O que é o Processo AAO?

O Processo AAO (Anaeróbio-Anoxico-Óxico) É uma tecnologia avançada do tratamento biológico amplamente utilizada em estações de tratamento de águas residuais, primeiramente removendo a matéria orgânica e os nutrientes tais como o nitrogênio e o fósforo das águas residuais. A eficiência do tratamento alcança geralmente: BOD₅ E SS em 90%–95%, nitrogênio total acima de 70% e fósforo em torno de 90%.

• Anaeróbio refere-se a condições estritamente livres de oxigênio, incluindo substâncias oxidantes, (DO <0,2 mg/L);
• Anoxic refere-se à falta de oxigênio molecular, mas substâncias oxidantes podem estar presentes, (DO ≤ 0,5 mg/L);
• Aeróbico refere-se ao oxigênio suficiente disponível para microorganismos aeróbicos, (DO, 2-4 mg/L).

Primeiro, as águas residuais entram na zona anaeróbica do tanque de sedimentação primário, onde se misturam totalmente com o lodo de retorno. Após um certo período (1–2 h) de decomposição anaeróbia, parte da CBO é removida. Através do processo de desnitrificação, alguns compostos contendo nitrogênio são convertidos em N₂ E liberado. Microrganismos acumuladores de fosfato (como organismos acumuladores de fosfato) no lodo de retorno liberam fósforo para atender aos requisitos de fósforo das bactérias.

Em seguida, as águas residuais fluem para o tanque anóxico, onde as bactérias desnitrificantes usam a matéria orgânica contendo carbono indecomposto nas águas residuais como fonte de carbono para reduzir o NO₂^- E NÃO₃^-, Que são retornados do tanque aeróbio através da circulação interna, a N₂ E liberá-lo.

Em seguida, as águas residuais fluem para o tanque aeróbico, onde NH₄-N na água sofre nitrificação para formar nitrito e nitrato. Enquanto isso, a matéria orgânica na água é oxidada e decomposta para fornecer energia para microorganismos que acumulam fósforo. Esses microrganismos absorvem o fósforo da água, que entra em sua estrutura celular e se acumula dentro deles. Após a sedimentação e separação, o lodo rico em fósforo é descarregado do sistema.

O processo geral da AAO inclui quatro partes: pré-tratamento primário, tratamento biológico secundário, tratamento avançado terciário e tratamento de lodo. As estruturas específicas são as seguintes:

• Pré-tratamento primário
  • Tanque de sedimentação primário: O tanque de sedimentação primário realiza a separação sólido-líquido para remover partículas suspensas sólidas maiores das águas residuais, reduzir a carga orgânica no tratamento biológico e aumentar a atividade de microorganismos no lodo ativado.
• Tratamento biológico secundário
  • Sistema AAO: Remove principalmente nitrogênio, fósforo e poluentes orgânicos em estados coloidais e dissolvidos de águas residuais.
  • Tanque de sedimentação Secundária: Separa a lama, clarifica e concentra o licor misto e recicla o lodo ativado.
• Tratamento Avançado Terciário
  • Tanque de desinfecção: O efluente do tanque de sedimentação secundário flui para o tanque de desinfecção para desinfecção, garantindo que a qualidade do efluente atenda aos padrões sanitários para descarga compatível.
• Tratamento do lodo
  • Tanque de armazenamento: O lodo descarregado do tanque de sedimentação secundário é periodicamente transferido para o tanque de armazenamento de lodo para concentração e digestão aeróbica.
  • Filtro prensa: O filtro prensa de lodo é usado para separar efetivamente a água dos sólidos no lodo, reduzindo o volume de lodo.

O processo AAO é um método de tratamento biológico comumente usado no tratamento de águas residuais, principalmente para a remoção simultânea de nitrogênio e fósforo da água.

Desnitrificação:

A remoção biológica de nitrogênio refere-se ao processo em que o nitrogênio orgânico e o nitrogênio amoniacal nas águas residuais são convertidos em gás nitrogênio através de amonificação, nitrificação e desnitrificação sob a ação combinada de microorganismos.

• Amonificação: A matéria orgânica contendo nitrogênio é convertida em NH₄⁺ Sob a ação de bactérias amonificantes.
• Nitrificação: Em condições aeróbicas, microorganismos autotróficos usam nitrogênio inorgânico como fonte de nitrogênio para converter NH₄⁺ Em NO₂^_, Que é oxidado então a NO₃^_-A.
• Processo desnitrificação: Sob condições anóxicas, as bactérias desnitrificantes reduzem o nitrogênio nitrito e o nitrogênio nitrato a nitrogênio gasoso (N₂).

Processo Amonificação

Nitrificação e desnitrificação Processo

Princípio da remoção do fósforo

A remoção biológica do fósforo utiliza organismos acumuladores de fosfato (PAOs) que liberam fósforo sob condições anaeróbicas e absorvem fósforo além de suas necessidades fisiológicas sob condições aeróbicas. O fósforo é armazenado nas células em uma forma polimérica, formando lodo de alto teor de fósforo, que é então removido do sistema, alcançando a remoção de fósforo das águas residuais.

• O que é o Return Sludge?

  O lodo de retorno é um tipo de lodo ativado que é separado da sedimentação secundária (ou zona de sedimentação) e retornado ao tanque anaeróbico.

• Por que o retorno do lodo é necessário?

  Em um sistema bioquímico normal, é essencial garantir a estabilidade do volume de lodo para manter o funcionamento normal do sistema. A taxa de reprodução de bactérias no sistema é muito menor do que a quantidade de águas residuais removidas, de modo a garantir a estabilidade do sistema bioquímico, o lodo deve ser devolvido.

• Como A Quantidade De Lodo De Retorno É Determinada?

  Para determinar a quantidade de lodo de retorno, a taxa de reciclagem do lodo deve primeiro ser determinada. A taxa de reciclagem do lodo é a relação entre o caudal do lodo de retorno no tanque do lodo e o caudal influente. Existem dois métodos para calculá-lo, como mostrado abaixo:

  
  • R: A lama recicla a relação, %;
  • X_R: Concentração do lodo do retorno, mg/L.
  • X: Concentração do lodo ativado no líquido misturado do tanque de aeração, mg/L;
  
  • SSV——Sludge concentração no efluente do tanque de sedimentação secundária (expressa em percentagem)
  • A quantidade de lodo de retorno pode ser determinada com base na vazão afluente e na taxa de reciclagem do lodo. A fórmula é:
  
  • Q_R—— Retorne o volume do lodo, m³/H
  • R——Sludge reciclar relação, %;
  • Caudal do Q——Wastewater, m³-H.

  Por exemplo, se o caudal das águas residuais for 300 m³/H e o lodo reciclam a relação é calculado para ser 70%, a seguir o volume do lodo do retorno é: 300×70% = 210m ³/H

• O que é a reciclagem do nitrato?

  Reciclagem de nitrato refere-se ao processo de retorno do licor misto do tanque aeróbico para o tanque anóxico para aumentar a concentração de nitrogênio nitrato no tanque anóxico, promovendo assim a reação de desnitrificação. Tem pouca relação com a remoção do fósforo.

• Qual o impacto da taxa de reciclagem de nitratos na AAO?

  A taxa de reciclagem do nitrato refere-se à relação entre a taxa de fluxo de reciclagem do licor misto e a taxa de fluxo afluente, geralmente denotada como r. A taxa de reciclagem do nitrato r determina diretamente a eficiência da desnitrificação. Para um determinado sistema biológico de remoção de nitrogênio, existe uma taxa de reciclagem interna ideal na qual a eficiência da desnitrificação é maximizada.

  Supondo que a eficiência biológica da nitrificação e a eficiência da desnitrificação sejam 100%, significando que todo o TKN é nitrificado no nitrogênio do nitrato, e todo o nitrogênio do nitrato reciclado à zona anóxica é denitrificado a N₂, A eficiência de desnitrificação EDN neste ponto é:

  
  • R—A lama recicla a relação, %;
  • R—Nitrato reciclar relação, %.

  Por exemplo: Se a taxa de reciclagem do lodo for 70% e a taxa de reciclagem do nitrato for 400%, a eficiência de remoção de amônia será: (400% + 70%)(1 + 400% + 70%)= 82.5%

• F/M (Lodo Orgânico) e SRT (Tempo de Retenção)

  O processo AAO é uma operação flexível que pode se concentrar na remoção de desnitrificação, remoção de fósforo ou ambos. Se a desnitrificação e a remoção do fósforo são exigidas, F/M são controladas geralmente em 0.1–0.18k DBO₅ /(Kg MLVSS • d), e SRT devem geralmente ser controlados em 8–15 dias.

• Hidráulica Retenção Tempo (HRT)

  O tempo de retenção hidráulica está relacionado a fatores como concentração influente e temperatura. A TRH na zona anaeróbia é geralmente de 1–2 horas; a TRH na zona anóxica é de 1,5–2 horas; a TRH na zona aeróbia geralmente deve ser de 6 horas. Tempo de retenção hidráulico excessivo ou insuficiente afetará o processo.

• Relação Reciclagem

  A taxa de reciclagem interna r é geralmente 200%–500%, dependendo da concentração TKN afluente e da eficiência de desnitrificação necessária. A taxa de reciclagem externa R está geralmente na faixa de 50%–100%. Para garantir que a desnitrificação e a libertação secundária de fósforo não ocorrem no tanque de sedimentação secundária, R deve ser minimizado para evitar trazer demasiado NO3-N de volta à zona anaeróbia, o que interferiria com a libertação de fósforo e reduziria a eficiência de remoção do fósforo.

• Oxigênio dissolvido (DO)

  O DO na zona anaeróbica deve ser controlado abaixo de 0,2 mg/L, na zona anóxica abaixo de 0,5 mg/L e na zona aeróbica 2–3 mg/L.

• CQO/TKN e CQO/TP

  Para a remoção biológica do azoto, a CQO/TKN deve ser superior a 4,0, enquanto a remoção biológica do fósforo requer CQO/TP superior a 20. Se o valor de CQO/TKN for baixo, deve ser adicionado metanol como fonte nutritiva; se o valor de CQO/TP for baixo, devem ser adicionados ácido acético ou outros ácidos gordos inferiores.

• PH e alcalinidade

  No sistema biológico de remoção de fósforo e nitrogênio da AAO, o pH do licor misturado deve ser controlado acima de 7,0. Se o pH for inferior a 6,5, a alcalinidade pode ser aumentada.

• Temperatura

  Quanto maior a temperatura, mais favorável é para a remoção biológica de nitrogênio. Quando a temperatura é inferior a 15 °C, a eficiência da remoção biológica do nitrogênio diminuirá significativamente. Por outro lado, temperaturas mais baixas são benéficas para a remoção do fósforo.

• Toxinas e substâncias inibitórias

  Quando certos íons de metais pesados, ânions complexos e alguma matéria orgânica entram no sistema de tratamento de água, se excederem uma certa concentração, podem causar toxicidade de lodo ativado, inibindo a atividade de certos microorganismos.

Vantagens:

• A combinação orgânica de condições anaeróbicas, anóxicas e aeróbicas com diferentes comunidades microbianas pode remover matéria orgânica e obter a remoção de nitrogênio e fósforo.
• O fluxo do processo é simples e o tempo total de retenção hidráulica é curto.
• Sob a operação alternada de condições anaeróbicas-anóxicas-aeróbicas, as bactérias filamentosas não proliferam excessivamente e o SVI geralmente é inferior a 100, evitando o volume de lodo.
• O lodo tem boas propriedades decantadoras.

Desvantagens:

• O índice do fósforo na lama é alto, geralmente acima 2.5%, assim que a remoção do fósforo é conseguida principalmente com a descarga da lama. No entanto, devido ao crescimento limitado de lodo, é difícil melhorar ainda mais a eficiência de remoção de fósforo.
• O efeito de desnitrificação também é difícil de melhorar, com a taxa de circulação interna geralmente limitada a 2Q e não deve ser muito alta.
• O efluente tradicional do processo AAO só pode atender ao padrão Classe B.

Para que o sistema de tratamento de água tenha alta eficiência de desnitrificação, efeitos significativos de economia de energia e redução de consumo, maior resistência à carga de choque e menor rendimento de lodo, o processo AAO tradicional é melhorado. Os métodos comuns de melhoria são os seguintes:

• Processo AAO invertido multi-ponto
• Reator pré-anóxico + processo AAO
• Processo UCT

Aeróbica e anóxica dupla reciclagem interna processo