Cómo controlar la acumulación de lodos en los tanques de aireación
Cómo controlar la acumulación de lodos en los tanques de aireación
La acumulación de lodos es una condición anormal común en el proceso de lodos activados. Se produce cuando estos se vuelven más ligeros y expandidos debido a ciertos cambios, lo que resulta en un rendimiento deficiente de la sedimentación. Esto impide la separación normal del lodo y el agua en el tanque de sedimentación secundario, provocando que los lodos se descarguen con el efluente. Si no se controla la acumulación, la pérdida de lodos provocará que los niveles de sólidos suspendidos (SS) del efluente superen los estándares. La pérdida continua de lodos puede provocar una reducción drástica de los microorganismos en el tanque de aireación, lo que impide cumplir con los requisitos de oxidación y descomposición de contaminantes, lo que finalmente resulta en un nivel de DBO5 en el efluente superior a los estándares.
El rendimiento óptimo de sedimentación se produce cuando el índice de volumen de lodos (IVL) se sitúa en torno a 100. Cuando el IVL supera 150, la acumulación de lodos es inminente o ya se ha producido, lo que requiere medidas de control inmediatas. Generalmente, la acumulación de lodos se puede clasificar en dos tipos principales: acumulación filamentosa y acumulación no filamentosa.
· El aumento de volumen filamentoso resulta de la proliferación excesiva de bacterias filamentosas en los flóculos de lodo.
· El volumen no filamentoso se debe a una actividad bacteriana anormal dentro de los flóculos, lo que conduce a una producción excesiva de sustancias pegajosas.
Causas y condiciones del crecimiento filamentoso
El lodo activado normal contiene algunas bacterias filamentosas, que forman la estructura de los flóculos. Si la cantidad de bacterias filamentosas es insuficiente, no se pueden formar flóculos grandes, lo que resulta en una sedimentación deficiente. Sin embargo, la proliferación excesiva de bacterias filamentosas provoca la formación de bultos filamentosos. En un entorno estable, las bacterias formadoras de flóculos suelen superar a las bacterias filamentosas. Sin embargo, si las condiciones se deterioran, las bacterias filamentosas, gracias a su mayor superficie, pueden resistir mejor los cambios ambientales, superando en número a las bacterias formadoras de flóculos y causando la formación de bultos filamentosos. Entre las condiciones que contribuyen a esto se incluyen:
1. Baja materia orgánica en el influente, lo que resulta en una baja relación F/M (alimento-microorganismo) y alimento microbiano insuficiente.
2. Nutrientes de nitrógeno y fósforo insuficientes.
3.Niveles de pH bajos, que inhiben el crecimiento microbiano.
4. Bajo nivel de oxígeno disuelto en el tanque de aireación, inadecuado para las necesidades microbianas.
5.Grandes fluctuaciones en la calidad o cantidad del influente, causando estrés en los microorganismos.
6. La presencia de altos niveles de H2S (por encima de 1-2 mg/L) en el afluente séptico, lo que favorece el crecimiento excesivo de bacterias de azufre, lo que da lugar a una acumulación filamentosa.
7. Las temperaturas adecuadas para el crecimiento de bacterias filamentosas oscilan entre 25 °C y 30 °C, lo que hace que el crecimiento sea más común en verano.
Causas y condiciones del crecimiento no filamentoso
El abultamiento no filamentoso se produce cuando la actividad bacteriana dentro del flóculo se deteriora, lo que empeora el rendimiento de la sedimentación del lodo. Se puede dividir en dos tipos. El primero se debe a altos niveles de materia orgánica disuelta en el afluente, lo que resulta en una alta relación F/M, mientras que el nitrógeno, el fósforo o el oxígeno disuelto son deficientes. Con una alta relación F/M, las bacterias absorben grandes cantidades de materia orgánica, pero carecen de los nutrientes o el oxígeno necesarios para un metabolismo normal, lo que las lleva a secretar un exceso de polisacáridos. Estas sustancias hidrófilas pueden aumentar el agua ligada al lodo a más del 400% (en comparación con el 100% típico), formando un gel pegajoso que dificulta la separación efectiva del lodo y el agua, y su concentración en el tanque de sedimentación secundario; esto se conoce como abultamiento pegajoso. El segundo tipo se produce cuando las sustancias tóxicas del afluente envenenan el lodo, impidiendo que las bacterias secreten suficientes sustancias pegajosas, lo que inhibe la formación de flóculos y la separación del lodo y el agua; a menudo se denomina abultamiento no pegajoso o disperso.
Medidas de control para la acumulación de lodos
Las medidas para controlar la acumulación de lodos en el tanque de aireación se pueden clasificar en tres tipos: medidas de control temporales, ajustes de control operativo y medidas de control permanentes.
1. Medidas de Control Temporal: Se utilizan para gestionar la acumulación de lodos causada por condiciones temporales, previniendo la pérdida de lodos y los niveles elevados de SS. Los controles temporales incluyen el uso de coagulantes para facilitar la sedimentación (principalmente para la acumulación de lodos no filamentosos) y la aplicación de biocidas para inhibir el crecimiento de bacterias filamentosas.
（1）Coagulantes: Aditivos como el cloruro de polialuminio o el cloruro férrico ayudan a fortalecer la agregación de los lodos para una mejor separación del agua y el lodo. Los coagulantes pueden añadirse a la entrada o salida del tanque de aireación. La dosis recomendada es de unos 10 mg/L para los coagulantes a base de alúmina.
（2）Biocidas: Se pueden utilizar agentes químicos como el cloro, el hipoclorito de sodio y el peróxido de hidrógeno para inhibir las bacterias filamentosas. Las dosis deben iniciarse con dosis bajas y aumentarse gradualmente, monitoreando los valores de SVI y el examen microscópico hasta obtener resultados óptimos.
2.Ajustes del control operativo:
Eficaz para prevenir la acumulación de material causada por un control de proceso inadecuado. Las técnicas incluyen:
Agregar arcilla o cal a la entrada del tanque de aireación para mejorar la sedimentación y la densidad del lodo.
①Preaireación del influente para garantizar la disponibilidad de oxígeno y evitar condiciones anaeróbicas, previniendo la formación de H2S.
②Aumentar la intensidad de la aireación para aumentar el oxígeno disuelto.
3. Complementar nitrógeno y fósforo para mantener una nutrición equilibrada.
4. Aumentar las tasas de retorno de lodos para acortar el tiempo de residencia de los lodos en el clarificador secundario y evitar condiciones anaeróbicas.
5.Ajustar el pH con sustancias alcalinas cuando sea necesario.
3.Medidas de control permanente:
Estas incluyen modificaciones de las instalaciones o mejoras de diseño para sistemas nuevos o modernizados con el fin de evitar la acumulación de lodos o proporcionar un control preventivo. Un enfoque común es instalar selectores biológicos antes del tanque de aireación, lo que promueve el crecimiento de bacterias formadoras de flóculos en lugar de bacterias filamentosas. Los tipos de selectores incluyen:
（1） Selector aeróbico: Proporciona zonas de alta carga ricas en oxígeno disuelto y material orgánico, promoviendo el crecimiento de bacterias formadoras de flóculos sobre bacterias filamentosas.
(2) Selector anóxico: permite que las bacterias formadoras de flóculos utilicen nitrato como fuente de oxígeno, que las bacterias filamentosas no pueden utilizar, controlando así el crecimiento filamentoso.
(3) Selector anaeróbico: inhibe la mayoría de las bacterias filamentosas aeróbicas mientras que apoya a los anaerobios facultativos, aunque se debe tener cuidado para evitar las bacterias filamentosas productoras de azufre.
Estas medidas de control, elegidas en función de las causas específicas del abultamiento, pueden estabilizar el rendimiento del lodo, garantizar los estándares de SS y BOD5 y mejorar la confiabilidad del sistema.
