Proceso A2O de tecnología de tratamiento de aguas residuales
Proceso A2O de tecnología de tratamiento de aguas residuales
El proceso A2/O es la abreviatura de Anaeróbico Anóxico Óxico, que corresponde al proceso biológico de eliminación de nitrógeno y fósforo. La eficiencia de tratamiento de este proceso generalmente alcanza: DBO5 y SS del 90% al 95%, nitrógeno total superior al 70% y fósforo cercano al 90%. Es adecuado para plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas de tamaño grande y mediano que requieren la eliminación de nitrógeno y fósforo.
Flujo del proceso
El proceso A2/O fue desarrollado por expertos estadounidenses en la década de 1970 basándose en el proceso anaeróbico aeróbico de fósforo (A~/O), que también tiene la función de eliminación de nitrógeno y fósforo.
Este proceso añade un tanque anóxico al proceso aeróbico de fósforo (A/O), y una parte del líquido mezclado que sale del tanque aeróbico se refluye hacia el extremo frontal del tanque anóxico. Este proceso también tiene como objetivo la eliminación de nitrógeno y fósforo.
Principio del proceso
1. La primera sección del tanque anaeróbico se llena con aguas residuales sin tratar y lodos fosforados que refluyen del tanque de sedimentación secundario. La función principal de este tanque es liberar fósforo, aumentar la concentración de P en las aguas residuales, absorber la materia orgánica disuelta por las células microbianas y reducir la concentración de DBO5 en las aguas residuales. Además, se elimina una parte del NH₃-N mediante síntesis celular, lo que resulta en una disminución de la concentración de NH₃-N en las aguas residuales, pero el contenido de NO₃-N se mantiene inalterado.
2. En el tanque anóxico, las bacterias desnitrificantes utilizan la materia orgánica de las aguas residuales como fuente de carbono para introducir una gran cantidad de NO₃-N y NO₂-N en la mezcla de reflujo, que se reducen a N₂ y se liberan al aire. Por lo tanto, la concentración de DBO₄ y de NO₃-N disminuye significativamente, y el cambio en el fósforo es mínimo.
3. En el tanque aeróbico, la materia orgánica es biodegradada por microorganismos y continúa disminuyendo; el nitrógeno orgánico se amonia y luego se nitrifica, lo que resulta en una disminución significativa de la concentración de NH₃-N. Sin embargo, a medida que el proceso de nitrificación aumenta la concentración de NO₃-N, el fósforo (P) también disminuye a un ritmo más rápido debido a una absorción excesiva por parte de las bacterias que acumulan polifosfatos.
El proceso A2/O puede realizar simultáneamente funciones como la eliminación de materia orgánica, la nitrificación, la desnitrificación y la eliminación del exceso de fósforo. El requisito previo para la desnitrificación es la nitrificación completa de NO₃-N. El tanque aeróbico puede realizar esta función, mientras que el tanque anóxico completa la desnitrificación. Los tanques anaeróbicos y aeróbicos se combinan para lograr la eliminación de fósforo.
Características del proceso
(1)La combinación orgánica de condiciones ambientales anaeróbicas, anaeróbicas y aeróbicas y diferentes tipos de comunidades microbianas pueden eliminar simultáneamente materia orgánica, nitrógeno y fósforo.
(2)En el proceso de desoxigenación simultánea, eliminación de fósforo y eliminación de materia orgánica, este flujo de proceso es el más simple y el tiempo total de retención hidráulica también es menor que el de otros procesos similares.
(3) Bajo la operación alterna de anaeróbico a anaeróbico a aeróbico, las bacterias filamentosas no se reproducen en grandes cantidades, con un SVI de generalmente 100 y sin que se produzca hinchamiento del lodo.
(4) El contenido de fósforo en los lodos es elevado, generalmente superior al 2,5 %. (5) El efecto de desnitrificación se ve afectado por la relación de reflujo de la solución mixta, mientras que la eliminación de fósforo se ve afectada por la presencia de oxígeno disuelto (OD) y oxígeno nítrico en los lodos refluidos. Por lo tanto, la eficiencia de desnitrificación y eliminación de fósforo no puede ser muy alta.
Existen problemas
Cuando el proceso A2/O tiene un buen efecto de desnitrificación, el efecto de eliminación de fósforo es deficiente y, viceversa, es difícil lograr un buen efecto de desoxigenación y eliminación de fósforo al mismo tiempo.
La razón es que todos los lodos de retorno en este proceso entran en la sección anaeróbica. Para mantener una baja carga de lodos, se requiere una alta tasa de retorno (generalmente entre el 40 % y el 100 %) para asegurar una buena nitrificación en el sistema. Sin embargo, los lodos de retorno también aportan una gran cantidad de nitrato al tanque anaeróbico, y las condiciones para la liberación de fósforo por parte de las bacterias acumuladoras de polifosfato son anaeróbicas, con presencia de DBO5 soluble.
Sin embargo, cuando existe una gran cantidad de nitrato en la fase anaeróbica, las bacterias desnitrificantes utilizan materia orgánica como fuente de carbono para la desnitrificación y solo comienzan la liberación anaeróbica de fósforo tras la desnitrificación completa. Esto reduce considerablemente el volumen efectivo de liberación de fósforo en la fase anaeróbica, lo que resulta en una baja eficiencia de eliminación de fósforo y una mayor eficiencia de desnitrificación. Por el contrario, si la nitrificación en la fase aeróbica es deficiente, el nitrato que entra en la fase anaeróbica con el lodo de reflujo disminuye, lo que mejora el ambiente anaeróbico de la fase anaeróbica y permite la completa liberación de fósforo.
Por lo tanto, el efecto de eliminación de fósforo es bueno, pero debido a una nitrificación incompleta, el efecto de desnitrificación es deficiente. Por lo tanto, el proceso A2/O no puede lograr buenos resultados en la eliminación simultánea de nitrógeno y fósforo.
Medidas de mejora
Para abordar los problemas con el proceso A2/O mencionados anteriormente, se deben realizar las siguientes mejoras en el diseño y el funcionamiento del proceso:
(1) Dividir el lodo de reflujo en dos puntos y reducir la cantidad de lodo de reflujo añadido a la sección anaeróbica, disminuyendo así la cantidad de nitrato y oxígeno disuelto que entra en la sección anaeróbica. Con la condición de garantizar una tasa total de retorno de lodos del 60 % al 100 %, la tasa de retorno de lodos a la sección anaeróbica suele ser del 10 %, lo que permite cubrir la demanda de fósforo, mientras que el lodo de retorno restante se devuelve a la sección anóxica para cubrir la demanda de nitrógeno.
(2) El lodo residual del sistema de proceso A2/O tiene un alto contenido de fósforo, el cual se libera y disuelve durante su digestión. Gracias a su buen rendimiento de sedimentación, el lodo restante puede ser eliminado del tanque de digestión y utilizado directamente como fertilizante tras la concentración y la filtración a presión.
(3) En la etapa de nitrificación aeróbica, la tasa de carga de lodos debe ser menor a 0,18 kg DBO5/(kgMLSS · d), mientras que en la etapa de eliminación de fósforo anaeróbica, la tasa de carga de lodos debe ser mayor a 0,10 kg DBO5/(kgMLSS · d).
Conclusiones
El proceso A2/O no solo elimina la contaminación por carbono orgánico (DBO) de las aguas residuales, sino que también elimina eficazmente la contaminación por nitrógeno y fósforo, abriendo nuevas vías para la reutilización de aguas residuales y el aprovechamiento de recursos. En comparación con el método convencional de lodos de reflujo, que se somete a un tratamiento secundario seguido de un tratamiento fisicoquímico terciario, no solo presenta menores costos de inversión y operación, sino que también reduce la cantidad de lodos químicos difíciles de tratar, lo que genera importantes beneficios ambientales y económicos.
