PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS

Transcripción

1 PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS 1. FUNCIONAMIENTO NORMAL? 2. PROBLEMAS HIDRÁULICAS 3. EFLUENTE TURBIO (SIN PRESENCIA DE FLÓCULOS) 4. PRESENCIA DE SS EN EL EFLUENTE (FLOTANTES) 5. PRESENCIA DE SS EN EL EFLUENTE (BULKING) 6. LA PROBLEMÁTICA DE LOS ARI

2 PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS 1. FUNCIONAMIENTO NORMAL?

3 1. Funcionamiento normal? Los dos fases y los dos etapas El proceso de los lodos Activados es un proceso biológicos que incluye dos fases (asimilación y aglomeración) y dos etapas (aireación y sedimentación) Hay que tener en cuenta las condiciones físicas que influencien la actividad de las bacterias y la aptitud de la biomasa a separarse del agua depurada

4 1. Funcionamiento normal? Lo que es observado en caso de buen funcionamiento Una agua clara, sin sólidos suspendidos ni flotantes en la superficie del sedimentador Una buena sedimentación de la biomasa en la probeta de 1 litro

5 1. Funcionamiento normal? Las problemas a través el VC 30 Las disfunciones del tratamiento biológico pueden caracterizarse con una simple prueba de decantación de la biomasa, lo que no excluye la observación visual ni la confirmación con las pruebas o análisis disponibles. Pero en primer lugar: Cuáles son los puntos importantes para un buen funcionamiento de los Lodos Activados?

6 1. Funcionamiento normal? Pruebas o análisis para controlar el proceso

7 1. Funcionamiento normal? Valores de referencias para la biomasa

8 1. Funcionamiento normal? Referencias para la aireación y la calidad del efluente

9 1. Funcionamiento normal? La referencia para el suministro en oxígeno es el punto critico des grafico NH4-NO3 El suministro optímale es obtenido cuando los concentraciones en NH4 y NO3 en el efluente son las más pequeñas (zona del «punto critico») [N.NH4 ] efluente [N.NO3] efluente 40 mg N/l Efluente de mala calidad Turbiedad de naturaleza coloidal Efluente de buena calidad GAS N2 Efluente de mala calidad Turbiedad debido a los SS Testes tiras NH4 y NO3 10 mg N/l Sonda NO3 A B C D E F Punto crítico adición de oxígeno mediante aireadores

10 1. Funcionamiento normal? La ayuda de las grabaciones O2 y REDOX Las medidas en línea de Potencial REDOX y de oxígeno disuelto en la biomasa permiten controlar el suministro de oxígeno a las necesidades de O2 Aerators Aireación mv Sonda REDOX mv mv Curva REDOX mv 0 mv mv Desaparición de NO3 - Desaparición de NH4 + Sonda O2 Curva O2 HOURS 16 H 15 H 14 H 13 H 12 H 11 H 10 H 9 H 2 mgo 2 /l 1 mgo 2 /l 0 mgo 2 /l

11 1. Funcionamiento normal? Preguntas en caso de características particulares de las aguas crudas

12 1. Funcionamiento normal? Puntos importantes de la sedimentación Se debe tener en cuenta de todos les elementos siguientes La velocidad ascensional La velocidad de distribución Diámetro del decantador a la altura de su vertedero Longitud del vertedero Diámetro del cilindro de distribución Diámetro del barril central Altura sumergida La velocidad de alimentación La profundidad en periferia La longitud del vertedero La velocidad del raspador El caudal de la recirculacion Otros Velocidad ascensional Profundidad en periferia Lecho de lodos Superficie de distribución Orificios de alimentación Raspador Retorno de los lodos Alimentación del decantador

13 1. Funcionamiento normal? Características hidráulicas normales del tanque de sedimentación Valores de referencia Velocidad Ascensional Velocidad de la distribución Velocidad de la alimentación Velocidad en la tuberia de alimentacion Profundidad en la periferia Velocidad en el vertedero Valores 0.2 a 0.5 m/h 5 a 15 cm/s 1 à 5 cm/s 0.5 a 1 m/s > 2.5 m < 3 a 5 m3/h.m La velocidad ascensional que se debe tener en cuenta es variable según la capacidad de los lodos a decantar, medida por el VC30 (Volumen Corregido tras de 30 min. de decantación. Valores mas bajas ( 0.2 m/h) son aconsejadas para el tratamiento de ciertas aguas residuales industriales.

14 1. Funcionamiento normal? Comentarios sobre FUNCIONAMIENTO NORMAL? La capacidad a entender y resolver un problema de funcionamiento de los Lodos Activados supone que las condiciones de un buen funcionamiento sean conocidos, especialmente: Las características normales de la biomasa Las características de un buen suministro de O2 Las características del efluente a obtener Las características de las aguas residuales a tratar Las características para una buena sedimentación Buen entender es la primera etapa antes de aplicar una receta

15 PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS 2. PROBLEMAS HIDRÁULICAS

16 2. Problemas hidráulicas Velocidad ascensional La velocidad ascensional del sedimentador es la característica más importante; está influenciada por: 1. El caudal de las aguas entradas en la planta ( están conformes a los criterios de diseño del sedimentador?) 2. Pero también del régimen de funcionamiento de la recirculación de los lodos (atención a los caudales excesivos e a las sacudidas hidráulicas generadas por empezados y paradas de las bombas de recirculación; evitar los empezados y paradas muy frecuentes) La capaz de sedimentación no depende solamente de los caudales, sino también de la aptitud de la biomasa a sedimentar caracterizada por el Volumen Corregido (ml/l).

17 2. Problemas hidráulicas Velocidad ascensional y Volumen Corregido Todos los lodos no decantan de la misma manera, especialmente los lodos que provienen del tratamiento de aguas residuales industriales: Valores de VC = 1000 a 1500 ml/l pueden considerarse como normales para aguas industriales Sedimentadores con laminas no son recomendados para separar la biomasa del agua depurada

18 2. Problemas hidráulicas Otras anomalías susceptibles de dañar la separación lodos-agua 1. Impulsión de burbujas de aire en el clarificador ( cuenca de desgasificación?) 2. Sacudidas importantes de caudal ( funcionamiento de la recirculación?) 3. Orificios de alimentación demasiado pequeños o situados demasiado bajos ( concepción del sedimentador?) 4. Ausencia o diámetro demasiado bajo o inmersión demasiado grande de la falda (pantalla) de distribución ( concepción del sedimentador?) 5. Profundidad Insuficiente en periferia ( concepción del sedimentador?) 6. Cuesta insuficiente en el fondo del sedimentador ( concepción del sedimentador?) 7. Velocidad excesiva o mal estado del raspador de fondo ( concepción del equipamiento?) 8. Inmersión excesiva de la pantalla antes del vertedero ( concepción del equipamiento?)

19 2. Problemas hidráulicas Comentarios sobre las problemas hidráulicas 1. Antes de buscar causas químicas o biológicas de mal funcionamiento, hay que examinar las posibles anomalías hidráulicas que dañan físicamente la buen sedimentación de los lodos. 2. Ciertas anomalías hidráulicas están susceptibles de causar problemas biológicas tal que: 1. El estado mal de raspador que entrena la acumulación de lodos que fermentan y suben a la superficie en forma de paquetes grandes de lodos. 2. La estancia prolongada de los lodos en el sedimentador puede generar una mala decantación de los lodos (bulking) 3. La parada prolongada de la recirculación puede causar la perdida de biomasa

20 PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS 3. EFLUENTE TURBIO SIN PERDIDA DE BIOMASA

21 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Primero caso La biomasa no está destruida Una buena sedimentación, pero una agua turbia en la superficie del sedimentador Sedimentación normal en la probeta, pero una agua a la parte superior

22 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Buscar y ajustar Causa probable Resultados de las observaciones, pruebas e análisis Accion Suministro insuficiente de aire o carga excesiva de contaminantes DBO5 y DCO alta del efluente Olor anormal del tanque de aireación NH4 efluente muy altas Ausencia de NO3 en el efluente Transparencia del efluente muy baja Poco O2 en el tanque de aireación Concentración normal de los SS en la biomasa ph de las aguas crudas y depurada normal Aumentar el suministro de O2 en el tanque de aireación

23 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Segundo caso La biomasa está destruida La biomasa ha sido destruida o eliminada, la agua está turbia en la superficie del sedimentador Se observa muy poco de lodos en el fundo de la probeta agua está turbia en la parte superior

24 Causas probables Resultados de las observaciones, pruebas e análisis Acción 4. Perdida de SS a causa de flotantes Buscar y actuar Biomasa insuficiente DBO5 y DCO alta del efluente Olor normal del tanque de aireacion NH4 efluente muy alto Ausencia de NO3 en el efluente Transparencia del efluente muy baja Mucho O2 en el tanque de aireación Biomasa eliminada ph normal de las aguas Disminuir o cesar las extracciones de lodos Tóxicos en las aguas crudas DBO5 y DCO alta del efluente Olor normal del tanque de aireacion NH4 efluente muy alto Ausencia de NO3 en el efluente Transparencia del efluente muy baja Mucho O2 en el tanque de aireación Biomasa destruida ph variable de las aguas Suprimir la contribución de tóxicos

25 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Comparación entre un floculación normal y una ausencia de floculación La ausencia de floculación, llamada también «Pin Point Floc», (foto encima) significa que la fase «aglomeración» de las bacterias no ocurre, lo que impide una floculación normal (foto debajo). La ausencia de floculación puede provenir de: Una destrucción de los flócos biológicos (tóxicos) Una aportación mas baja de contaminantes, insuficiente para favorecer el desarrollo de las bacterias

26 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Comentarios sobre los casos de efluente turbios sin perdida de SS Suministro insuficiente de O2, exceso de Contaminantes a tratar, concentración insuficiente de la biomasa, aperción de tóxicos son los casos mas frecuentes encontrados para explicar la turbiedad del efluente. Para acelerar la formación de los flócos (puesta en marcha de una planta), se puede añadir lodos de otra planta en el tanque de aireación En ciertos casos, especialmente cuando se tratan aguas industriales, se puede observar un efluente turbio o coloreado a causa de: Tintas o colores no biodegradables (imprentas, tintorerías, ) Partículas arcillosas (coladas de montón terrosas por las aguas) Otros

27 PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS 4. PRESENCIA DE SS EN EL EFLUENTE (FLOTANTES)

28 4. PRESENCIA DE SS EN EL EFLUENTE (FLOTANTES) 4.1 ESPUMAS BLANCAS Y MARRONES (GAS = AIRE)

29 4.1 Flotantes Espumas blancas y marrones Dos posibilidades de espumas aligeradas por burbujas de aire Espumas muy ligeras y blancas o pesadas y marrones, causadas por la presencia de burbujas de aire que mantienen las espumas en la superficie del agua.

30 4.1 Flotantes Espumas blancas y marrones Otras Ilustraciones Casos graves de espumas ligeras y blancas (a la izquierda) y pesadas y marrones (a la derecha) con desbordamientos de los tanques Los espumas alcanzan volúmenes importantes a causa de las propiedades tensioactivas de detergentes o materias grasas

31 4.1 Flotantes Espumas blancas y marrones Casos de las espumas blancas Causas y soluciones Este fenómeno es causado por la presencia de detergentes en las aguas residuales Ello está frecuentemente observado a la puesta en marcha de una planta, pero disminuye normalmente con el aumento de la concentración en biomasa. Para ciertas aguas residuales industriales, el fenómeno puede ser muy grave y molesta para los vecinos, porque las espumas, muy ligeras, están llevadas por el viento. Si el aumento de la concentración de la biomasa no basta a eliminar el problema, es necesario entonces: Anadir en el efluente productos anti espumas para disminuir las molestas hasta que la causa no esta determinada Cambiar la naturaleza (elegir detergentes biodegradables) y disminuir la cantidad de los detergentes utilizados por el industrial.

32 4.1 Flotantes Espumas blancas y marrones Casos de las espumas marrones Causas y soluciones Este fenómeno es causado por la presencia de materias grasas en las aguas residuales tienen un efecto tensioactivo. Ello está frecuentemente observado cuando las aguas residuales no están bastante desgrasadas. Para evitar estas espumas esta aconsejado de implementar: Un desgrasador eficiente antes del tanque de aireación Un trampa de las espumas entre el tanque de aireación y el sedimentador En caso de aguas residuales industriales con concentraciones elevadas en grasas (mataderos por ejemplo), es necesario de potenciar la eliminación de las materias grasas implementando una etapa flotación antes del tanque de aireación

33 4.1 Flotantes Espumas blancas y marrones Bacterias a menudo observada en la biomasa Bacterias filamentosas llamadas Nocardia, ramificadas y no demasiado largas

34 4.1 Flotantes Espumas blancas y marrones Esquema y foto de una trampa de los espumas marrones Las espumas están eliminadas de la biomasa antes de llegar al sedimentador Parte trampa Parte almacenamiento

35 4. PRESENCIA DE SS EN EL EFLUENTE (FLOTANTES) 4.2 DESNITRIFICACIÓN EN EL DECANTADOR (GAS = N2)

36 4.2 Flotantes Desnitrificación en el decantador Desnitrificación en el decantador La desnitrificación, que ocurre en la biomasa, genera el gas N2 que aligera los lodos y hace subirles a la superficie del decantador.

37 4.2 Flotantes Desnitrificación en el decantador Ilustraciones Los lodos aligerados por el gas N2 suben como pistones en la probeta El decantador es cubierto de lodos y el agua rechazada es clara cargada con SS Ninguna espuma esta observada en la superficie del tanque de aireación

38 4.2 Flotantes Desnitrificación en el decantador Desnitrificación en el decantador Causas y soluciones Este fenómeno es causado por un exceso de suministro de aire que produce una cantidad importante de NO3 en el tanque de aireación (ver al grafico NH4-NO3). Estos nitratos desnitrifican en el decantador (condiciones anoxia en la biomasa) produciendo el gas N2 que hace subir paquetes de lodos a la superficie del decantador. Se ven paquetes o hasta una capa de lodos a la superficie del decantador; en cambio no se ve nada a la superficie del tanque de aireación lo que permite distinguir este problema de desnitrificación del fenómeno de las espumas marrones. La solución (muy simple) consiste a ajustar el suministro del aire en acuerdo con el principio del grafico NH4-NO3 en la zona del punto critico.

39 4. PRESENCIA DE SS EN EL EFLUENTE (FLOTANTES) 4.3 FERMENTACIONES EN EL DECANTADOR (GAS = CH4)

40 4.3 Flotantes - Fermentaciones en el decantador Fermentaciones en el decantador A causa de problemas de tanque o equipamiento lodos quedan un tiempo largo en la misma plaza y fermentan, produciendo el gas CH4 que hace subir paquetes de lodos negros a la superficie de decantador.

41 4.3 Flotantes - Fermentaciones en el decantador Fermentaciones en el decantador Este fenómeno es causado por la fermentación de paquetes de lodos sobre el fondo del decantador; esta fermentación genera el gas metano que aligera los lodos y hace subirles a la superficie del decantador en la forma de paquetes que pueden ser grandes; hay a menos dos casos posibles: La pendiente del fondo no está suficiente o la superficie no permite el deslizamiento de los lodos (caso de decantadores sin raspador de fondo) El raspador de fondo se ha dañado y no juega su papel (caso de los decantadores equipados de un raspador de fondo) Se ven paquetes de lodos negros a la superficie del decantador que dañan la calidad del efluente a causa de la perdida de sólidos suspendidos. La solución consiste a controlar (y reparar) el estado del fondo y/o el estado del raspador de fondo. Causas y soluciones

42 PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS 5. BULKING O ABULTAMIENTO

43 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Bulking o abultamiento El desarrollo muy importante de bacterias filamentosas dentro y entre los flócos les impiden de acercarse y decantar (en la probeta y el decantador), causando el rechazo de la biomasa con el efluente y su mala calidad.

44 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Vistas de lodos sin y con bacterias filamentosas Las bacterias filamentosas, debido a su rigidez, impiden los flócos de acercarse y decantar normalmente en la probeta o el decantador. El volumen ocupado en la probeta o en el decantador no se reduce; se habla de Abultamiento o Bulking El agua intersticial, recuperada a la superficie del decantador, es de muy buena calidad, filtrada por el lecho de lodos

45 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Bacterias filamentosas y mala decantación La capacidad de los lodos a decantar es caracterizada por el Índice de lodos (mililitros ocupados por 1 gramo de sólidos suspendidos de los lodos tras 30 minutos de decantación en una probeta de 1 litro) Si 50 < Índice de lodos< 200 : decantación buena Si 200 < Índice de lodos < 400 : decantación media Si 400 < Índice de lodos < 600 : decantación mala En caso de crisis aguda, el índice de lodos puede superar 1000 ml/g SS Hay numerosos tipos de bacterias filamentosas que pueden desarrollarse en los lodos; los mas a menudo observadas son Microthrix Parvicella, 021 N, Thiotrix, Sphaerotilus natans etc La gravedad del problema depende de la cantidad de bacterias y de su rigidez (el tipo 021N es particularmente dañando)

46 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Microthix Parvicella Caracterizados por una forma curva, los filamentos son bastante flexibles, dando un aspecto de spaghetti a la bolognese como se aparece en la foto de la derecha tomada con un microscopio electrónico. Esta bacteria genera decantaciones malas (índice de lodos 300 a 500 más a menudo), pero no catastróficas. Las perdidas de lodos pueden ser evitadas si la velocidad ascensional en el decantador 0.2 a 0.4 m/h.

47 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Tipo 021N Caracterizados por células separadas y de forma discoidal (ver a la foto del medio), los filamentos son muy rígidas. Esta bacteria puede generar decantaciones catastróficas (índice de lodos > 1000). Las perdidas de lodos no pueden ser evitadas aunque la velocidad ascensional en el decantador 0.2 a 0.4 m/h.

48 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Causas Este fenómeno de proliferación de las bacterias filamentosas es causado por muchas cosas relativas a los 3 elementos que pueden influenciar el desarrollo de ciertas bacterias a costa de otras bacterias:

49 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Causas Este grafico ilustra la influenza de la concentración de contaminantes alrededor de los flócos sobre el desarrollo de las bacterias filamentosas o normales. Esta es la razón por la que será aconsejado de crear zonas de alta carga o un efecto piston.

50 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Soluciones preventivas Las soluciones preventivas son las siguientes: Definir y controlar las llegadas de efluentes no domésticas (convenios de rechazo en el alcantarillado) Prever tratamientos adaptados a los efluentes de riesgos (cuencas ecualizadores si variaciones brutales de flujo, flotación si aguas muy grasadas, adición de N y/o P si carencia de N o P etc.) Pensar en unos puntos de diseño de la planta (trampas de las espumas; tanque de contacto, efecto piston ) Controlar la concentración en biomasa en el tanque de aireación y el nivel de lecho de lodos en el sedimentador (extracción, recirculación) Controlar la concentración en O2 en el tanque de aireación

51 3. Efluente turbio sin perdida de biomasa Soluciones curativas A veces, ajustar correctamente no es suficiente, entonces Las soluciones curativas son las siguientes: Química : Adición controlada de cloro a la biomasa; esta receta está utilizada muy frecuentemente por qué fácil a implementar; esto necesita de bien controlar el tasa de tratamiento y la calidad del efluente. Biológica : Crear un efecto contacto antes del tanque de aireación, si existe un tanque disponible en la planta (lamentablemente poco a menudo) Química - Física : Adición de reactivos que pueden mejorar la floculación (sales de hierro o aluminio, polímeros orgánicos) Física : Adición de productos que pueden hacer mas pesados o modificar los flóculos (talco, carbonato, cal, )

52 PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS 6. PROBLEMÁTICA DE LAS ARI (AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES)

53 6. Problemática de las Aguas Residuales Industriales Normas de conexión al alcantarillado en Francia Las aguas residuales industriales pueden rechazarse en un alcantarillado doméstico si: El flujo de contaminación industrial no supera un 50% del flujo de contaminación tratado por la planta de tratamiento La totalidad de los rechazos industriales conectados no supera un 70% del flujo de contaminación tratado por la planta de tratamiento Si el rechazo en el alcantarillado es posible, se debe establecer un convenio de rechazo que indica la composición y el flujo máxima de contaminantes, los pretratamientos a implementar si necesario, los medios de controlar los caudales y tomar muestras Si el rechazo en el alcantarillado no es posible, se debe implementar una planta de tratamiento especifica dedicada.

54 PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS Comentarios sobre la parte PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS Entender las problemas operativos supone primero de bien conocer las condiciones del buen funcionamiento en términos de operación. Las problemas de Bulking son en general mas difíciles a resolver; se encuentran con aguas residuales domesticas, pero los casos mas difíciles se encuentran con las aguas residuales industriales

55 PROBLEMAS OPERATIVOS DE LOS LODOS ACTIVADOS Gracias por su atención