O que é o Processo AO?

O Processo AO (Processo Anaeróbico-Óxico) é usado principalmente para tratamento de águas residuais e pode efetivamente remover vários poluentes, incluindo matérias orgânicas e nitrogênio. A eficiência do tratamento deste processo alcança geralmente: 70%–90% forBOD₅, 60%–90% para COD, e sobre 70% para o nitrogênio total.

No estágio A do processo AO, bactérias heterotróficas hidrolisam poluentes suspensos, como amido, fibra e carboidratos, bem como matéria orgânica solúvel nas águas residuais, em ácidos orgânicos. Este processo decompõe a matéria orgânica macromolecular em matéria orgânica molecular pequena e converte matérias orgânicas insolúveis em matéria orgânica solúvel. Quando esses produtos hidrolisados entram no tanque aeróbico para tratamento aeróbico, ele pode melhorar a biodegradabilidade e a eficiência de oxigênio das águas residuais; No estágio A, as bactérias heterotróficas amonificam poluentes como proteínas e gorduras, liberando amônia. No estágio O, as bactérias autotróficas oxidam NH₃-N (NH₄⁺) A NÃO₃^- Pela nitrificação. O NÃO₃^- É então devolvido ao tanque A por recirculação, onde é reduzido a nitrogênio molecular (N₂), Completando o ciclo de C, N e O no ecossistema e alcançando o tratamento inofensivo de águas residuais.

Depois que o esgoto é coletado pelo sistema de drenagem, ele entra no poço da tela da estação de tratamento de esgoto. Após ter removido restos particulados, é bombeado pela bomba de elevador ao tanque preliminar da sedimentação para a sedimentação. A água residual flui por gravidade para o tanque de oxidação de contato biológico de nível A, onde sofre acidificação, hidrólise e nitrificação-desnitrificação para reduzir a concentração de matéria orgânica e remover algum nitrogênio amoniacal. Flui então no tanque biológico da oxidação do contato do O-nível para reações bioquímicas aeróbias, onde a maioria dos poluentes orgânicos é degradada com a oxidação biológica e a adsorção. O efluente flui então pela gravidade ao tanque secundário da sedimentação para a separação do sólido-líquido. O sobrenadante do tanque de sedimentação flui para o tanque de desinfecção, onde os comprimidos de cloro são adicionados para dissolver e matar as bactérias nocivas na água, atendendo aos padrões de descarga.

Detritos interceptados pela tela da barra são regularmente carregados em carrinhos e despejados no aterro sanitário. Parte do lodo do tanque de sedimentação secundário é devolvido ao tanque de tratamento biológico de nível A, enquanto o lodo restante é enviado para o poço de lodo para digestão e depois periodicamente extraído e transportado para descarte. O sobrenadante do poço de lamas é devolvido ao tanque de sedimentação primário para tratamento posterior.

Para cálculos relacionados com lamas de retorno e líquidos de digestão, consultar Processo AAO-A.

O processo AO global inclui quatro partes: pré-tratamento primário, tratamento biológico secundário, tratamento avançado terciário e tratamento de lodo. As estruturas específicas e suas funções são as seguintes:

• Pré-tratamento primário
  • Tanque primário de sedimentação: O tanque primário de sedimentação realiza a separação sólido-líquido para remover partículas sólidas suspensas maiores das águas residuais, reduzindo a carga orgânica no tratamento biológico e aumentando a atividade de microorganismos no lodo ativado.
• Tratamento biológico secundário
  • Tanque de tratamento biológico em estágio A: Grande matéria orgânica molecular é hidrolisada em pequena matéria orgânica molecular. Ao mesmo tempo, através da ação de retornar nitrogênio nitrato e bactérias nitrificantes, pode ocorrer nitrificação parcial e desnitrificação, removendo nitrogênio amoniacal.
  • Tanque de tratamento biológico nível O: Este tanque é dividido em duas seções. A primeira seção remove várias substâncias orgânicas das águas residuais, reduzindo significativamente o teor de matéria orgânica nas águas residuais. Na última seção, o nitrogênio amoniacal nas águas residuais é degradado sob condições de oxigênio suficientes, enquanto o valor de COD nas águas residuais também é reduzido a um nível mais baixo, purificando assim as águas residuais.
  • Tanque secundário da sedimentação: Conduz a separação do sólido-líquido para remover o biofilm e a lama suspendida que descascaram fora do tanque bioquímico, desse modo purificando verdadeiramente as águas residuais.
• 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 e seja descarregada em conformidade.
• Tratamento do lodo
  • Tanque de armazenamento de lodo: O lodo do tanque de sedimentação secundário é periodicamente descarregado no tanque de armazenamento de lodo para espessamento e digestão aeróbica.
  • Filtro prensa: O filtro prensa de lodo é usado para separar efetivamente a água dos sólidos no lodo, reduzindo o volume do lodo.

Princípio do processo AO para remoção biológica de nitrogênio amoniacal: O nitrogênio amoniacal nas águas residuais é nitrificado em nitrogênio nitrato por bactérias nitrificantes sob condições oxigenadas (estágio O). Uma grande quantidade de nitrogênio nitrato é recirculada para o estágio A, onde sob condições anóxicas, é reduzida a gás nitrogênio inofensivo por bactérias desnitrificantes anaeróbias facultativas usando matéria orgânica nas águas residuais como doador de elétrons e nitrogênio nitrato como aceitador de elétrons.

A operação do tratamento de águas residuais requer o ajuste razoável de vários parâmetros de controle para garantir a operação normal e eficiente do processo de tratamento. A seguir estão vários fatores que afetam a operação do processo AO:

• Valor do pH

  A escala do pH que um sistema geral do tratamento das águas residuais pode suportar é 6–9. Um valor de pH muito baixo resultará em pequenos flocos coagulados e atividade de protozoários enfraquecida no tratamento biológico; Um valor de pH muito alto resultará em flocos coagulados grosseiros, efluentes turvos, desintegração de lodo ativado e morte de protozoários.

• Relação B/C

  B/C refere-se à biodegradabilidade do afluente do sistema. Para sistemas de lamas ativadas, considera-se geralmente que B/C ≥ 0,3 indica boa biodegradabilidade. Quando biodegradabilidade <0,3, o teor de matéria orgânica nas águas residuais é insuficiente para atender às necessidades de crescimento de microorganismos em tratamento biológico, e nutrientes orgânicos devem ser adicionados às águas residuais.

• Hidráulica Retenção Tempo (HRT)

  A TRH refere-se ao tempo médio de retenção hidráulica, que é o tempo médio que as águas residuais a serem tratadas permanecem no reator. Para o tratamento biológico, a TRH deve atender aos requisitos correspondentes do processo. Caso contrário, se o tempo de retenção hidráulica for insuficiente, a reação bioquímica será incompleta, resultando em um nível de tratamento mais baixo; se o tempo de retenção hidráulica for muito longo, isso levará ao envelhecimento do lodo no sistema.

• Concentração Lamas MLSS e MLVSS

  MLSS é a concentração de lodo ativado, e MLVSS é a concentração de lodo ativado volátil, geralmente representando 55%–75% de MLSS. A concentração de lodo ativado é geralmente controlada a 2000–4000 mg/L. A concentração excessivamente alta da lama conduzirá ao envelhecimento da lama e à resistência de carga de choque reduzida do tanque da reação; A concentração excessivamente baixa da lama fará com que a atividade da lama seja demasiado forte, que não é conducente ao estabelecimento, ou os nutrientes da reação serão insuficientes.

• F/M

  F/M é chamado lodo carga orgânica. O intervalo F/M para o processo AO é 0.1–0.15. Muito baixo geralmente resulta em baixa atividade de lodo e reduzida taxa de remoção de poluentes; Se a relação F/M for muito alta, o excesso de carbono não pode ser metabolizado no tanque de aeração, afetando a reação de nitrificação.

• Tempo De Retenção De Lamas (SRT)

  A idade da lama no processo da desnitrificação é controlada geralmente ao redor 15–20 dias. Se a idade do lodo for muito curta, muitos microrganismos são descarregados do sistema antes que possam se reproduzir, e a falta de microrganismos dominantes com funções específicas não é propícia à degradação de poluentes orgânicos. Por outro lado, se a idade do lodo for muito longa, o lodo envelhecerá, fazendo com que o lodo flutue no tanque de sedimentação secundário e resultando em efluente turvo.

• N/C

  No sistema de desnitrificação, a desnitrificação requer o uso de uma fonte de carbono para remoção de nitrogênio, enquanto a fonte de carbono tem efeito inibitório. Portanto, no sistema de desnitrificação AO, a relação C/N deve estar dentro de uma faixa apropriada para garantir a desnitrificação normal.

• Relação do refluxo

  A razão do refluxo do processo de desnitrificação AO inclui a razão do refluxo interno e a razão do refluxo externo. O refluxo externo, também conhecido como refluxo de lodo, geralmente é controlado dentro da faixa de 30%–70%. O refluxo interno, também conhecido como refluxo líquido nitrificado, envolve o retorno do nitrogênio nitrato produzido pela reação de nitrificação no tanque de aeração ao tanque de desnitrificação para reação de desnitrificação. A relação interna do refluxo é controlada geralmente dentro da escala de 200%–400%.

Vantagens:

• Alta eficiência, este processo tem uma alta eficiência de remoção de matéria orgânica, nitrogênio amoniacal, etc., em águas residuais.
• Processo simples, baixo investimento, e baixos custos operacionais. Este processo usa a matéria orgânica em águas residuais como fonte de carbono para a desnitrificação, eliminando assim a necessidade de fontes de carbono caras adicionais.
• O processo de desnitrificação anóxica possui alta eficiência de degradação de poluentes. Por exemplo, as taxas de remoção de CQO, DBO₅, E nitrogênio na seção anóxica são 67%, 40%, e 60%, respectivamente. As taxas de remoção de fenol e matéria orgânica são 60% e 39%, respectivamente, tornando a reação de desnitrificação um processo de degradação econômico e economizador de energia.
• O processo AO tem uma forte resistência a choques de carga. Quando a qualidade influente flutua muito ou a concentração de poluentes é alta, esse processo ainda pode manter a operação normal, tornando a operação e o gerenciamento muito simples.

Desvantagens:

• Devido à ausência de um sistema independente de retorno de lodo, é difícil cultivar lodo com funções únicas, resultando em uma baixa taxa de degradação de substâncias refratárias.
• Para melhorar a eficiência de remoção do nitrogênio, a taxa de circulação interna deve ser aumentada, aumentando assim os custos operacionais. Além disso, o líquido de circulação interna vem do tanque de aeração e contém uma certa quantidade de DO, dificultando a seção A manter um estado anaeróbico ideal, afetando o efeito de desnitrificação e dificultando a obtenção de uma taxa de remoção de nitrogênio de 90%.
• O cultivo e a utilização de lodo ativado consomem uma grande quantidade de energia e recursos e, ao mesmo tempo, geram uma quantidade significativa de lodo em excesso que precisa ser tratada adequadamente.
• O processo tem relativamente pouca adaptabilidade à qualidade e quantidade da água e é facilmente afetado por cargas de choque.
• O processo de aeração e suprimento de oxigênio do processo AO gera uma certa quantidade de ruído e odor, o que requer tratamento e proteção adequados.