I. Resumen de los sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales
El tratamiento biológico moderno de aguas residuales se divide generalmente en tres etapas:
- Tratamiento primario (tratamiento físico): interceptación de pantallas de barras, tanque de sedimentación primario
- Tratamiento secundario (tratamiento biológico): tanque de aireación, tanque de sedimentación final
- Tratamiento terciario (tratamiento biológico/fisicoquímico): eliminación de nitrógeno y fósforo
Los lodos se entregan por separado al sistema de digestión de lodos.
En función de la demanda de oxígeno, el tratamiento biológico se clasifica en tratamiento aeróbico (proceso de lodo activado, estanque de oxidación, canal de oxidación, filtro de goteo, contactor biológico giratorio, etc.).) y tratamiento anaeróbico (digestión de lodos).
II. Comunidad microbiana en el lodo activado
El proceso del lodo activado se basa en ecosistemas heterotróficos compuestos por microorganismos agrupados, incluidas bacterias, hongos, protozoos y metazoos, para purificar las aguas residuales.Las bacterias heterotróficas y los hongos heterotróficos libres forman el nivel trófico más bajoLos protozoos heterotróficos son los que los preceden, los cuales son consumidos por depredadores secundarios como los rotifers y los nematodos, realizando finalmente la purificación de aguas residuales.
(I) Las bacterias La principal fuerza para la degradación de la materia orgánica
Las bacterias son el grupo microbiano más crítico en el lodo activado, que desempeña dos funciones centrales: degradación de la materia orgánica y formación de flocos.
Géneros de bacterias biodegradantes
Seudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Bacillus
- Degradantes dominantes de los hidratos de carbono:Seudomonas
- Degradadores de proteínas dominantes:Alcalígenos, Flavobacterium, Bacillus
(II) Mecanismo de formación de flocos
Los flocos de lodo activado se forman mediante el efecto sinérgico de tres componentes:
- Las bacterias que forman los flocos (Zoglia ramigera): en forma de varilla, Gram negativos, encapsulados y no esporulantes, inducen la agregación bacteriana mediante polímeros extracelulares y sustancias intercelulares.
- Bacteria filamentosa moderada: Proporcionar marcos filamentosos para los flocos, lo que permite la unión y el crecimiento de las bacterias que forman los flocos, incluyendo principalmente:
- Bacteria nitrificante
- Esferaerotilus(bacterias de hierro)
- Las demás(bacterias oxidantes de azufre)
- Tiórix(bacterias reductoras de azufre)
- Cilia: Secretan mucoproteínas y polímeros de polisacáridos para formar estructuras de puente y facilitar la floculación.
(III) hongos Degradadores de productos orgánicos refractarios
Los hongos pueden descomponer los orgánicos recalcitrantes difíciles de biodegradar a una tasa de degradación relativamente baja.Los filamentos fúngicos moderados sirven como núcleos de flocos y mejoran el rendimiento de floculación y sedimentaciónSin embargo, la proliferación excesiva de hongos conduce a la acumulación de lodos y a unas malas propiedades de sedimentación.
Causas del crecimiento de hongos masivos anormales:
- Baja de temperatura
- Valor de pH bajo
- Alta relación C/N de las aguas residuales
- Carga orgánica excesiva
- Presencia de sulfuros
(IV) Protozoos Organismos indicadores de la calidad del agua
Protozoos comunes en el lodo activado:
- Protozoos amebóides
- Los flagelatos (fitoflagelatos y zooflagelatos)
- Ciliactos: ciliactos que nadan libremente y ciliactos con tallo
Significado del indicador: La presencia de ciliados es un indicador clave de un tratamiento biológico eficiente. Los flagelados tienen una competitividad débil para los alimentos y solo sobreviven en aguas residuales de alta concentración.
(V) Metazoos depredadores secundarios
Los metazoos se alimentan de bacterias y pequeños protozoos como depredadores secundarios.
III. Tres etapas de la formación del lodo
El proceso de eliminación de materia orgánica del lodo activado coincide con la formación de lodo, que consta de tres pasos secuenciales:
Paso 1: Transferencia de masa Adsorción y absorción
El lodo de retorno absorbe instantáneamente sustancias coloidales y DBO insolubles de las aguas residuales, seguido de una absorción gradual de los compuestos orgánicos solubles en las células microbianas para su degradación metabólica.
Paso 2: Transformación metabólica
Las sustancias orgánicas experimentan conversiones metabólicas que incluyen hidrólisis, glucólisis (carbohidratos), descarboxilación, desaminación (proteínas) y β-oxidación (lípidos).Los sustratos descompuestos entran en el ciclo TCA y la cadena de transporte de electrones para generar energía, con dióxido de carbono y agua como subproductos metabólicos finales.
Paso 3: Floculación
A medida que la concentración orgánica disminuye, los microorganismos entran en la fase de descomposición endógena.flocos sedimentables que logran la separación sólido-líquido en el tanque de sedimentación final.
IV. Condiciones ambientales para la degradación de la materia orgánica
- Temperatura: 20-30°C, regula la actividad enzimática microbiana
- Los nutrientes: BOD: N: P = 100: 5: 1; se requieren además los oligoelementos K, Ca, Fe, Mg.
- Oxígeno disuelto (DO): 0,5-1 mg/l en la entrada del tanque, 2-3 mg/l en la salida; la tasa metabólica disminuye drásticamente cuando el DO es inferior a 0,5 mg/l
- Valor del pH: 6,5 ̊7.5, óptimo a una temperatura ligeramente alcalina 7.2 ̊7.4; los microorganismos no pueden sobrevivir a pH < 4 o pH > 10
- Sustancias tóxicas: Clasificación de toxicidad de los metales pesados: Ag > Hg > Sn > Cu > Cd > Cr
