¿Qué es el proceso AAO?

El Proceso AAO (anaeróbico-anóxico-oxico) Es una tecnología avanzada de tratamiento biológico ampliamente utilizada en plantas de tratamiento de aguas residuales, principalmente para eliminar la materia orgánica y nutrientes como el nitrógeno y el fósforo de las aguas residuales. La eficiencia del tratamiento generalmente alcanza: BOD₅ Y SS a Mg, nitrógeno total por encima de 70%, y fósforo alrededor de 90%.

• Anaeróbico se refiere a condiciones estrictamente libres de oxígeno, incluidas las sustancias oxidantes, (DO <0,2 mg/L);
• Anóxico se refiere a la falta de oxígeno molecular, pero pueden estar presentes sustancias oxidantes (DO ≤ 0,5 mg/L);
• Aeróbico se refiere a suficiente oxígeno disponible para los microorganismos aeróbicos, (DO, 2-4 mg/L).

Primero, las aguas residuales ingresan a la zona anaeróbica desde el tanque de sedimentación primario, donde se mezclan completamente con el lodo de retorno. Después de un cierto período (1–2 h) de descomposición anaeróbica, se elimina parte de la DBO. A través del proceso de desnitrificación, algunos compuestos que contienen nitrógeno se convierten en N₂ Y liberado. Los microorganismos que acumulan fosfato (como los organismos que acumulan fosfato) en el lodo de retorno liberan fósforo para cumplir con los requisitos de fósforo de las bacterias.

Luego, las aguas residuales fluyen hacia el tanque anóxico, donde las bacterias desnitrificantes utilizan la materia orgánica no descompuesta que contiene carbono en las aguas residuales como fuente de carbono para reducir el NO₂^-- Y no₃^--, Que se devuelven desde el tanque aeróbico a través de la circulación interna, a N₂ Y liberarlo.

A continuación, las aguas residuales fluyen hacia el tanque aeróbico, donde NH₄-N en el agua se somete a nitrificación para formar nitrito y nitrato. Mientras tanto, la materia orgánica en el agua se oxida y se descompone para proporcionar energía para los microorganismos que acumulan fósforo. Estos microorganismos absorben el fósforo del agua, que entra en su estructura celular y se acumula dentro de ellos. Después de la sedimentación y separación, el lodo rico en fósforo se descarga del sistema.

El proceso general AAO incluye cuatro partes: pretratamiento primario, tratamiento biológico secundario, tratamiento avanzado terciario y tratamiento de lodos. Las estructuras específicas son las siguientes:

• Pretratamiento primario
  • Tanque de sedimentación primario: el tanque de sedimentación primario realiza la separación sólido-líquido para eliminar partículas sólidas suspendidas más grandes de las aguas residuales, reducir la carga orgánica en el tratamiento biológico y mejorar la actividad de los microorganismos en el lodo activado.
• Tratamiento biológico secundario
  • Sistema AAO: elimina principalmente el nitrógeno, el fósforo y los contaminantes orgánicos en estados coloidales y disueltos de las aguas residuales.
  • Tanque de sedimentación secundaria: separa el lodo, clarifica y concentra el licor mezclado y recicla el lodo activado.
• Tratamiento Terciario Avanzado
  • Tanque de desinfección: El efluente del tanque de sedimentación secundaria fluye hacia el tanque de desinfección para la desinfección, asegurando que la calidad del efluente cumpla con las normas sanitarias para la descarga compatible.
• Tratamiento de lodos
  • Tanque de almacenamiento de lodos: el lodo descargado del tanque de sedimentación secundario se transfiere periódicamente al tanque de almacenamiento de lodos para la concentración de lodos y la digestión aeróbica.
  • Prensa de filtro: La prensa de filtro de lodo se utiliza para separar eficazmente el agua de los sólidos en el lodo, reduciendo el volumen de lodo.

El proceso AAO es un método de tratamiento biológico comúnmente utilizado en el tratamiento de aguas residuales, principalmente para la eliminación simultánea de nitrógeno y fósforo del agua.

Desnitrificación:

La eliminación biológica de nitrógeno se refiere al proceso en el que el nitrógeno orgánico y el nitrógeno amoniacal en las aguas residuales se convierten en gas nitrógeno a través de la amonificación, nitrificación y desnitrificación bajo la acción combinada de microorganismos.

• Amonificación: La materia orgánica que contiene nitrógeno se convierte en NH₄⁺ Bajo la acción de bacterias amonificantes.
• Nitrificación: En condiciones aeróbicas, los microorganismos autótrofos utilizan nitrógeno inorgánico como fuente de nitrógeno para convertir NH₄⁺ En el no₂^_Que luego se oxida a NO₃^_.
• Proceso de desnitrificación: En condiciones anóxicas, las bacterias desnitrificantes reducen el nitrógeno nitrito y el nitrógeno nitrato a nitrógeno gaseoso (N)₂).

Proceso de amonificación

Proceso de nitrificación y desnitrificación

Principio de eliminación de fósforo

La eliminación biológica de fósforo utiliza organismos acumuladores de fosfato (PAO) que liberan fósforo en condiciones anaeróbicas y absorben fósforo en exceso de sus necesidades fisiológicas en condiciones aeróbicas. El fósforo se almacena en las células en una forma polimérica, formando lodo de alto contenido de fósforo, que luego se elimina del sistema, logrando la eliminación de fósforo de las aguas residuales.

• ¿Qué es el retorno de lodo?

  El lodo de retorno es un tipo de lodo activado que se separa de la sedimentación secundaria (o zona de sedimentación) y se devuelve al tanque anaeróbico.

• ¿Por qué es necesario el retorno de lodos?

  En un sistema bioquímico normal, es esencial asegurar la estabilidad del volumen de lodo para mantener el funcionamiento normal del sistema. La tasa de reproducción de bacterias en el sistema es mucho menor que la cantidad de aguas residuales eliminadas, por lo que para garantizar la estabilidad del sistema bioquímico, se debe devolver el lodo.

• ¿Cómo se determina la cantidad de lodo de retorno?

  Para determinar la cantidad de lodo de retorno, primero se debe determinar la relación de reciclaje de lodo. La relación de reciclado de lodo es la relación entre el caudal de lodo de retorno en el tanque de lodo y el caudal de afluente. Hay dos métodos para calcularlo, como se muestra a continuación:

  
  • R: relación de reciclaje de lodos, %;
  • X_R: Concentración de lodo de retorno, mg/L.
  • X: concentración de lodo activado en el tanque de aireación líquido mezclado, mg/L;
  
  • SSV——Concentración de lodo en el efluente del tanque de sedimentación secundario (expresada en porcentaje)
  • La cantidad de lodo de retorno puede determinarse basándose en el caudal de afluente y la relación de reciclado de lodo. La fórmula es:
  
  • Q_R—— Volumen de lodo de retorno, m³/H
  • R——Relación de reciclaje de lodo, %;
  • Q——Caudal de aguas residuales, m³/H.

  Por ejemplo, si el caudal de aguas residuales es de 300 m³/H y la relación de reciclaje de lodo se calcula para ser 70%, entonces el volumen de lodo de retorno es: 300×70% = 210m ³/H

• ¿Qué es el Nitrato Recycle?

  El reciclaje de nitrato se refiere al proceso de devolver el licor mezclado del tanque aeróbico al tanque anóxico para aumentar la concentración de nitrógeno de nitrato en el tanque anóxico, promoviendo así la reacción de desnitrificación. Tiene poca relación con la eliminación de fósforo.

• ¿Qué impacto tiene la relación de reciclaje de nitrato en la AAO?

  La relación de reciclaje de nitrato se refiere a la relación del caudal de reciclaje de licor mezclado al caudal de afluente, normalmente indicado como r. La relación de reciclado de nitrato r determina directamente la eficiencia de desnitrificación. Para un sistema de eliminación de nitrógeno biológico dado, existe una relación de reciclado interna óptima a la que se maximiza la eficiencia de desnitrificación.

  Suponiendo que la eficiencia de nitrificación biológica y la eficiencia de desnitrificación son 100%, lo que significa que todo TKN se nitrifica en nitrógeno de nitrato, y todo el nitrógeno de nitrato reciclado a la zona anóxica se desnitrifica a N₂, La eficiencia de desnitrificación EDN en este punto es:

  
  • R—Relación de reciclaje de lodos, %;
  • R—relación de reciclaje de nitrato, %.

  Por ejemplo: si la relación de reciclaje de lodo es 70% y la relación de reciclaje de nitrato es 400%, entonces la eficiencia de eliminación de amoníaco es: (400% + 70%)(1 + 400% + 70%)= 82,5%

• F/M (carga orgánica de lodo) y SRT (tiempo de retención de lodo)

  El proceso AAO es una operación flexible que puede centrarse en la eliminación de desnitrificación, o eliminación de fósforo, o ambos. Si se requieren tanto la desnitrificación como la eliminación de fósforo, F/M generalmente se controla a 0.1–0.18k DBO₅ /(Kg MPVSS • d), y la TRS generalmente deben controlarse a los 8–15 días.

• Tiempo de retención hidráulica (HRT)

  El tiempo de retención hidráulica está relacionado con factores como la concentración del influente y la temperatura. La HRT en la zona anaeróbica es generalmente 1–2 horas; la HRT en la zona anóxica es 1,5–2 horas; la HRT en la zona aeróbica debe ser generalmente de 6 horas. El tiempo de retención hidráulica excesivo o insuficiente afectará el proceso.

• Proporción de reciclaje

  La relación de recirculación interna r es generalmente Ta, dependiendo de la concentración de TKN influente y de la eficiencia de desnitrificación requerida. La relación de reciclado externo R está generalmente en el intervalo de Rh. Para garantizar que la desnitrificación y la liberación de fósforo secundario no se produzcan en el tanque de sedimentación secundario, R debe minimizarse para evitar devolver demasiado NO-N a la zona anaeróbica, lo que interferiría con la liberación de fósforo y reduciría la eficiencia de eliminación de fósforo.

• Oxígeno disuelto (DO)

  La DO en la zona anaeróbica debe controlarse por debajo de 0,2 mg/L, en la zona anóxica por debajo de 0,5 mg/L, y en la zona aeróbica 2–3 mg/L.

• COD/TKN y COD/TP

  Para la eliminación biológica de nitrógeno, la DQO/TKN debe ser superior a 4,0, mientras que la eliminación biológica de fósforo requiere DQO/TP superior a 20. Si el valor de DQO/TKN es bajo, se debe agregar metanol como fuente de nutrientes; si el valor de DQO/TP es bajo, se debe agregar ácido acético u otros ácidos grasos inferiores.

• PH y alcalinidad

  En el sistema biológico de eliminación de fósforo y nitrógeno AAO, el pH del licor mixto de lodo debe controlarse por encima de 7,0. Si el pH es inferior a 6,5, se puede aumentar la alcalinidad.

• Temperatura

  Cuanto mayor sea la temperatura, más favorable será para la eliminación biológica de nitrógeno. Cuando la temperatura está por debajo de 15 °C, la eficiencia de la eliminación biológica de nitrógeno disminuirá significativamente. Por el contrario, las temperaturas más bajas son beneficiosas para la eliminación de fósforo.

• Toxinas y sustancias inhibidoras

  Cuando ciertos iones de metales pesados, aniones complejos y algo de materia orgánica ingresan al sistema de tratamiento de agua, si exceden una cierta concentración, pueden causar toxicidad de lodo activado, inhibiendo la actividad de ciertos microorganismos.

Ventajas:

• La combinación orgánica de condiciones anaeróbicas, anóxicas y aeróbicas con diferentes comunidades microbianas puede eliminar la materia orgánica y lograr la eliminación de nitrógeno y fósforo.
• El flujo del proceso es simple y el tiempo total de retención hidráulica es corto.
• Bajo la operación alterna de condiciones anaerobias-anóxico-aerobias, las bacterias filamentosas no proliferarán excesivamente, y el SVI es generalmente menos de 100, previniendo el abultamiento del lodo.
• El lodo tiene buenas propiedades de sedimentación.

Desventajas:

• El contenido de fósforo en el lodo es alto, generalmente por encima de 2,5%, por lo que la eliminación de fósforo se logra principalmente a través de la descarga de lodo. Sin embargo, debido al crecimiento limitado de lodo, es difícil mejorar aún más la eficiencia de eliminación de fósforo.
• El efecto de desnitrificación también es difícil de mejorar aún más, con la velocidad de circulación interna generalmente limitada a 2Q, y no debe ser demasiado alta.
• El efluente tradicional del proceso AAO solo puede cumplir con el estándar de Clase B.

Para hacer que el sistema de tratamiento de agua tenga una alta eficiencia de desnitrificación, efectos significativos de ahorro de energía y reducción del consumo, mayor resistencia a la carga de choque y menor rendimiento de lodo, se mejora el proceso tradicional AAO. Los métodos comunes de mejora son los siguientes:

• Proceso AAO invertido multipunto
• Reactor pre-anóxico + proceso AAO
• Proceso de UCT

Aeróbico y anóxico doble proceso de reciclaje interno