Lodos activados con amplias perspectivas
Aspecto único
La capacidad de los lodos activados para eliminar contaminantes depende principalmente de su naturaleza y estructura. La composición del lodo activado varía según la naturaleza de las aguas residuales. Tomando como ejemplo las aguas residuales urbanas, el lodo activado normal que se utiliza para tratar las aguas residuales urbanas tiene un aspecto de flóculos de color amarillo-marrón, también conocidos como "flóculos biológicos". Su tamaño de partícula depende de la composición y cantidad de microorganismos, las características de los contaminantes y algunos factores ambientales externos. El contenido de humedad del lodo activado es aproximadamente del 9%, la densidad es de 1,002 a 1,006 y el tamaño de partícula es generalmente de 0,02 a 0,2 micrones. El lodo activado tiene sedimentación y actividad biológica. La denominada actividad biológica se refiere a su capacidad para reproducirse, adsorber y oxidar materia orgánica.
¿Por qué los lodos activados pueden comerse estos contaminantes? Inicialmente, el lodo activado está habitado por una poderosa comunidad microbiana. Cuando se mezcla con aguas residuales y entra en contacto total en una piscina llamada tanque de aireación, sus microorganismos se degradarán y eliminarán los contaminantes orgánicos de las aguas residuales, purificándolas. La esencia de este proceso es que los microorganismos absorben, metabolizan y utilizan los contaminantes orgánicos como nutrientes, la comunidad microbiana se reproduce y el lodo activado crece. Posteriormente, los lodos activados se sedimentan y separan en otro tanque llamado tanque de sedimentación, y se descarga del sistema el sobrenadante clarificado. El lodo activado después de la precipitación y concentración se recicla para mantener la estabilidad de los microorganismos en el lodo activado y, en consecuencia, mantener la estabilidad de la eliminación de contaminantes. La parte restante se descarga del fondo del tanque para mantener la estabilidad del lodo en el sistema; .
Hay muchos "comensales"
Sabemos que la actividad de los lodos activados proviene de sus microorganismos, entonces, ¿qué clase de colorido mundo microbiano se condensa en estos pequeños lodos? El mundo microbiano de los lodos activados está formado por una enorme familia de microorganismos, entre los que se incluyen bacterias, hongos, protozoos, micrometazoos, etc. La reposición continua de contaminantes en las aguas residuales es una de las condiciones importantes para mantener la estabilidad de cada hogar.
El número de bacterias por mililitro de lodo activado es de aproximadamente 107-108, que es el componente central del lodo. Después de las pruebas, las bacterias dominantes en el lodo activado incluyen principalmente Alcaligenes, Bacillus, Flavobacterium, Bacillus animalis, Pseudomonas, Comomonas, etc. Estas bacterias tienen altas tasas de proliferación y adaptabilidad ambiental, pueden estabilizar rápidamente los contaminantes orgánicos en las aguas residuales y tienen buenas propiedades de autofloculación y sedimentación. Estas bacterias crecen rápidamente antes de que se forme lodo activado y luego las micelas bacterianas se componen de cuerpos bacterianos, el moco secretado por las bacterias. Este tipo de moco se secreta en grandes cantidades durante el período de crecimiento vigoroso de las bacterias y también tiene un fuerte efecto de cohesión, condensando aún más más bacterias. Por tanto, también juegan un papel importante en la formación de lodos activados.
Los protozoos del lodo activado pueden purificar aún más la calidad del agua. Los protozoos se alimentan principalmente de bacterias, por lo que su tipo y cantidad están determinados por las bacterias del lodo activado. Al principio la calidad del agua era mala, con lombrices carnívoras. A medida que cambia la calidad del agua, también cambia el número de especies bacterianas y aparecen uno tras otro ciliados, paramecios y campanillas. Los protozoos se observan fácilmente al microscopio. Los científicos pueden juzgar la calidad del agua observando y registrando los protozoos correspondientes en diversas calidades de agua. Esto también se denomina función indicadora de los protozoos. Además, algunos protozoos con capacidad de fijación o estructuras fijas (como los retoños) pueden adherirse a los flóculos de lodos activados. Estos protozoos pueden secretar moco, dándoles a los flóculos de lodo mejores propiedades de coagulación y sedimentación.
Los metazoos incluyen rotíferos, nematodos o algunos pequeños insectos acuáticos que se alimentan de protozoos. Los metazoos rara vez aparecen en los lodos activados y solo aparecerán cuando la calidad del agua es excelente, por lo que su apariencia indica que la calidad del agua es muy estable y buena.
Además de las especies microbianas mencionadas anteriormente, el ecosistema de lodos activados también puede contener microorganismos patógenos como virus, rickettsias, clamidia, micoplasmas y espiroquetas. por lo tanto. El agua tratada debe desinfectarse antes de su vertido.
Un futuro prometedor
Las investigaciones sobre el proceso de lodos activados se remontan a finales de 2019. En 1882, Angus llevó a cabo un experimento soplando aire en las aguas residuales y comenzó un intento preliminar de tratar las aguas residuales con aireación. En 1912, Clark realizó una investigación intermitente sobre la purificación microbiana de las aguas residuales y la aireación en la Estación Experimental Lawrence en Massachusetts, EE. UU. En 1914, la planta de tratamiento de aguas residuales de Durham en Manchester, Inglaterra, recuperó lodos floculentos y los devolvió a la zona vadosa, logrando un efecto de purificación eficiente. En abril del mismo año, la Asociación Británica de la Industria Química publicó un artículo titulado "Prueba de oxidación de aguas residuales sin filtro", que marcó el nacimiento oficial del método de lodos activados. En 1917 se construyó el primer tanque de aireación de lodos activados productivo en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Manchester, en el Reino Unido. En 1923, China también construyó su primera planta de tratamiento de lodos activados, la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales del Distrito Norte, en Shanghai.
Como método de tratamiento biológico, el lodo activado tiene las ventajas de una buena calidad del efluente, economía y baja contaminación en comparación con los métodos de tratamiento físico y químico. Por lo tanto, ha sido ampliamente utilizado en todo el mundo desde su nacimiento. solicitud.
En la actualidad, la mayoría de los métodos de lodos activados utilizados en el tratamiento de aguas residuales en el mundo han sido mejorados y renombrados, pero la esencia sigue siendo el método de lodos activados con el tratamiento biológico como núcleo. Durante el tratamiento, naturalmente encontraremos aguas residuales en muchas condiciones extremas, como frío en el norte, calor en el sur, aguas residuales de petróleo pesado, aguas residuales de coquización, aguas residuales de fertilizantes a 0-80 °C, aguas residuales de glutamato monosódico con alta salinidad y otras aguas residuales ácidas. aguas residuales, aguas residuales sexuales alcalinas, aguas residuales orgánicas con alto contenido de sal. Los microorganismos del lodo activado utilizado para tratarlos deben tener una gran adaptabilidad ambiental. Por lo tanto, muchos microorganismos que viven en ambientes extremos han atraído gran atención e interés desde la década de 1970. Hasta la fecha, se ha descubierto que los microorganismos que sobreviven en condiciones ambientales extremas incluyen metanógenos anaeróbicos obligados, termófilos extremos, acidófilos extremos, alcalófilos extremos y halófilos extremos.
Sin embargo, estos no pueden satisfacer plenamente las necesidades de la tecnología de tratamiento de aguas residuales. Además del descubrimiento continuo, también necesitamos utilizar altas tecnologías, como la ingeniería genética, para desarrollar microorganismos que puedan sobrevivir en diversos entornos extremos y aumentar su eficiencia cien veces o más. Se trata de un área con mucho camino por recorrer pero amplias perspectivas. Su desarrollo supondrá sin duda grandes avances en el proceso de lodos activados e incluso en todo el campo de la biotecnología.