Principios y tecnologías de proceso de eliminación biológica del fósforo

I. Formas de fósforo en las aguas residuales El fósforo en las aguas residuales existe principalmente en tres formas: fosfatos inorgánicos: H2PO4−, HPO42−, PO43− polifosfatostodas las bacterias absorben una cierta cantidad de fósforo del medio ambiente para satisfacer sus necesidades de crecimientoSin embargo, un grupo específico de bacterias conocido como organismos acumuladores de polifosfato (PAO), también conocidos como bacterias acumuladoras de fosfato o bacterias eliminadoras de fósforo,pueden absorber fósforo en exceso de sus necesidades fisiológicasEn la actualidad, la producción de fósforo en el sistema celular se produce mediante la eliminación de los depósitos de fósforo, que se almacenan en grandes cantidades como polifosfatos. Core Principles of Biological Phosphorus Removal The essence of biological phosphorus removal lies in driving PAOs through an "anaerobic phosphorus release – aerobic phosphorus uptake" cycle via alternating anaerobic and aerobic environments.

1. Fase de liberación de fósforo anaeróbico En condiciones anaeróbicas, se producen los siguientes procesos clave:(1) La materia orgánica en las aguas residuales se convierte en ácidos grasos volátiles (AVV) por bacterias acidogénicas fermentadoras. (2) Bajo estas condiciones anaeróbicas desfavorables, los OPA descomponen sus reservas de polifosfato intracelular.La energía generada se utiliza parcialmente para el mantenimiento de la célula y parcialmente para absorber activamente los VFA, que luego se convierten y almacenan intracelularmente como PHB (poli-β-hidroxibutirato).(3) El fosfato inorgánico producido a partir de la descomposición de los polifosfatos se libera de nuevo en las aguas residuales, lo que constituye una liberación de fósforo anaeróbico.."
2. Fase de absorción aeróbica de fósforo Al entrar en el entorno aeróbico: (1) Los PAO metabolizan aeróbicamente el PHB almacenado,liberación de energía sustancial para alimentar la proliferación y otras actividades fisiológicas. (2) Una parte de esta energía impulsa la absorción activa de fosfatos de las aguas residuales,que se acumulan intracelularmente en forma de polifosfatos en cantidades excesivas, esto constituye una absorción aeróbica de fósforo.(3) Los lodos activados de residuos, que contienen OAP que han absorbido el exceso de fósforo, representan el fósforo eliminado de las aguas residuales.Los procesos convencionales de lodo activado sólo logran eliminar alrededor del 12%~20% de fósforo mediante asimilación.Por el contrario, los sistemas diseñados para la eliminación biológica del fósforo pueden alcanzar un contenido de fósforo en los lodos del 5% al 6% (peso seco), con tasas de eliminación generalmente suficientes para cumplir con las normas de descarga.El artículoFactores que afectan a la eliminación biológica del fósforo
3. Zona anaeróbica de oxígeno disuelto (DO): debe ser estrictamente anaeróbica; incluso los nitratos (NO3−) deben estar ausentes. Zona aeróbica:Debe mantener suficiente oxígeno disuelto para garantizar una absorción adecuada de fósforo por los OAP.
4. Tiempo de retención de lodo (SRT) La SRT afecta significativamente la eficiencia de eliminación de fósforo. Una SRT más corta produce un mejor rendimiento:SRT = 30 días → ~40% tasa de eliminación SRT = 17 días → ~50% tasa de eliminación SRT = 5 días → hasta 87% tasa de eliminación
5. La temperatura óptima es de 5°C a 30°C.
6. Valor de pH Rango óptimo: 6 ̊8.
7. BOD5 Carga Una relación BOD5/TP > 20 es un requisito fundamental para una eliminación efectiva del fósforo. Los compuestos orgánicos de bajo peso molecular fácilmente biodegradables inducen una liberación de fósforo más fuerte.una liberación anaeróbica más completa conduce a una mayor absorción aeróbica posterior.
8. Concentración de nitratos Los niveles de nitratos en la zona anaeróbica deben mantenerse por debajo de 2 mg/l. Cuando la COD/TKN es > 10, el efecto inhibidor del nitrato se atenúa.
9. Potencial de oxidación-reducción (ORP) 表格 Zona Rango ORP Zona aeróbica +40 a +50 mV Zona anóxica -160 a -5 mV IV Procesos biológicos de eliminación del fósforo
10. Proceso anaeróbico-óxico (proceso A/O) Características del proceso: Tiempo de retención hidráulica (HRT): 3 ∼6 h Sólidos en suspensión líquidos mezclados (MLSS) en tanque de aireación: 2 700 ∼3,000 mg/l Eficiencia de eliminación del fósforo: ~ 70%; TP de los efluentes < 1 mg/l Contenido de fósforo de los lodos: ~ 4% (alto valor de fertilizante) SVI < 100; buena capacidad de sedimentación, resistente a la acumulación
11. Proceso de fostropo (biológico-químico combinado) El proceso de fostropo integra la eliminación biológica y química del fósforo:(1) El flujo principal se somete a un tratamiento biológico convencional (anaeróbico-aeróbico). (2) Un flujo lateral de lodo activado de retorno entra en un tanque de eliminación donde se libera fósforo en condiciones anaeróbicas.(3) Se añade cal al supernatante rico en fósforo para la precipitación química.. (4) El lodo eliminado se devuelve al sistema principal. Características del proceso de fostrado: excelente eliminación del fósforo; TP del efluente típicamente < 1 mg/L. Alto contenido de fósforo en el lodo: 2,1% 7.1% Bajo consumo de cal SVI < 100; el lodo se deposita, se espesa y se deshidrata fácilmente; alto valor nutricional/fertilizante;Resistente al aglomerado Conclusión El núcleo de la eliminación biológica del fósforo radica en el mecanismo cíclico de "liberación-absorción" de los OAP impulsado por condiciones anaeróbicas y aeróbicas alternasEl grado de liberación de fósforo anaeróbico determina directamente la capacidad de absorción aeróbica posterior; por lo tanto,El mantenimiento estricto del entorno anaeróbico (ausencia de oxígeno disuelto y nitratos) es fundamental para la eliminación exitosa del fósforo biológico.Además, una SRT adecuada, una fuente de carbono suficiente y un pH adecuado son factores esenciales para garantizar una alta eficiencia de eliminación.