núcleos de la tecnología de biofilm, y su rendimiento está directamente relacionado con la eficiencia, el consumo energético, la estabilidad y la fiabilidad del proceso de tratamiento de aguas residuales.
2. Avances de la investigación sobre la aplicación del método del biofilm anaeróbico en el tratamiento de aguas residuales domésticas.
(1), Etapa de degradación anaeróbica de materiales compuestos
Durante el tratamiento anaeróbico de las aguas residuales, la materia orgánica de las aguas residuales finalmente se convierte en metano, dióxido de carbono y agua a través de la interacción de una gran cantidad de microorganismos , sulfuro de hidrógeno y amoníaco.
En este proceso, los procesos metabólicos de diferentes microorganismos interactúan y se restringen entre sí, formando un ecosistema complejo. La descripción de procesos anaeróbicos en materiales complejos nos ayuda a comprender los elementos básicos de este proceso. Las llamadas sustancias complejas son aquellas sustancias orgánicas de alto peso molecular que se encuentran en forma de sólidos en suspensión o coloides en las aguas residuales.
El proceso de degradación anaeróbica de materiales complejos se puede dividir en cuatro etapas.
Etapa de hidrólisis: La materia orgánica de alto peso molecular no puede penetrar la membrana celular, por lo que no puede ser utilizada directamente por las bacterias. Por eso, en la primera etapa, las enzimas extracelulares bacterianas los descomponen en pequeñas moléculas. Por ejemplo, la celulosa hidroliza la celulosa en celobiosa y glucosa, la amilasa hidroliza el almidón en maltosa y glucosa, y la proteasa hidroliza las proteínas en péptidos cortos y aminoácidos. Los productos de hidrólisis de estas pequeñas moléculas pueden disolverse en agua y ser utilizados por las bacterias a través de la membrana celular.
Etapa de fermentación (o acidificación): en esta etapa, los compuestos de molécula pequeña mencionados anteriormente se convierten en compuestos más simples dentro de las células de las bacterias fermentadoras (bacterias acidificantes) y se secretan fuera de las células. Los principales productos en esta etapa son los ácidos grasos volátiles (AGV), alcoholes, ácido láctico, dióxido de carbono, hidrógeno, amoniaco, sulfuro de hidrógeno, etc. Al mismo tiempo, las bacterias acidificantes también utilizan algunas sustancias para sintetizar nuevos materiales celulares, por lo que se producirán más lodos residuales durante el tratamiento anaeróbico de aguas residuales no acidificadas.
Etapa de producción de acetato: En esta etapa, los productos de la etapa anterior se convierten aún más en ácido acético, hidrógeno, ácido carbónico y nuevos materiales celulares.
Etapa metanogénica: En esta etapa, el ácido acético, el hidrógeno, el ácido carbónico, el ácido fórmico y el metanol se convierten en metano, dióxido de carbono y nuevo material celular.
En las etapas anteriores, también se encuentran los siguientes procesos: a. La etapa de hidrólisis incluye hidrólisis de proteínas, hidrólisis de carbohidratos e hidrólisis de lípidos. b. La etapa de acidificación por fermentación incluye oxidación anaeróbica de aminoácidos y azúcares y superiores; ácidos grasos y oxidación anaeróbica de alcoholes; c. En la etapa de producción de ácido acético, los productos intermedios forman ácido acético e hidrógeno, y el hidrógeno y el monóxido de carbono forman ácido acético; de metano a partir de hidrógeno y dióxido de carbono. Además de estos procesos, cuando las aguas residuales contienen sulfatos, también existe un proceso de reducción de sulfatos. La degradación anaeróbica de compuestos complejos se puede describir gráficamente (ver Figura 1).
(2) Avances de la investigación sobre la aplicación del método del biofilm anaeróbico.
A. Filtro anaeróbico
El filtro anaeróbico es la primera reacción anaeróbica de alta velocidad desarrollada y establecida por McCarty y otros en los Estados Unidos basándose en la investigación de Coulter a finales de los años 1960. . La carga de volumen general de los sistemas biológicos aeróbicos tradicionales está por debajo de 2 kg DQO/(m3?d). Antes de la invención del AF, la carga volumétrica general de los reactores anaeróbicos era inferior a 4-5 kg de DQO/(m3·d). Sin embargo, la carga de AF puede ser tan alta como 10-15 kg DQO/(m3·d) para las pruebas [4]. Por lo tanto, el desarrollo de AF ha mejorado en gran medida la tasa de tratamiento de los reactores anaeróbicos y ha reducido en gran medida el volumen del reactor.
AF también se establece como un reactor anaeróbico de alta velocidad porque adopta tecnología de inmovilización biológica, que extiende en gran medida el tiempo de residencia (SRT) de los lodos en el reactor. McCarty descubrió que, si bien se mantiene el mismo efecto de tratamiento, aumentar la SRT puede acortar en gran medida el tiempo de retención hidráulica (HRT) de las aguas residuales, reduciendo así el volumen del reactor o aumentando la cantidad de agua tratada bajo el mismo volumen del reactor. Esta idea de ampliar la SRT mediante bioinmovilización y tratar la SRT y la HRT por separado ha impulsado el desarrollo de una nueva generación de reactores anaeróbicos de alta velocidad.
La expansión de la SRT esencialmente mantiene una alta concentración de lodos en el reactor. En AF, la concentración de lodos anaeróbicos puede alcanzar 10-20 g VSS/L. La retención de lodos anaeróbicos en AF se puede lograr de dos maneras: una es que las bacterias se fijen en la superficie del relleno en AF (incluida la reacción de la pared interna de el recipiente) forma una biopelícula; la segunda es que las bacterias forman agregados entre los rellenos. La acumulación de lodo anaeróbico de alta concentración en el reactor es la base biológica para la rápida reacción del AF. Bajo una determinada actividad de producción de metano específica de lodos, la carga del reactor anaeróbico es proporcional a la concentración de lodos.
Al mismo tiempo, en comparación con el proceso anaeróbico de contacto, el lodo anaeróbico formado en AF tiene una mayor densidad y un mejor rendimiento de sedimentación, por lo que no hay dificultad para separar el lodo restante en su efluente. Dado que se pueden retener altas concentraciones de lodo en el AF, no es necesario el retorno de lodo.
En AF, dado que el relleno está fijo, el agua residual ingresa al reactor y es gradualmente hidrolizada y acidificada por bacterias, y convertida en ácido acético y metano. La composición de las aguas residuales cambia gradualmente a diferentes alturas del reactor. Por tanto, la distribución de las poblaciones microbianas también muestra regularidad. En el fondo (entrada de agua), las bacterias de fermentación y las bacterias productoras de ácido representan la mayor proporción. A medida que aumenta la altura del reactor, las bacterias acetogénicas y metanogénicas aumentan gradualmente y se vuelven dominantes. El tipo de bacteria está relacionado con la composición del agua residual. En aguas residuales acidificadas, la concentración de fermentación y bacterias productoras de ácido no será demasiado grande.
Otra característica de la distribución bacteriana en el reactor es que las bacterias en la entrada del reactor (como dentro del AF de flujo ascendente) reciben la mayor cantidad de nutrientes, por lo que la concentración de lodos es la más alta, y los lodos La concentración disminuye rápidamente con la altura.
Esta distribución de los lodos confiere a AF unas propiedades técnicas. En primer lugar, la eliminación de materia orgánica en las aguas residuales mediante AF se realiza principalmente en el fondo del AF (denominado AF de flujo ascendente). Según el informe de Young y Dahab [4], la tasa de eliminación de DQO del reactor AF apenas aumenta por encima de 1 m, mientras que la mayor parte de la DQO se elimina dentro de 0,3 m. Por lo tanto, los investigadores creen que bajo una determinada carga de volumen, la superficie es poco profunda. Los reactores de reacción AF pueden tener una mejor eficiencia de procesamiento que los reactores profundos. En segundo lugar, debido a que la concentración de lodos en el fondo del reactor es extremadamente alta, es fácil provocar la obstrucción del reactor. La obstrucción es uno de los problemas más importantes que afectan a las aplicaciones de AF. Se informa que la concentración de lodo en el fondo del AF de flujo ascendente puede llegar a 60 g/L. La distribución regular de lodo anaeróbico en el AF también hace que el reactor sea más adaptable a sustancias tóxicas y el contenido biodegradable en el reactor. La concentración de sustancias tóxicas también cambia regularmente. Además, las biopelículas anaeróbicas forman un buen sistema de diversa flora bacteriana, por lo que es fácil cultivar lodos anaeróbicos adaptados a sustancias tóxicas en la FA. Por ejemplo, en el tratamiento de aguas residuales de cloroformo y formaldehído, se encontró que el lodo en el reactor AF tiene buena adaptabilidad, y el efecto de eliminación de estas sustancias tóxicas y la concentración permitida del agua de entrada aumentaron gradualmente. AF también tiene una fuerte resistencia a las cargas de impacto. Generalmente se cree que bajo las mismas condiciones de temperatura, la carga de AF puede ser de 2 a 3 veces mayor que la del proceso de contacto anaeróbico y, al mismo tiempo, habrá una mayor tasa de eliminación de DQO.
Además de la obstrucción y canalización causada por el bloqueo local, otro problema con las aplicaciones de AF es que se requiere una gran cantidad de relleno, y el uso de relleno aumenta su coste. Debido a los problemas anteriores, los sistemas AF no se utilizan ampliamente en la escala de producción extranjera. Según las estimaciones de Le-ttinga en 1993, sólo había entre 30 y 40 conjuntos de sistemas AF a escala de producción extranjera. [4]
El lecho de membrana anaeróbica es una tecnología innovadora de filtro anaeróbico de flujo ascendente. El lecho de membrana anaeróbico especial de SAFB (lecho de película oxigenado especial) reemplaza los rellenos tradicionales de partículas pequeñas con partículas y porosidad más grandes, resolviendo eficazmente el problema de obstrucción del reactor. Los lechos de membranas anaeróbicas tienen las siguientes características:
Superan eficazmente las deficiencias de la fácil obstrucción de los filtros anaeróbicos y la mala calidad del efluente;
Una alta concentración de biosólidos puede obtener mayores cargas orgánicas;
En los lechos de membranas anaeróbicas, los microorganismos forman biopelículas al unirse a la superficie del relleno y forman agregados bacterianos al suspenderse en los poros del relleno. Por lo tanto, se puede mantener una alta biomasa en el lecho de membranas anaeróbicas. Por lo tanto, el tiempo de retención hidráulica se puede acortar y la resistencia a la carga de impacto es fuerte.
El tiempo de arranque es corto y es más fácil reiniciar después de detener la operación; No es necesario devolver lodos, lo cual es conveniente para la operación y la gestión;
Buena resistencia al impacto bajo grandes cambios en el volumen y la carga de agua.
B. Reactor de lecho fluidizado anaeróbico (AFBR)
En el sistema de lecho fluidizado, el lodo anaeróbico es retenido por la biopelícula formada en la superficie de las partículas de relleno inertes y el líquido. La mezcla con lodos y la transferencia de material se logran mediante la fluidización de estas partículas con biopelículas.
Las principales características del reactor de lecho fluidizado se pueden resumir en las siguientes:
La fluidización puede maximizar el contacto del lodo anaeróbico con las aguas residuales tratadas;
Debido a la alta velocidad de movimiento relativa entre las partículas y el fluido, la resistencia a la difusión de la película líquida es pequeña, la biopelícula formada es delgada, el efecto de transferencia de masa es fuerte y el proceso bioquímico es más rápido, lo que resulta en un corto tiempo de residencia hidráulica de las aguas residuales en el reactor. ;
Superó los problemas de obstrucción y canalización del filtro anaeróbico;
La carga de alto volumen del reactor puede reducir el volumen del reactor y, al mismo tiempo, debido a que la relación de aspecto es mayor que otras En los reactores anaeróbicos se puede reducir el espacio del suelo.
Sin embargo, todavía quedan varios problemas sin resolver en los reactores anaeróbicos de lecho fluidizado. En primer lugar, para lograr una buena fluidización y evitar que el lodo y el relleno se pierdan del reactor, es necesario mantener la forma, el tamaño y la densidad uniformes de las partículas de biopelícula, pero esto es casi imposible, lo que dificulta garantizar una fluidización estable. [5] En segundo lugar, algunas investigaciones relativamente nuevas consideran que los reactores de lecho fluidizado requieren un reactor de preacidificación separado. Al mismo tiempo, para obtener una alta velocidad de flujo ascendente para asegurar la fluidización, el reactor de lecho fluidizado requiere una gran cantidad de agua de retorno, lo que resulta en un mayor consumo y costo de energía. Por las razones expuestas anteriormente, los reactores de lecho fluidizado no están disponibles a escala de producción. Algunas personas piensan que sus perspectivas de aplicación futura no son prometedoras. [5]
C. Reactor anaeróbico de lecho expandido con membrana unida
El lecho anaeróbico con membrana expandida unida es un proceso de tratamiento de aguas residuales desarrollado por Jewell et al. En comparación con los lechos fluidizados biológicos, la diferencia reside en el grado de expansión del soporte. Según la altura del lecho empacado, la tasa de expansión del lecho expandido es de aproximadamente 10 a 20 y las partículas aún mantienen el contacto, mientras que la tasa de expansión del lecho fluidizado es de 20 a 70. Bruce J. Alderman et al. [6] compararon la economía del lecho expandido anaeróbico, la torre de filtro percolador y el proceso de lodos activados, y descubrieron que el diseño del lecho expandido anaeróbico y la posterior torre de filtro percolador es la opción más económica para pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales. . Bajo consumo y baja producción de lodos. Pero en la actualidad, este proceso se encuentra todavía principalmente en las etapas de investigación piloto y en pequeña escala.
En resumen, como método principal de tratamiento de aguas residuales domésticas, la tecnología de tratamiento anaeróbico basada en reactores de biopelículas anaeróbicas está técnicamente madura y tiene algunas ventajas únicas en comparación con otros métodos. Sin embargo, el método anaeróbico no es muy eficaz para concentrar nutrientes (nitrógeno y fósforo) y sólo puede eliminar algunos microorganismos patógenos. Además, la DBO residual, los sólidos en suspensión o las sustancias reductoras también afectarán a la calidad del efluente. Por lo tanto, para que el reactor anaeróbico de biopelícula se convierta en una tecnología de tratamiento ambiental completa, son esenciales medios de postratamiento adecuados.
3. Tecnología de tratamiento de biopelículas aeróbicas - oxidación biológica por contacto
El método de oxidación biológica por contacto se desarrolla a partir de filtros biológicos y tanques de oxidación por aireación por contacto. Ya en la década de 1930 aparecieron equipos de producción en Estados Unidos. El tanque de oxidación biológica por contacto en ese momento estaba lleno de arena, grava, bambú, productos de madera y productos metálicos, y se utilizaba principalmente para tratar aguas residuales con baja concentración y baja carga orgánica. Supera las deficiencias de no poder mantener un funcionamiento normal debido a la pérdida de lodos cuando se tratan dichas aguas residuales utilizando el método de lodos activados y ha logrado buenos resultados. En la década de 1970, con la aparición de rellenos rectos en forma de panal y rellenos de plástico corrugado tridimensional con poros grandes y altas áreas de superficie específica, se amplió el alcance de aplicación del método de oxidación por contacto biológico. No sólo puede tratar aguas residuales domésticas, sino también aguas residuales orgánicas de alta concentración y aguas residuales industriales tóxicas y nocivas. En comparación con otros métodos de tratamiento biológico, ha demostrado su superioridad. En la década de 1970, mi país comenzó a estudiar el método de oxidación biológica por contacto y se utilizó el primer dispositivo experimental productivo para tratar las aguas residuales urbanas. Desde la perspectiva del efecto del tratamiento y el consumo de energía, en comparación con el método de lodos activados, el método de oxidación biológica por contacto tiene las siguientes ventajas principales: ① La oxidación biológica por contacto utiliza relleno como portador para el hábitat y el crecimiento de la biota, formando un ecosistema estable. y la concentración de microorganismos es mayor, generalmente hasta 10 ~ 20 g/L, la tasa de utilización de oxígeno es alta, alcanzando 10. Tiene una gran resistencia a las cargas de impacto, una gran capacidad de adaptación a los cambios ambientales y un bajo nivel de lodos residuales. ② El método de oxidación por contacto biológico puede aprovechar al máximo la fuerte capacidad oxidante de las bacterias filamentosas sin causar expansión de lodos. Y no es necesario utilizar el retorno de lodos para ajustar el volumen de lodos y la concentración de oxígeno disuelto como el método de lodos activados, lo que facilita su manejo y operación.
Después de más de diez años de práctica, la forma estructural del tanque de oxidación, los tipos y métodos de instalación de los llenadores y el tipo y diseño del dispositivo de suministro de gas se han innovado y optimizado constantemente. En la actualidad, la tecnología de oxidación biológica por contacto se ha utilizado ampliamente para tratar aguas residuales domésticas, aguas domésticas diversas y aguas residuales industriales con diferentes concentraciones orgánicas.
El relleno es el lugar donde viven los microorganismos y también es el portador del biofilm. La biopelícula crece en la superficie del relleno y el proceso metabólico de la biopelícula beneficia y purifica las aguas residuales. El rendimiento del relleno afecta directamente el efecto y la racionalidad económica de la tecnología de oxidación biológica por contacto, por lo que la selección del relleno es la clave para la tecnología de oxidación biológica por contacto.
Las características de la masilla dependen del material y estructura de la masilla. Los materiales de relleno deben tener las características de estructura molecular estable, resistencia al envejecimiento, resistencia a la corrosión y buena estabilidad biológica. La estructura del relleno debe tener una gran superficie específica, alta porosidad, alta dureza, distribución de agua y gas y funciones de corte de espuma. El espacio entre los rellenos puede cambiar bajo la acción de una fuerza externa, lo que favorece la descarga oportuna de la biopelícula del cobertizo del área de relleno, y el volumen del relleno debe ser comprimible y no deformarse después del reciclaje, lo que facilita su transporte. e instalar.
Desarrollo de transportadores inmovilizados
(1) Embalaje fijo
El embalaje fijo está representado por embalaje alveolar y corrugado, en su mayoría hechos de fibra de vidrio y diversas láminas de plástico. . Los rellenos cerámicos en forma de panal producidos recientemente mediante sinterización directa de arcilla tienen poros hexagonales con un diámetro de poro de 20 a 100 mm. Debido a la pequeña superficie específica, la cantidad de biopelícula es pequeña, la superficie es lisa y la biopelícula se cae fácilmente. , el llenado no fluye horizontalmente y la distribución del gas es deficiente, es fácil de obstruir o incluso no puede funcionar normalmente y el costo es alto. En los últimos años, este tipo de relleno se ha ido eliminando progresivamente.
(2) Masilla suspendida
La masilla suspendida incluye masilla blanda, masilla semiblanda, masilla combinada y masilla blanda. La superficie teórica específica y la porosidad son> 90, y la película. Es rápido de bajo costo, fácil montaje, salida de agua estable, buen efecto de tratamiento, tasa de eliminación de DQO y DBO5 superior a 80. Sin embargo, cuando la concentración de aguas residuales es alta o los sólidos suspendidos en el agua son grandes, el alambre de relleno se aglomerará, reduciendo en gran medida el área de superficie específica real, y es fácil romper el alambre y el cable central, afectando la vida útil. Su vida útil es generalmente de 1 a 2 años. Relleno semiblando, fuerte rendimiento de corte de espuma, capacidad de redistribuir agua y gas, buen efecto de pelado de película, sin obstrucciones. La tasa de eliminación de DQO y DBO es de 70-80. Vida útil más larga que el acolchado blando. Sin embargo, su superficie específica teórica es pequeña (87-93 m2/m3) y la cantidad total de biopelícula es insuficiente, lo que afecta el efecto del tratamiento de aguas residuales y el costo es alto.
La masilla combinada es un nuevo tipo de masilla diseñada para abordar las deficiencias mencionadas anteriormente de las masillas blandas y semiblandas. Absorbe la gran superficie específica de las masillas blandas, es fácil de filmar y semiblanda. los rellenos blandos no se aglomeran. Tiene buen rendimiento de corte. Se diseña una parte semiblanda en el centro del relleno para soportar los haces periféricos de fibras blandas. Su plano es como un escudo, por lo que también se le llama relleno de protección. Su superficie específica es de 1000~2500 m2/m3 y su porosidad es de 98-99. Tiene las ventajas de una rápida formación de película, gran biomasa y ausencia de apelmazamiento. La capacidad de tratamiento de aguas residuales es mejor que la del relleno blando y semiblando. Bajo carga hidráulica normal, la tasa de eliminación de DQO es de 70 a 85 y la tasa de eliminación de DBO5 es de 80 a 90. Asimismo, existen linternas (o dragones) y rellenos sólidos elásticos YDT.
(3) Rellenos dispersos
Los rellenos dispersos incluyen rellenos de acumulación y rellenos suspendidos, y existen muchos tipos. La característica del modelo de utilidad es que no requiere fijación ni suspensión, y solo necesita colocarse en el dispositivo de procesamiento. Es fácil de usar y sencillo de reemplazar. El relleno en suspensión esférico poroso de Beijing Xiaoqing Environmental Protection Company y el relleno en suspensión SNP sin lodos residuales de Beijing Sander Company tienen las ventajas de un buen rendimiento de oxigenación, una rápida formación de película y una larga vida útil. El relleno cerámico ligero esférico desarrollado recientemente por Jiangxi Pingxiang Canon Environmental Engineering Co., Ltd. tiene un tamaño de partícula de 2 a 4 mm y una enorme superficie específica, lo que permite que el reactor mantenga una alta biomasa por unidad de volumen. Además, la biopelícula del relleno es relativamente delgada y muy activa, lo que cumple plenamente con los estándares internacionales de rendimiento de los filtros de relleno biológicos aireados. Se ha utilizado en la planta de tratamiento de aguas residuales del río Malan en Dalian, China, construida por Francia, y supone un gran avance en el desarrollo de nuevos rellenos en mi país.
4. Aplicación del proceso de acidificación por hidrólisis-lodos activados aeróbicos en el tratamiento de aguas residuales domésticas
Después del tratamiento anaeróbico, bajo las condiciones técnicas existentes, tardará mucho tiempo en llegar al agua secundaria. estándar de efluentes. Como resultado, aunque el tratamiento anaeróbico tiene ventajas en costos de operación y gestión, pierde competitividad en inversión en infraestructura. Por lo tanto, desde una perspectiva microbiológica y química, el tratamiento anaeróbico solo proporciona un pretratamiento y generalmente requiere un postratamiento para cumplir con los nuevos estándares de descarga de aguas residuales. Si bien la India y los países de América del Sur promueven activamente la aplicación de tecnología anaeróbica de tratamiento de aguas residuales domésticas, en general se dan cuenta de que, dado que el nitrógeno y el fósforo básicamente no se eliminan después del tratamiento anaeróbico, es necesario tratar más a fondo el efluente anaeróbico. La falta de una tecnología de postratamiento adecuada es una de las principales razones de la lenta aplicación de la tecnología de tratamiento biológico anaeróbico en el campo del tratamiento de aguas residuales domésticas. Aunque los resultados experimentales a pequeña escala existentes muestran que la combinación de sistemas anaeróbicos de dos etapas puede lograr buenos resultados de tratamiento. Sin embargo, en la producción real, el sistema más utilizado sigue siendo el sistema combinado anaeróbico y aeróbico. En la India, las piscinas de oxidación son el método de postratamiento más utilizado. Las tasas de eliminación de DBO5, DQOcr y SST en el efluente tratado mediante estanques anaeróbicos y estanques de oxidación fueron 87, 86 y 90 respectivamente. El proyecto de tratamiento de aguas residuales domésticas para 7.000 personas en Nova Vista, Brasil, y el proyecto de tratamiento de aguas residuales domésticas para 160.000 personas en Bucarmanga, Colombia, utilizan estanques de oxidación facultativos para el postratamiento. En el proyecto de tratamiento anaeróbico de aguas residuales domésticas en México se diversifican los métodos de postratamiento, como tanque de sedimentación secundaria, desinfección con cloro, filtro sumergido, tanque de sedimentación secundaria, desinfección con cloro, zanja de oxidación, etc. , y finalmente vertido directamente a la red de alcantarillado urbano o utilizado para riego agrícola. En Japón, las aguas residuales domésticas urbanas generalmente se tratan mediante digestión anaeróbica, método de lodos activados aeróbicos, filtro anaeróbico, filtro aeróbico y método de oxidación por contacto del filtro anaeróbico. El pequeño sistema avanzado de purificación de aguas residuales domésticas JOHKASO recientemente desarrollado con funciones de eliminación de nitrógeno y fósforo se utiliza ampliamente en el tratamiento descentralizado de aguas residuales domésticas. [7] La combinación de tecnologías de tratamiento biológico anaeróbico y aeróbico puede eliminar eficazmente la mayoría de los contaminantes orgánicos e inorgánicos. El profesor G Lettinga, experto en biología anaeróbica, afirmó que la biotecnología de tratamiento anaeróbico, si se combina con métodos de postratamiento apropiados, puede convertirse en el medio central del modo descentralizado de tratamiento de aguas residuales domésticas. Este modelo es más sostenible y vital que el método tradicional de procesamiento centralizado y es particularmente adecuado para los países en desarrollo. [8]
La tecnología de tratamiento combinado anaeróbico-aeróbico aprovecha al máximo las ventajas de ahorro de energía de la tecnología anaeróbica y las ventajas de alta eficiencia de la tecnología aeróbica, y se ha convertido en la principal tendencia en el desarrollo de las aguas residuales actuales. tecnología de tratamiento. En el extranjero, el proceso de tratamiento combinado anaeróbico-aeróbico que consiste en un reactor anaeróbico de lecho de lodos de flujo ascendente (UASB) y un reactor aeróbico de biopelícula ha sido el foco de la investigación [9, 10, 11]. Se han estudiado el rendimiento de la nitrificación/desnitrificación y el mecanismo cinético. a fondo. [12,13] En los últimos años, Ricardo France Goncalves y otros [14,15] han realizado estudios a pequeña escala y a escala piloto, que muestran que el uso de UASB y filtros biológicos aireados sumergidos (BF) es un proceso combinado para tratar aguas residuales. Cuando el tiempo de retención hidráulica de dos etapas es de 6 h y 0,17 h respectivamente, las tasas de eliminación de DQOcr, DBO5 y SS están todas por encima de 90. El sistema combinado es mejor que el sistema único de tratamiento de aguas residuales UASB para estabilizar la calidad del efluente. Cuando los lodos de la sección BF regresan a la sección UASB, se mejora la capacidad de metanación de la materia orgánica en el reactor anaeróbico, se aumenta la producción de gas, se reduce el lodo restante y se puede reducir o reducir el tanque de concentración de lodos y el digestor. incluso omitido.
Dado que el proceso de tratamiento combinado anaeróbico-aeróbico basado en UASB se ve muy afectado por la temperatura, especialmente a bajas temperaturas, el rendimiento del sistema no se puede ejercer por completo. Igor Bodik et al. [16] estudiaron el rendimiento de la desnitrificación del proceso combinado de filtro biológico deflector anaeróbico y filtro biológico aireado sumergido en el tratamiento de aguas residuales domésticas en condiciones de baja temperatura mediante una prueba piloto. Después de un año de operación, bajo condiciones de tiempo de retención hidráulica de 15 h y 4 h en la etapa anaeróbica y aeróbica respectivamente, incluso si la temperatura ambiente es inferior a 10 ℃ (la temperatura promedio es 5,9 ℃), las tasas de eliminación de DQOcr, DBO5 y SS Ambos rondan los 80. La baja temperatura afecta en cierta medida la actividad de nitrificación.
En el rango de temperatura de 4,5 ~ 23 ℃, la tasa de eliminación de TKN está entre 46,4 ~ 87,3. El sistema también tiene una cierta función de desnitrificación, que proporciona una referencia para el tratamiento de desnitrificación de aguas residuales domésticas en ambientes de baja temperatura.
Materiales de referencia:
/question/23545633.html? si=4