¿Sobre las nuevas tecnologías para el tratamiento biológico anaeróbico de aguas residuales?
1. Descripción general
Con el desarrollo de la construcción económica de mi país, la descarga de aguas residuales urbanas y aguas residuales industriales aumenta año tras año. Para implementar la política de que la construcción económica y la protección ambiental deben desarrollarse simultáneamente, los proyectos de tratamiento de aguas residuales deben desarrollarse en consecuencia. En este caso, resolver los problemas de tratamiento de aguas residuales de manera efectiva, económica y con ahorro de energía se ha convertido en el tema más urgente en el campo de la ingeniería ambiental. Temas que requieren investigación hoy. El camino para alcanzar este objetivo, además de una correcta toma de decisiones, también pasa por la actualización tecnológica, el desarrollo de nuevos procesos y el uso racional de los recursos y la energía y otras medidas científicas y tecnológicas.
En la actualidad, los proyectos de depuración de aguas residuales se basan básicamente en el consumo energético para mejorar la calidad ambiental como medida técnica. Sin embargo, en condiciones de energía limitada, la gente se ha dado cuenta de que la producción y el estilo de vida que desperdician energía deben cambiarse por completo. Hoy en día, la base para evaluar la calidad del diseño de ingeniería ha comenzado a trasladarse también a la economía de la inversión en infraestructura y la gestión de operaciones. como el impacto en la eficacia de la utilización de la energía. Por lo tanto, la ingeniería medioambiental tiene que estar inevitablemente conectada con el sistema de ingeniería energética.
Existen muchas formas técnicas de tomar medidas de ahorro de energía para proyectos de tratamiento de aguas residuales, y la tecnología de tratamiento biológico anaeróbico para aguas residuales mecánicas es una de las formas importantes.
El tratamiento biológico anaeróbico aprovecha las características metabólicas de los microorganismos anaeróbicos para utilizar la materia orgánica reducida como aceptor de hidrógeno sin aportar energía externa, y al mismo tiempo genera gas metano con valor energético. El método de tratamiento biológico anaeróbico no sólo es adecuado para aguas residuales orgánicas de alta concentración, con una concentración de DBO en el afluente que alcanza los 15.000 mg/l, sino también para aguas residuales orgánicas de baja concentración, incluidos los residuos municipales. El método de tratamiento biológico anaeróbico tiene un bajo consumo de energía y. la carga de alto volumen orgánico generalmente es de 5 a 10 kg de DQO/m3.d, y la más alta puede alcanzar 50 kg de DQO/m3.d; el lodo restante es pequeño y los requisitos nutricionales son pequeños; de materia orgánica que se degradan; puede soportar grandes cambios de carga y cambios en la calidad del agua;
Evidentemente, desarrollar un nuevo proceso de tratamiento biológico anaeróbico para controlar la contaminación de las aguas residuales orgánicas es sin duda un método con buenos beneficios económicos. En los últimos años, el proceso anaeróbico de tratamiento de aguas residuales se ha desarrollado muy rápidamente y han seguido surgiendo varios procesos y métodos nuevos, incluidos métodos anaeróbicos de contacto, lechos anaeróbicos de lodos de flujo ascendente, métodos anaeróbicos de tipo deflector, piscinas biológicas anaeróbicas, lechos anaeróbicos expandidos con oxígeno, lecho fluidizado, plato giratorio biológico anaeróbico, etc. En la actualidad, el nuevo proceso de lecho de lodo anaeróbico de flujo ascendente tiene las características duales de filtración anaeróbica y método de lodo activado anaeróbico, y los costos de operación y estructura son más altos. Tiene una gran adaptabilidad a aguas residuales con diferentes. Contenido sólido, por lo que ha atraído cada vez más atención. Actualmente, muchos de estos procesos se han diseñado y construido en el país y en el extranjero.
2. Principio de funcionamiento del lecho de lodos anaeróbico de flujo ascendente
El lecho de lodos anaeróbico de flujo ascendente tiene una zona de reacción y un separador trifásico gas-líquido-sólido (incluida una zona de sedimentación). La cámara de armonía consta de tres partes. Una gran cantidad de lodo anaeróbico permanece en la zona de reacción del fondo y el lodo con buenas propiedades de sedimentación y coagulación forma una capa de lodo en la parte inferior. Las aguas residuales a tratar fluyen desde el fondo del lecho de lodos anaeróbicos y se mezclan con los lodos en la capa de lodos. Los microorganismos del lodo descomponen la materia orgánica de las aguas residuales y la convierten en biogás. El biogás se libera continuamente en forma de pequeñas burbujas. Durante el proceso de elevación, las pequeñas burbujas continúan fusionándose y gradualmente forman burbujas más grandes. Debido a la agitación del biogás, se forma un lodo con una concentración relativamente fina de lodo y agua. la parte superior del lecho de lodos En el separador de fases, cuando el biogás golpea la placa reflectante en la parte inferior del separador, se desvía alrededor de la placa reflectante, luego pasa a través de la capa de agua y ingresa a la cámara de aire. Se concentra en la cámara de aire y se exporta a través de un conducto. La mezcla sólido-líquido ingresa a las tres fases después de la reflexión. En el área de sedimentación del separador, los lodos de las aguas residuales floculan y las partículas aumentan gradualmente de tamaño y se sedimentan. bajo la acción de la gravedad. El lodo depositado en la pared inclinada se desliza nuevamente hacia la zona de reacción anaeróbica a lo largo de la pared inclinada, provocando que se acumule una gran cantidad de lodo en la zona de reacción. El efluente tratado separado de los lodos se desborda por la parte superior del vertedero de desbordamiento en el. zona de sedimentación y luego se descargan las aguas residuales.
Los puntos de partida básicos de este proceso son: (1) Proporcionar condiciones físicas y químicas favorables para la floculación de lodos, de modo que los lodos anaeróbicos puedan obtener y mantener buenas propiedades de sedimentación (2) Los buenos lechos de lodos a menudo forman una; Fase biológica bastante estable que puede resistir fuertes fuerzas perturbadoras.
Los flóculos más grandes tienen buenas propiedades de sedimentación, lo que aumenta la concentración de lodos en el equipo; (3) Al establecer un área de sedimentación en el equipo de lecho de lodos, las partículas finas de lodo se floculan aún más en la capa de lodo en el área de sedimentación. y luego regresa al lecho de lodos.
3. El patrón de flujo y distribución de lodos en el lecho de lodos anaeróbicos.
El patrón de flujo en el lecho de lodos anaeróbicos es bastante complejo. El patrón de flujo y la producción de gas en la zona de reacción. Está muy relacionado con la zona de reacción. En general, en la capa de lodo en la parte inferior de la zona de reacción, debido a la producción de gas, pasa más gas por algunas secciones, formando un flujo de aire ascendente, que impulsa parte del líquido mezclado. (refiriéndose a lodos y agua) Realizar un movimiento ascendente. Al mismo tiempo, el medio alrededor de este flujo de aire y agua se mueve hacia abajo, provocando una mezcla inversa. Este patrón de flujo provoca un flujo corto de agua. Es fácil formar puntos muertos lejos de este aire y corriente ascendentes. También se produce una cierta cantidad de gas en estos rincones muertos, lo que forma una mezcla lenta y débil de lodo y agua. Por lo tanto, se forman diferentes grados de zonas de mezcla en la capa de lodo. El tamaño de estas zonas de mezcla está relacionado con el grado. de flujo corto. En el líquido mezclado en la capa suspendida, el movimiento de las monedas de gas hace que el líquido suba y baje a mayor velocidad, formando una fuerte mezcla. Cuando la producción de gas es pequeña, a veces hay un límite claro entre la capa de lodo y la capa suspendida, pero cuando la producción de gas es grande, esta interfaz no es obvia. Las pruebas pertinentes muestran que el flujo de agua en la zona de sedimentación es de empuje, pero todavía hay zonas muertas y zonas de mezcla en la zona de sedimentación.
La concentración de lodos en el lecho de lodos anaeróbico está relacionada con la tasa de carga orgánica del equipo. Es la relación entre la distribución de lodos y la carga en el lecho de lodos anaeróbicos de flujo ascendente cuando se prueba el tratamiento de aguas residuales de azúcar. Se puede ver en la figura que la concentración de lodo en la capa de lodo es mayor que la de la capa suspendida, y la diferencia en la concentración de lodo entre las partes superior e inferior de la capa suspendida es menor, lo que indica que está cerca de un estado de flujo completamente mezclado La distribución del lodo en la zona de reacción, cuando la carga orgánica es muy alta, el límite entre la capa de lodo y la capa suspendida no es obvio. Las pruebas han demostrado que cuando las aguas residuales pasan a una altura de 0,4 a 0,6 m en el fondo, se transforma el 90% de la materia orgánica. Se puede observar que los lodos anaeróbicos tienen una actividad extremadamente alta, lo que cambia el concepto a largo plazo de que el proceso de tratamiento anaeróbico avanza lentamente. En lodos anaeróbicos, la acumulación de una gran cantidad de lodos anaeróbicos altamente activos es la principal razón de la enorme capacidad de procesamiento de este equipo, que a su vez se debe al buen comportamiento de sedimentación de los lodos.
El lecho de lodos anaeróbicos de flujo ascendente tiene una alta tasa de carga orgánica volumétrica. La razón principal es que hay una gran cantidad de lodos anaeróbicos en el equipo, especialmente en la capa de lodos. La estabilidad y eficiencia del proceso dependen en gran medida de la generación de lodos, especialmente lodos granulares, con excelentes propiedades de sedimentación y alta actividad de metano. Por el contrario, si el lodo en la zona de reacción existe en forma de floculación suelta, el lodo a menudo flotará y se perderá, haciendo que el lecho de lodo anaeróbico no pueda funcionar de manera estable bajo cargas más altas.
De acuerdo con la forma del lodo formado en el lecho de lodo anaeróbico y la carga de volumen de DQO alcanzada, el proceso de granulación de lodo se puede dividir aproximadamente en tres períodos operativos:
(1 ) Operación Período: desde el momento de la inoculación del lodo hasta que la carga de volumen de DQO en el lecho de lodo alcanza aproximadamente 5 kg DQO/m3.d, el rendimiento de sedimentación del lodo durante este período de operación es promedio;
(2) Aparece lodo granular Periodo: Este periodo de funcionamiento se caracteriza por el inicio de la aparición de pequeñas partículas de lodos. Este período de operación finalizará cuando la cantidad total de SS y la cantidad total de VSS en el lecho de lodos se reduzcan al mínimo. El rendimiento de sedimentación de lodos durante este período de operación no es muy bueno;
(3) Formación de granular. Período de lodos: Este período de operación se caracteriza por la formación de una gran cantidad de lodos granulares, que llenan gradualmente todo el lecho de lodos anaeróbicos de abajo hacia arriba. Cuando la carga volumétrica del lecho de lodos alcanza más de 16kgDQO/m3.d, el lodo granular se puede considerar maduro. Durante este período de operación, la sedimentabilidad del lodo es muy buena.
5. Pérdida de lodos y configuración del tanque de sedimentación externo
Aunque hay un separador trifásico gas-líquido-sólido en el lecho de lodo anaeróbico de flujo ascendente, el líquido mezclado ingresa al área de sedimentación. El gas se ha separado antes, pero debido a que el lodo en la zona de sedimentación todavía tiene una alta actividad productora de metano, continúa produciendo gas en la zona de sedimentación o debido a cargas de choque y cambios repentinos en la calidad del agua, el lodo en la reacción; La zona de sedimentación puede expandirse, lo que resulta en que la separación sólido-líquido en la zona de sedimentación no sea buena y se produzca pérdida de lodos, lo que afecta la calidad del agua y la concentración de lodos en el lecho de lodos. Para reducir la entrada de sólidos suspendidos traídos por el efluente al cuerpo de agua, se instala un tanque de sedimentación externo y el lodo sedimentado regresa al lecho de lodo.
Los beneficios de instalar un tanque de sedimentación externo son: (1) el retorno de lodos puede acelerar la acumulación de lodos y acortar el período de producción; (2) eliminar los sólidos suspendidos y mejorar la calidad del agua efluente (3) cuando flota una gran cantidad de lodos; ocasionalmente, reciclar El lodo mantiene la estabilidad del proceso (4) El lodo de retorno se puede descomponer aún más y se puede reducir la cantidad de lodo restante;
Proceso anaeróbico de flujo ascendente en lecho de aguas residuales con tanque de sedimentación externo.
6. Diseño del lecho de lodos anaeróbicos de flujo ascendente
El diseño del proceso del lecho de lodos anaeróbicos de flujo ascendente es principalmente para calcular el volumen y la producción de gas del lecho de lodos anaeróbicos, la cantidad de lodos restantes, y requerimientos de nutrientes.
Las formas de las piscinas de los lechos de lodos anaeróbicos de flujo ascendente incluyen redondas, cuadradas y rectangulares. La altura del lecho de lodos es generalmente de 3 a 8 m y está construido principalmente de hormigón armado. Cuando la concentración de materia orgánica de aguas residuales es relativamente alta, el área requerida de la zona de sedimentación es pequeña y el área de la zona de reacción puede tener la misma área y forma de piscina que la zona de sedimentación. Cuando la concentración de materia orgánica de las aguas residuales es baja, se requiere un área de sedimentación grande para garantizar una cierta altura de la zona de reacción y el área de la zona de reacción no puede ser demasiado grande, el área de la zona de reacción. Puede ser menor que la zona de sedimentación, es decir, el área de la parte superior del lecho de lodos es mayor que la de la parte inferior.
El separador trifásico gas-líquido-sólido es una parte importante del lecho de lodos anaeróbico de flujo ascendente. Desempeña un papel muy importante en el funcionamiento normal del lecho de lodos y en la obtención de una buena calidad del efluente. Se debe prestar especial atención al diseño. Según la experiencia, el separador trifásico debe cumplir con los siguientes requisitos:
1 Cuando el líquido mezclado ingresa a la zona de sedimentación, se deben eliminar las burbujas para evitar que entren en la zona de sedimentación y afecten la zona de sedimentación. sedimentación;
2. El ángulo de la pared inclinada del sedimentador es de aproximadamente 50o;
3. La carga hidráulica superficial de la zona de sedimentación debe ser inferior a 0,7 m3.h. Al ingresar a la zona de sedimentación, el caudal a través de la costura baja del tanque de sedimentación no debe ser superior a 2 m/h.
4. ;
5. Se debe evitar la acumulación de gas. Se produce una gran cantidad de espuma en el interior del dispositivo.
La segunda y tercera condiciones se pueden cumplir seleccionando adecuadamente la relación profundidad-área del sedimentador. Para aguas residuales de baja concentración, se controla principalmente limitando la carga hidráulica de la superficie; para aguas residuales de concentración media y alta, bajo cargas extremadamente altas, el volumen de gas liberado por unidad de sección transversal puede convertirse en un indicador crítico. Sin embargo, los resultados obtenidos hasta ahora en el país y en el extranjero muestran que mientras la tasa de carga no supere los 20 kg DQO/m3.d y la altura del lecho de lodo anaeróbico no supere los 10 m, no se pueden esperar problemas.
Para obtener más información sobre la redacción y producción de documentos de licitación de ingeniería/servicio/compra para mejorar la tasa de adjudicación de ofertas, puede hacer clic en el sitio web oficial de servicio al cliente en la parte inferior para realizar una consulta gratuita: /#/?source= bdzd