Gestión operativa de las celdas de aireación en las plantas de tratamiento de aguas residuales y métodos para resolver los problemas más comunes

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La última edición de este mensaje fue realizada por yinkuilin6868 el 25-02-2016 a las 08:52. El funcionamiento del tanque de aireación es un elemento clave en el proceso de tratamiento de aguas residuales; afecta directamente la calidad del agua que sale de la planta de tratamiento, así como los costos de producción. Si no se gestiona adecuadamente, puede ocurrir un colapso del sistema de tratamiento de aguas residuales. A continuación, se presentan algunas consideraciones sobre la gestión operativa de las celdas de aireación en el método de lodo activo: las celdas de aireación de tipo completamente mezclado permiten que el caudal de agua que entra en ellas sea uniforme y que la carga en cada una sea igual, mediante la regulación de las válvulas de entrada. La regla de aireación por fases exige que el agua se introduzca de manera uniforme en varios puntos a lo largo de la longitud del tanque de aireación, de modo que los microorganismos puedan descomponer los compuestos orgánicos de forma óptima, en condiciones en las que haya una distribución uniforme de los nutrientes. En los sistemas de lodo activo, dependiendo de la eficiencia de tratamiento y de los requisitos en cuanto a la calidad del agua residual, sea cual sea el modo de operación utilizado, es necesario tener en cuenta varios parámetros importantes durante el control del proceso, como la carga de lodo, la edad del lodo y su concentración. El ajuste de la tasa de carga de lodos debe realizarse teniendo en cuenta las propiedades de coagulación y sedimentación de los lodos. Es necesario evitar el rango de carga de 0,5 a 1,5 kgBOD5/(kg·MLSS·d), ya que en ese rango las propiedades de sedimentación de los lodos son deficientes y existe un mayor riesgo de expansión de los mismos. Dado que el tiempo de retención del lodo es el número promedio de días que el lodo nuevo permanece en la cámara de aireación, y que este valor permite conocer la composición de los microorganismos presentes en el lodo activo, aquellos microorganismos cuyo tiempo de generación es mayor que el tiempo de retención del lodo no pueden reproducirse dentro del sistema. Por lo tanto, durante los procesos de eliminación del carbono y del nitrógeno, es necesario tener en cuenta el tiempo de retención del lodo, determinado por la tasa de crecimiento del lodo a una temperatura determinada. De esta manera, se puede controlar directamente la cantidad de lodo residual que se elimina, logrando así un mejor resultado en el tratamiento de las aguas residuales. En cierto sentido, el nivel de concentración de los lodos determina la seguridad del proceso de operación del método de lodos activos. La concentración de lodos es alta, y tiene una gran capacidad para soportar cargas de impacto. Cuando la carga orgánica es constante, el tiempo de aireación es relativamente breve. Cuando el tiempo de aireación es constante, la tasa de carga es baja. Además, la concentración de lodos es directamente proporcional a la demanda de oxígeno. Una concentración excesiva de lodos hace que disminuya la tasa de absorción de oxígeno. Además, debido al aumento en la cantidad de lodos que vuelven al sistema, sumado a las características del agua, el índice de lodos se vuelve alto, lo que facilita la aparición de expansión de lodos. Por lo tanto, la concentración de lodos debe mantenerse entre 2500 y 3000 mg/L. En resumen, al mantener la carga de lodos, el tiempo de permanencia de los lodos y su concentración dentro de rangos óptimos, y ajustándolos según las condiciones reales, los microorganismos pueden crecer de manera regular y equilibrada. De este modo, el lodo activo tiene buenas propiedades de sedimentación, lo que permite lograr un efecto de purificación estable. La mayor demanda de oxígeno en el método de lodo activo se produce en la parte inicial del tanque de aireación, donde comienza la mezcla entre las aguas residuales y el lodo. Por lo tanto, al garantizar el nivel adecuado de oxígeno disuelto en las aguas que salen del sistema, se puede satisfacer la demanda de oxígeno en las aguas que entran al mismo. En la parte inicial de la cámara de aireación de tipo completamente mezclado, se garantiza el nivel de oxígeno disuelto necesario en el agua que sale de la cámara; de este modo, se satisfacen las necesidades de oxígeno del agua que ingresa a dicha cámara. Estanque de aireación completamente mezclado: el oxígeno disuelto en todo el estanque es uniforme. El agua resultante de los procesos de desnitrificación biológica como A/O y A2/O también se encuentra en la fase aeróbica. Por lo tanto, se debe controlar el oxígeno disuelto en la salida de la cámara de aireación. Se considera que un nivel de oxígeno disuelto de 0,5 mg/L es suficiente para mantener la actividad metabólica de los microorganismos. Pero cuando el oxígeno disuelto es inferior a 2 mg/L, es fácil que se produzca el crecimiento de hongos filamentosos. Además, los floculados de lodo activo se vuelven más pequeños y su capacidad de sedimentación disminuye. Teniendo todo esto en cuenta, el nivel adecuado de oxígeno disuelto en el agua que sale del tanque de aireación debería ser de 2 mg/L. La relación de sedimentación de los lodos y la concentración de lodos en la mezcla del tanque de aireación permiten determinar la cantidad de lodos que se necesita para el funcionamiento normal del tanque. La relación de sedimentación suele mantenerse entre el 20% y el 30%, mientras que la concentración de lodos varía según el modo de operación. Cuando esta concentración es inferior a esos límites, se elimina menos lodo; cuando es superior, se elimina más lodo. Aunque este método es algo rudimentario, es fácil de aplicar y facilita la gestión. El tanque de aireación funciona correctamente. El lodo activo tiene una estructura en forma de coágulos, es de color marrón amarillento y no emite olores extraños. Tiene una buena capacidad de adsorción y sedimentación; durante el proceso de sedimentación se observa claramente una interfaz entre el lodo y el agua. Bajo microscopio, se puede ver que los coloides bacterianos crecen bien. Los organismos indicadores son principalmente ciliados de tipo fijo y de tipo uva, como los rotíferos, los ciliados y los paramecios. También hay una pequeña cantidad de hongos filamentosos y otros organismos. En los parámetros de relación de sedimentación y concentración de lodo en la mezcla, se observan fenómenos anormales como la expansión del lodo. La necesidad de oxígeno es una función del metabolismo microbiano. Un nivel bajo de oxígeno disuelto dificulta los procesos metabólicos normales; por otro lado, un nivel excesivo acelera la oxidación de los compuestos orgánicos, lo que provoca el envejecimiento del lodo. Esto no solo aumenta los costos operativos, sino que también puede causar la denitrificación del lodo en los tanques de sedimentación secundarios. El índice de lodo, por su parte, puede reflejar el grado de dispersión y las propiedades de cohesión del lodo activo. Un índice de lodo demasiado bajo indica que las partículas de lodo son pequeñas, que contiene muchos compuestos inorgánicos y carece de capacidad de actividad y adsorción. Un índice de lodos demasiado alto indica que los lodos son difíciles de sedimentar y separar, es decir, que están hinchados o ya lo han estado. En condiciones normales de funcionamiento, la relación de sedimentación es de aproximadamente el 30%, mientras que el oxígeno disuelto está entre 0,5 y 2,0 mg/L. El índice de lodo es de 80 a 120 L/g; los operadores pueden utilizar este valor para conocer el estado del lodo en las piscinas de aireación. Durante la transición entre la primavera y el verano, cuando la temperatura del agua está entre 15°C y 30°C, uno de los microorganismos responsables de la expansión de las bacterias filamentosas es el Sphingomonas, el cual se multiplica con mayor rapidez. Si en este momento el oxígeno disuelto en el estanque es bajo, las bacterias filamentosas presentes en la cámara de aireación se reproducirán en gran cantidad, lo que causará la expansión del lodo. Por lo tanto, en esta fase es necesario aumentar la cantidad de aireación, o bien reducir la cantidad de agua que entra al sistema, con el fin de disminuir la carga. También se puede reducir ligeramente la concentración de lodo, para así disminuir la demanda de oxígeno. Además, en los rincones sin acceso del tanque de sedimentación durante el verano, también puede ocurrir fermentación anaeróbica debido a la acumulación de lodo. Es necesario eliminar ese lodo de manera oportuna y completa, para evitar que suba a la superficie y se mezcle con el agua, lo cual afectaría la calidad del agua residual. En otoño, verano e invierno también puede producirse la desnitrificación del lodo o su descomposición. Los operadores deben tomar medidas preventivas y correctivas específicas y efectivas, según las causas que generan estos problemas. En el método de lodo activo para tratar aguas residuales, el rendimiento de purificación es óptimo cuando la temperatura del agua se encuentra entre 20 y 30 grados. Si la temperatura puede mantenerse entre 7 y 8 grados, se pueden tomar medidas como aumentar la concentración de lodo activo y reducir la carga de lodo, a fin de garantizar la calidad del agua residual. En los sistemas de procesamiento para la remoción de fósforo y nitrógeno, se puede compensar el efecto de las bajas temperaturas del agua mediante el aumento del tiempo de aireación o otras medidas para elevar la temperatura del agua. Hay varios puntos a tener en cuenta durante el funcionamiento del tanque de aireación de tipo combinado. El caudal de retorno se determina durante las pruebas de puesta en marcha, en función del grado de apertura de las válvulas y de la velocidad de rotación de las palas. Durante el funcionamiento normal, se puede controlar este caudal utilizando los datos obtenidos en las pruebas, o bien mediante la estabilidad de la zona de sedimentación. Lo importante es que el caudal de retorno no afecte negativamente a la zona de sedimentación. Cuando la diferencia de temperatura entre el aire comprimido, después de ser soplado, y la temperatura del ambiente es grande (especialmente en invierno), es fácil que se forme agua de condensación dentro de las tuberías de aire. Esto dificulta el flujo del aire y afecta la aireación adecuada. Por lo tanto, es necesario eliminar constantemente el agua de condensación y la humedad. Una vez que esto se haya hecho, se debe cerrar inmediatamente la válvula de cierre para evitar la pérdida de aire. Durante el funcionamiento de la piscina de aireación, cuando aparecen muchas burbujas blancas en su superficie, eso indica que la concentración de lodo en la mezcla dentro de la piscina es demasiado baja. Esta situación puede ocurrir al inicio del proceso de cultivo de lodo activo, o cuando la concentración de lodo devuelto es baja y la cantidad de lodo devuelto es escasa. En este momento, es necesario tratar de aumentar la concentración de lodos, de modo que alcance los 2–3 gramos por litro. Sin embargo, cuando en la superficie del tanque de aireación aparecen muchas burbujas de color amarillo parduzco u otros colores, es posible que el agua de entrada contenga una cantidad excesiva de carbono, que las bacterias filamentosas se multipliquen en gran número, o que el agua contenga una gran cantidad de tensioactivos. En estos casos, se debe reducir la concentración de lodo y disminuir la intensidad de la aireación, a fin de aliviar gradualmente la situación. Cuando el rotor de aireación está en funcionamiento, es necesario prestar atención a la profundidad de inmersión. Cuando el rotor funciona correctamente, las olas que se generan alrededor no provocan salpicaduras de agua contra las paredes del tanque, ni hay disminución en la corriente eléctrica. Por ello, los tanques de aireación de tipo separado permiten bajar la válvula de salida del agua, lo que eleva el nivel del agua en el tanque. De esta manera, se evita que las palas salgan del nivel del agua y se produzca su obstrucción. Las compuertas de la ventana de reflujo en los tanques de aireación de tipo colectivo no pueden elevarse demasiado; de lo contrario, el flujo que sale por esa ventana no podrá romper el vórtice, lo que causaría que las palas se alejaran de la superficie del agua y se obstruyeran. Se debe prestar atención al ajuste continuo del grado de apertura de la ventana. Durante el funcionamiento a largo plazo de la piscina de aireación, es necesario eliminar el lodo acumulado en las zonas más recónditas. Además, los diferentes tipos de cabezales de aireación pueden obstruirse o dañarse debido al lodo; por lo tanto, es necesario eliminarlos, revisarlos y reemplazarlos periódicamente. Los componentes de acero que se encuentran dentro del tanque deben someterse a un tratamiento anticorrosivo. Además, es necesario asegurarse de que las tuberías de aire estén bien selladas y sean mantenidas adecuadamente, a fin de evitar pérdidas de aire y escasez de oxígeno, lo cual podría causar un desperdicio de energía.