Estrategias de análisis y optimización para problemas comunes en la operación del sistema de lodo activado
Como la tecnología de tratamiento biológico más utilizada en el manejo de aguas residuales, el proceso de lodo activado (ASPP) opera a través de comunidades microbianas en tanques de aireación que degradan contaminantes a través de procesos metabólicos que involucran restos orgánicos y sustancias inorgánicas. Sin embargo, las mal funcionamiento del sistema se producen con frecuencia debido a la calidad influyente variable, los desequilibrios de parámetros operativos y las fluctuaciones ambientales, afectando directamente la eficiencia del tratamiento y la calidad del efluente. Este estudio analiza sistemáticamente las causas, mecanismos y soluciones para 19 desafíos operativos típicos, proporcionando orientación técnica para mantener operaciones estables en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
El rendimiento de sedimentación, la densidad y la actividad microbiana del lodo activado son la base para la operación estable del sistema. Estos problemas son a menudo la fuente de otras anormalidades y deben priorizarse.
El volumen de lodos es el problema maligno más común, que se manifiesta como el rápido deterioro del rendimiento de asentamiento de lodo (SVI> 150 ml/g), turbidez del sobrenadante e incluso el desbordamiento de la superficie de los lodos en el tanque de sedimentación secundaria.
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Causa subdivisión:
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o Hinchazón bacteriano filamentoso: en las condiciones de suficiente fuente de agua y carbono, pero falta de nitrógeno (n) y fósforo (p) (p. Ej. ventaja competitiva y enredos aglutinatos bacterianos para obstaculizar la sedimentación.
o Bulto no flotante: cuando la materia orgánica disuelta (p. Ej., Monosacáridos, ácidos orgánicos) en influyente excede 0.5 kgbod₅/(kgmlss · d), los flocos bacterianos se convierten en 'tipo gel viscoso ' debido a la absorción excesiva de agua y pierden la capacidad de asentamiento. Este fenómeno se exacerba cuando se combina con nutrientes de nitrógeno/potasio insuficientes o niveles de oxígeno disuelto por debajo de 1 mg/L.
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ESTRATEGIAS DE ERRENDIDA:
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o Medidas de emergencia: agregue arcilla (50-100 mg/L), cal hidratada (para ajustar el pH a 7.0-8.0) o el lodo digerido de reflujo (para introducir grupos bacterianos dominantes) e inhibir bacterias filamentosas a través de un aumento de peso físico o competencia biológica; En casos graves, se puede agregar 0.5-1.0 mg/l de cloro líquido para matar selectivamente bacterias filamentosas (la actividad de los flóculos bacterianos debe ser monitoreado).
o Regulación del sistema: degrade parte de la materia orgánica fácilmente degradable a través de la pre-aerio (aireación durante 1-2 horas) para reducir la F/M del agua de entrada; aumentar la intensidad de la aireación y controlar el DO a 2-3 mg/L; Suplemento la fuente de nitrógeno (como la urea) o la fuente de fósforo (como el fosfato de sodio), de modo que N y P se encuentran con Bod₅: N: P = 100: 5: 1.
o Mecanismo de prevención: SVI y fase microbiana (observación microscópica de abundancia de bacterias filamentosas) se monitorearon semanalmente. Cuando SVI> 120 ml/g, los parámetros de operación se ajustaron por adelantado.
El lodo se eleva desde la parte inferior del tanque de sedimentación secundaria hasta la superficie, formando una capa de lodo flotante negra o gris, acompañada de olor desagradable.
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Causa subdivisión:
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o Denitación y flotación: el tiempo de retención del tanque de sedimentación secundaria es demasiado largo (> 4 horas), las bacterias desnitrificantes en el lodo usan nitrato como aceptador de electrones para producir burbujas N₂, que están unidas a los flotos de lodo y hacen que su densidad sea más baja y flotante (el lodo flotante está suelto, y las burbujas escapan después de la muestra).
o Decadencia y flotación: hipoxia local en el tanque de sedimentación secundaria (como la acumulación de lodo en la parte inferior del tanque, falla del raspador), la descomposición anaeróbica de lodo produce gases como H₂s y Ch₄, lo que resulta en lodos negros y simpatizantes y flotación (el soda flotante tiene un alto viscosidad y un olor fuerte).
o Efecto articular de la expansión del lodo: el lodo ampliado tiene un rendimiento de asentamiento deficiente, por lo que no puede concentrarse efectivamente en el tanque de sedimentación secundario y se eleva con el flujo de agua.
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ESTRATEGIAS DE ERRENDIDA:
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o Acortar el tiempo de retención hidráulico del tanque de sedimentación secundaria a 2-3 horas para optimizar la uniformidad de la distribución del agua; Verifique el estado de operación del raspador de lodo y retire el lodo acumulado en la parte inferior del tanque (el grosor del lodo acumulado debe ser inferior a 0,3 m).
o Si se trata de flotación de desnitrificación, el DO al final del tanque de aireación puede reducirse (controlado a 0.5-1.0 mg/L) para reducir la cantidad en libros de nitrato en el lodo; Si se trata de flotación de humificación, se debe reparar el dispositivo de aireación del tanque de sedimentación secundario (como instalar agitador sumergible) para mantener el DO en la parte inferior del tanque> 0.5 mg/L.
o Resolver simultáneamente el problema del volumen de lodo (ver arriba) y mejorar el rendimiento de sedimentación del lodo de la fuente.
El tanque de aireación o el lodo de retorno es negro y tiene el olor de sulfuro.
· Causa: cuándo <0.5 mg/L en el tanque de aireación, las bacterias anaerobias (como el vibrio desulfurador) se multiplican en grandes cantidades, reduciendo el sulfato a H₂s y H₂s se combina con Fe²⁺ en el agua para generar precipitación de FES negro, que se une a la superficie del sodgio y conduce al color negro.
· ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN:
o Mejorar la capacidad de suministro de oxígeno del sistema de aireación (como aumentar el número de cabezas de aireación y mejorar la presión del ventilador), controle el DO a 2-3 mg/L; Compruebe si la tubería de aireación tiene fuga y limpia el bloqueo de la cabeza de aireación.
o Aumente la relación de retorno de lodo (de 50%a 70%-100%) para acelerar la renovación de los lodos y reducir la formación del entorno anaeróbico.
o Si el influente contiene sulfato de alta concentración (＞ 500 mg/L), el contenido de sulfato debe reducirse durante el pretratamiento (p. Ej., Ca² + precipitación).
El color del lodo se vuelve gris claro y blanco, y el rendimiento de la sedimentación disminuye.
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Causa de formación:
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o Las bacterias filamentosas (como la nocardia) o los ciliados unidos (como los tripanosomas) excesivamente proliferan y ocupan el cuerpo principal de lodo;
o El valor de pH del influyente es inferior a 6.0, lo que inhibe la actividad de las bacterias heterotróficas y conduce a flóculos de lodo sueltos.
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ESTRATEGIAS DE ERRENDIDA:
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o Agregue NaOH o Na₂Co₃ para ajustar el pH del agua de entrada a 6.5-7.5, y restaurar el entorno adecuado para que los microorganismos sobrevivan.
o Si las bacterias filamentosas están cubiertas de maleza, se hace referencia al método de adición de cloro de 'bulto de lodo ' (0.3-0.5 mg/l) para inhibir el crecimiento de bacterias filamentosas.
o Aumente la carga de lodo (F/ M aumentó a 0.3-0.5 kgbod₅/ (kgmlss · d) para promover el crecimiento dominante de los flocos bacterianos.
Como la unidad clave de la separación de lodo y agua, el estado de operación del tanque de sedimentación secundario determina directamente la calidad del efluente. Los problemas comunes se concentran en la superficie del lodo, sobrenadante y pérdida de lodo.
La superficie de lodo excede el nivel de líquido diseñado, y parte del lodo se desborda con el efluente.
· Causa: el volumen de lodo (SV> 90%, SVI> 200 ml/g) es la causa principal, el enredo de bacterias filamentosas conduce al lodo no se puede comprimir, y el grosor de la capa de lodos continúa aumentando; Además, la velocidad del raspador es demasiado lenta (<1 r/h) o el tubo de descarga de lodo está bloqueado, lo que también conduce a la acumulación de la superficie del lodo.
· ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN:
o El núcleo es resolver el volumen de lodo (ver arriba), suplementado por mejora química: agregar carbono granular (10-20 mg/L) o lodo digerido (relación de recuperación aumentó en un 20%) para aumentar la densidad de lodo.
o Verifique el sistema de descarga de lodo, desgaste la tubería bloqueada, ajuste la velocidad del raspador de lodo a 1-2 R/H y asegúrese de que la descarga diaria de lodo sea 1/3-1/2 del lodo en la piscina.
Los flotos de lodos finos flotan en la superficie del agua, y el bacalao y el cuerpo del efluente aumentan.
· Causa: la concentración de sustancias tóxicas (como metales pesados y fenoles) en el agua es demasiado alta (excediendo el umbral de tolerancia microbiana), o el pH fluctúa bruscamente (menos de 5.0 o más de 9.0), lo que resulta en la muerte de los microorganismos (tales como rotíferos y scyphozoa), la desintegena de los flotos de la muerte (8 8 MgO₂/(GVSS · H), lo que indica que la actividad microbiana se reduce significativamente.
· ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN:
o En caso de emergencia, se detuvo el lodo tóxico en la admisión de agua y la piscina de descarga (50% -70% de la descarga de lodo), y se agregaron nutrientes como la glucosa (50-100 mg/L) y la urea para promover la reproducción de microorganismos vivos.
o Introducir aguas residuales domésticas (que representa el 30% -50% de la entrada) o el lodo sano (como transferido de otras plantas de tratamiento de aguas residuales) para acelerar la rehabilitación del lodo; Si se ven afectadas las sustancias tóxicas, los dispositivos de desintoxicación (como el grupo de quelación de metales pesados) deben agregarse en la etapa de pretratamiento.
El efluente lleva una gran cantidad de partículas de lodos finos, y el SS excede el estándar.
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Causa de formación:
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o El lodo es crónicamente deficiente en nutrientes (f/m <0.1 kgbod₅/(kgmlss · d)), y los microorganismos están desintegrados debido a 'hambre', y los flocos están rotos (nuestro <8 MGO₂/(GVSS · H));
o Deseficiente de entrada C/N (C/N <5), el nitrógeno de amoníaco es demasiado alto para inhibir la síntesis microbiana;
o La temperatura de la piscina es más de 40 ℃ (como la exposición al sol de verano o el calor de las aguas residuales industriales), y la proteína de los microorganismos se desnaturaliza;
o La velocidad de rotación del tanque de sedimentación secundaria es demasiado alta (> 30 r/min), y la fuerza de corte mecánica destruye el floc.
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ESTRATEGIAS DE ERRENDIDA:
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o Agregue fuentes de carbono fácilmente degradables, como almidón y ácido acético, o introduce aguas residuales de alta concentración (como aguas residuales de alimentos), para aumentar F/ M a 0.1-0.3 kgbod₅/ (KGMLSS · D).
o Ajuste el C/N a 10-20 (suplemento de metanol, glucosa y otras fuentes de carbono); Cuando la temperatura de la piscina sea demasiado alta, agregue la torre de enfriamiento o el cobertizo de sombra para controlar la temperatura entre 15-35 ℃.
o Reduzca la velocidad del agitador a 10-20 r/min para reducir el daño mecánico.
El sobrenadante era gris y negro, y el bacalao y el cuerpo excedían el estándar (nuestro> 20 MgO₂/(GVSS · H), lo que indica que el metabolismo microbiano era vigoroso pero la carga era demasiado alta.
· Causa: la carga de lodo es demasiado alta (f/m> 0.5 kgbod₅/(kgmlss · d)), los microorganismos no pueden degradar por completo la materia orgánica, lo que resulta en la descarga de restos orgánicos no descompuestos con el efluente.
· ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN:
o Reduce el flujo de entrada (reduzca un 20%-30%) o desvíe parte de la entrada al tanque regulador para reducir la carga instantánea;
o Reduzca la descarga de lodo (suspenda la descarga de lodo durante 1-2 días), mejore MLS a 3000-4000 mg/L y mejore la capacidad de tratamiento del sistema;
o Extender el tiempo de aireación (de 6-8 horas a 8-10 horas) para garantizar la descomposición completa de la materia orgánica.
El tanque de aireación es el lugar central del metabolismo microbiano, y sus condiciones ambientales (como el oxígeno disuelto, la espuma, el estado del lodo) afectan directamente la eficiencia del tratamiento.
El residuo de flotación es marrón o gris, con una textura viscosa y un grosor de más de 5 cm.
· Causa: El crecimiento excesivo de actinomicetos como la nocardia y los fibrilatos, cuyas hifas se entrelazan entre sí para formar una estructura de malla, adsorbios de restos orgánicos y burbujas; La alta concentración de detergente (como LAS) en el agua también forma una escoria difícil de romper.
· ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN:
o La extracción manual de la escoria (1-2 veces por día) para evitar su regreso al tanque de aireación (se puede configurar el dispositivo de descomposición de la escoria);
o Aumentar la cantidad de descarga de lodo (la edad del lodo se acorta de 15-20 días a 10-15 días) para reducir la acumulación de actinomicetos;
o Si el detergente es excesivo, se debe agregar un dispositivo de separación de espuma (como el tanque de flotación de aire) en la etapa de pretratamiento.
La causa del problema de espuma debe juzgarse de acuerdo con el color, la viscosidad y la estabilidad, y se debe tomar el tratamiento dirigido:
· Líquido espumoso blanco (frágil): esto ocurre cuando los detergentes aniónicos (p. Ej., LAS) exceden los 10 mg/l en agua influyente, reducen la tensión superficial y causan la formación de espuma. Soluciones: Aumente el flujo de agua de pulverización (5-10 l/h por metro cuadrado de área de superficie del tanque de aireación) o agregue agentes de desfoaming (por ejemplo, compuestos a base de poliéter a 5-10 mg/l de dosificación).
· Espuma viscosa (no se rompe fácilmente): cuando la carga de lodo es excesivamente alta (F/M> 0.5 kgbod₅/(KGMLSS · D)), la degradación de materia orgánica incompleta produce una gran cantidad de productos intermedios (como polisacáridos), lo que resulta en FOAM pegajoso. Solución: reduzca la carga influyente (desvío o dilución) y extienda el tiempo de aireación.
· Té/espuma gris: envejecimiento del lodo (edad del lodo> 30 días), después de la descomposición de microorganismos muertos, los lípidos liberados de la superficie del lodo se unen a la superficie de la burbuja, formando espuma de color. Solución: Aumente la cantidad de descarga de lodo, controle la edad del lodo a 15-20 días, promueva la renovación de lodo.
La fluctuación de la ingesta de agua o el desequilibrio del sistema hará que los indicadores se desvíen del estándar, por lo que es necesario rastrear la fuente y ajustar rápidamente.
pH <6.0, especialmente en la unidad de pretratamiento anaeróbico.
· Causa: la carga de reactor anaeróbico es demasiado alta (> 3.0 kgcod/(m³ · d)), y la tasa metabólica de bacterias productoras de ácido excede la de las bacterias metanogénicas, lo que resulta en la acumulación de ácidos gruesos volátiles (VFA) (VFA> 1500 MG/L) y la disminución del pH.
· ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN:
o Reduzca la carga anaeróbica (suspenda la ingesta de agua o desvíe el 50% de la ingesta de agua) y agregue NAHCO₃ para ajustar el pH a 6.5-7.5;
o Aumentar la intensidad de agitación del reactor anaeróbico para promover el contacto entre VFA y metanógenos;
o En caso de impacto de carga repentina, se puede agregar carbono activado granular (100-200 mg/L) a la parte de la materia orgánica.
Cuando MLSS> 4000 mg/L y F/M <0.1 kgbod₅/(kgmlss · d) En el tanque de aireación, el metabolismo microbiano es lento.
· Causa: baja concentración de BOD₅ (＜ 100 mg/L) o MLS altas (por ejemplo, reducción excesiva de la descarga de lodo).
· ESTRATEGIAS DE SOLUCIÓN:
o Introducir aguas residuales orgánicas de alta concentración (como aguas residuales municipales y aguas residuales industriales mixtas) para aumentar el cuerpo de entrada a 200-300 mg/L;
o Aumente la descarga de lodo para reducir MLS a 2000-3000 mg/L y restaurar F/M a 0.2-0.4 kgbod₅/(KGMLSS · D).
· Aumento de la coloración del efluente: esto ocurre cuando la floculación del lodo (p. Ej., SVI> 150 ml/g) provoca la pérdida de materia orgánica coloidal, o cuando el influyente contiene sustancias de color refractarias (p. Ej., Dyes). Soluciones: Mejore el rendimiento de asentamiento de lodo (consulte el control de volumen de lodo) y agregue PAC (50-100 mg/L) para mejorar la decolorización cuando sea necesario.
· Niveles elevados de cuerpo de efluentes y bacalao: causado por el envenenamiento de lodo (por ejemplo, metales pesados, pesticidas) o un choque de carga que conduce a una disminución repentina de la actividad microbiana. Soluciones: descarga de lodos de emergencia (30%-50%), introducción de lodo sano con suplementación con nutrientes para la revitalización; Identificación de sustancias tóxicas en agua influyente e instalación de unidades de pretratamiento adicionales.
· Influente inadecuado (COD> 1000 mg/L): carga metabólica microbiana excesiva y consumo rápido de DO. Solución: Aumente MLSS a 3000-4000 mg/L (reduzca la descarga de lodo) o diluya el influyente (por ejemplo, mezclar con aguas residuales de baja concentración).
· Agentes reductores inorgánicos excesivos (p. Ej., S²⁻, Fe²⁺> 50 mg/L) en influencia: la oxidación de los agentes reductores consume una gran cantidad de DO, lo que resulta en una deficiencia de oxígeno en el sistema. Solución: Aumente la intensidad de la aireación (elevar el DO a 3-4 mg/L) u oxidar a los agentes reductores durante el pretratamiento (por ejemplo, eliminar s²⁻ a través de la aireación).
· Interferencia en la determinación del COD: CL⁻> 1000 mg/L o el nitrito en el agua influyente afectan la eficiencia de oxidación del dicromato de potasio. Solución: Agregue HGSO₄ (agente de enmascaramiento de Cl⁻) o ácido aminosulfónico (agente de enmascaramiento de nitrito) durante la medición.
La operación estable de los sistemas de lodo activados se basa en un equilibrio dinámico entre 'Inlet Water-Microorganiss-ambiental ', donde cualquier desequilibrio puede desencadenar reacciones en cadena. En la práctica, se debe establecer un mecanismo de gestión de 'prevención de la primera respuesta': Monitoreo diario de parámetros clave como DO, MLSS y SVI; Análisis semanal de la composición microbiana; evaluación mensual de la actividad de lodo (nuestra) para identificar de inmediato tendencias anormales; y medidas de emergencia en capas, abordando las causas raíz (por ejemplo, la dosificación química) para el control inmediato. Los ajustes sistemáticos (p. Ej., Control de carga, regulación DO, proporciones de nutrientes) resuelven problemas fundamentales, mientras que los mecanismos preventivos (p. Ej., Pretratamiento mejorado, alertas de parámetros) evitan la recurrencia. Solo integrando principios técnicos con experiencia práctica podemos lograr un funcionamiento eficiente y estable de los sistemas de lodo activados, asegurando el cumplimiento continuo de los estándares de calidad de los efluentes.
