Como empresa de control de la contaminación, la tarea más importante de una planta de tratamiento de aguas residuales es garantizar que el efluente cumpla con las normas. Sin embargo, las normas de vertido cada vez más estrictas y la agresividad de los inspectores de protección ambiental han ejercido una gran presión operativa sobre la planta. Cada vez resulta más difícil evacuar el agua.
Según la observación del autor, la causa directa de la dificultad para alcanzar el estándar de descarga de agua es que, en general, existen tres círculos viciosos en las plantas de tratamiento de aguas residuales de mi país.
El primero es el círculo vicioso de baja actividad de lodos (MLVSS/MLSS) y alta concentración de lodos; el segundo es el círculo vicioso de que cuanto mayor sea la cantidad de productos químicos para la eliminación de fósforo utilizados, mayor será la producción de lodos; el tercero es la sobrecarga de la planta de tratamiento de aguas residuales a largo plazo, los equipos no se pueden reacondicionar, funcionan con enfermedades durante todo el año, lo que lleva a un círculo vicioso de reducción de la capacidad de tratamiento de aguas residuales.
#1
El círculo vicioso de baja actividad de lodos y alta concentración de lodos
El profesor Wang Hongchen ha realizado una investigación en 467 plantas de tratamiento de aguas residuales. Analicemos los datos de actividad y concentración de lodos: entre estas 467 plantas de tratamiento de aguas residuales, el 61% tiene una relación MLVSS/MLSS inferior a 0,5, y alrededor del 30% tiene una relación MLVSS/MLSS inferior a 0,4.
La concentración de lodos en 2/3 de las plantas de tratamiento de aguas residuales supera los 4000 mg/L, en 1/3 de las plantas de tratamiento de aguas residuales supera los 6000 mg/L, y en 20 plantas de tratamiento de aguas residuales supera los 10000 mg/L.
¿Cuáles son las consecuencias de las condiciones anteriores (baja actividad de lodos, alta concentración de lodos)? Si bien hemos visto muchos artículos técnicos que analizan la realidad, en términos sencillos, existe una consecuencia: el caudal de agua excede el estándar.
Esto puede explicarse desde dos perspectivas. Por un lado, cuando la concentración de lodos es alta, para evitar su sedimentación, es necesario aumentar la aireación. Un mayor nivel de aireación no solo incrementa el consumo de energía, sino también la actividad biológica. El aumento del oxígeno disuelto consume la fuente de carbono necesaria para la desnitrificación, lo que afecta directamente a la desnitrificación y a la eliminación de fósforo del sistema biológico, resultando en un exceso de N y P.
Por otro lado, la alta concentración de lodo hace que la interfase lodo-agua se eleve, y el lodo se pierde fácilmente con el efluente del tanque de sedimentación secundario, lo que puede bloquear la unidad de tratamiento avanzado o provocar que la DQO y los SS del efluente superen el estándar.
Tras hablar de las consecuencias, hablemos de por qué la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales tienen el problema de la baja actividad de los lodos y la alta concentración de los mismos.
De hecho, la alta concentración de lodos se debe a su baja actividad. Para mejorar la eficacia del tratamiento, es necesario aumentar la concentración de lodos. Esta baja actividad se debe a que el agua de entrada contiene una gran cantidad de escoria, que se acumula gradualmente en la unidad de tratamiento biológico, afectando la actividad de los microorganismos.
El agua de entrada contiene mucha escoria y arena. Esto se debe, por un lado, a que la rejilla tiene un efecto de retención muy deficiente y, por otro, a que más del 90 % de las plantas de tratamiento de aguas residuales de mi país no cuentan con tanques de sedimentación primaria.
Algunos se preguntarán: ¿por qué no construir un tanque de sedimentación primaria? Esto tiene que ver con la red de tuberías. En mi país, existen problemas como conexiones incorrectas, conexiones mixtas y conexiones faltantes en la red de tuberías. Como resultado, la calidad del agua de entrada a las plantas de tratamiento de aguas residuales generalmente presenta tres características: alta concentración de sólidos inorgánicos (ISS), baja DQO y baja relación C/N.
La concentración de sólidos inorgánicos en el agua de entrada es alta, es decir, el contenido de arena es relativamente alto. Originalmente, el tanque de sedimentación primaria podría reducir algunas sustancias inorgánicas, pero debido a que la DQO del agua de entrada es relativamente baja, la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales simplemente no construyen un tanque de sedimentación primaria.
En definitiva, la baja actividad de lodos es consecuencia de la utilización de "plantas pesadas y redes ligeras".
Hemos mencionado que una alta concentración de lodos y una baja actividad provocarán un exceso de N y P en el efluente. Actualmente, la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales recurren a la adición de fuentes de carbono y floculantes inorgánicos. Sin embargo, la adición de grandes cantidades de fuentes de carbono externas incrementará el consumo energético, mientras que la adición de grandes cantidades de floculante generará una gran cantidad de lodos químicos, lo que resultará en un aumento de la concentración de lodos y una mayor reducción de su actividad, creando así un círculo vicioso.
#2
Un círculo vicioso en el que cuanto mayor sea la cantidad de productos químicos utilizados para eliminar el fósforo, mayor será la producción de lodos.
El uso de productos químicos para la eliminación de fósforo ha incrementado la producción de lodos entre un 20% y un 30%, o incluso más.
El problema de los lodos ha sido una gran preocupación para las plantas de tratamiento de aguas residuales durante muchos años, principalmente porque no hay una salida para los lodos, o la salida es inestable.
Esto conlleva la prolongación de la edad del lodo, lo que da lugar al fenómeno del envejecimiento del lodo e incluso a anomalías más graves, como la formación de bultos en el lodo.
El lodo expandido presenta una floculación deficiente. Debido a la pérdida de efluente del tanque de sedimentación secundario, la unidad de tratamiento avanzado se bloquea, la eficacia del tratamiento disminuye y aumenta la cantidad de agua de retrolavado.
El aumento de la cantidad de agua de retrolavado tendrá dos consecuencias: una es la reducción del efecto del tratamiento de la sección bioquímica anterior.
Se devuelve una gran cantidad de agua de retrolavado al tanque de aireación, lo que reduce el tiempo real de retención hidráulica de la estructura y disminuye el efecto del tratamiento secundario;
El segundo objetivo es reducir aún más el efecto de procesamiento de la unidad de procesamiento de profundidad.
Debido a que una gran cantidad de agua de retrolavado debe devolverse al sistema de filtración de tratamiento avanzado, la tasa de filtración aumenta y la capacidad de filtración real se reduce.
El efecto general del tratamiento se ve afectado, lo que puede provocar que el fósforo total y la DQO en el efluente superen los límites permitidos. Para evitarlo, la planta de tratamiento de aguas residuales aumentará el uso de agentes de eliminación de fósforo, lo que a su vez incrementará la cantidad de lodos.
en un círculo vicioso.
#3
El círculo vicioso de sobrecarga a largo plazo de las plantas de tratamiento de aguas residuales y reducción de la capacidad de tratamiento de aguas residuales.
El tratamiento de aguas residuales depende no solo de las personas, sino también de los equipos.
Los equipos de alcantarillado han sido fundamentales en el tratamiento de aguas residuales durante mucho tiempo. Si no se reparan periódicamente, tarde o temprano surgirán problemas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, no es posible repararlos, ya que una vez que fallan, es probable que el caudal de agua supere los límites permitidos. Con el sistema de multas diarias, esto resulta inasumible para muchos.
Entre las 467 plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas encuestadas por el profesor Wang Hongchen, aproximadamente dos tercios tienen tasas de carga hidráulica superiores al 80%, aproximadamente un tercio superiores al 120%, y 5 plantas de tratamiento de aguas residuales superiores al 150%.
Cuando la carga hidráulica supera el 80%, salvo en algunas plantas de tratamiento de aguas residuales de gran tamaño, las plantas de tratamiento convencionales no pueden interrumpir el suministro de agua para mantenimiento, siempre que el efluente cumpla con los estándares. Además, no existe un sistema de reserva de agua para los aireadores, la succión del tanque de sedimentación secundaria ni los rascadores. Los equipos inferiores solo pueden ser reacondicionados o reemplazados por completo cuando se vacían.
Es decir, aproximadamente dos tercios de las plantas de tratamiento de aguas residuales no pueden reparar los equipos sin comprometer la calidad del efluente.
Según la investigación del profesor Wang Hongchen, la vida útil de los aireadores suele ser de 4 a 6 años, pero una cuarta parte de las plantas de tratamiento de aguas residuales no han realizado el mantenimiento de ventilación de los aireadores durante 6 años. El rascador de lodo, que necesita vaciarse y repararse, generalmente no recibe mantenimiento durante todo el año.
El equipo lleva mucho tiempo funcionando con problemas y su capacidad de tratamiento de agua se deteriora progresivamente. Para soportar la presión del agua de salida, no hay forma de detenerlo para realizar mantenimiento. En este círculo vicioso, siempre habrá un sistema de tratamiento de aguas residuales al borde del colapso.
#4
escribe al final
Tras el establecimiento de la protección ambiental como política nacional fundamental de mi país, los campos del control de la contaminación del agua, el gas, los residuos sólidos, el suelo y otros contaminantes se desarrollaron rápidamente, destacando el tratamiento de aguas residuales. Debido a su nivel insuficiente, el funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales se encuentra en una situación precaria, y los problemas de la red de tuberías y los lodos se han convertido en las dos principales deficiencias del sector de tratamiento de aguas residuales de mi país.
Y ahora, es momento de subsanar las deficiencias.
Fecha de publicación: 23 de febrero de 2022
