I JORNADES TÈCNIQUES DE GESTIÓ D ESTACIONS DEPURADORES D AIGÜES RESIDUALS

Transcripción

1 I JORNADES TÈCNIQUES DE GESTIÓ D ESTACIONS DEPURADORES D AIGÜES RESIDUALS OBSERVACIÓ MICROSCÒPICA COM A EINA DE DIAGNÒSTIC CASOS DE CONTROL D ESCUMES FILAMENTOSES Ponent: Pilar Icara

2 TEMES A TRACTAR Observació microscòpica com a eina de diagnòstic: Descripció de l eina en base als problemes que es plantegen. Observacions de l estructura del floc i identificació d organismes filamentosos. Diagnòstic a partir de la identificació. Casos pràctics de control d escumes: Mètodes no específics: físics, addició d oxidants, etc Tasques a desenvolupar en el futur: Assajos amb altres productes i millora dels mètodes químics Remodelacions i disseny de noves instal lacions amb sistemes menys sensibles a aquests problemes

3 INTRODUCCIÓ L'examen microscòpica dels fangs activats d una EDAR es una eina valuosa per el diagnòstic dels problemes de separació de sòlids. Els procediments que es duen a terme tenen com objectiu l avaluació estructural del floc i la identificació dels microorganismes filamentosos més significatius. La caracterització microscòpica de les mostres en si mateixa només serveix al diagnòstic si simultàniament es realitza un estudi mes en profunditat de les causes de proliferació d un determinat tipus de microorganismes, junt amb les dades bàsiques de procés i els resultats de diversos assajos.

4 DESCRIPCIÓ DE L EINA: aspectes generals del fang actiu La observació microscòpica del fang actiu es realitza en primera instància per distingir el problema estructural dels flocs que afecta les característiques de sedimentabilitat del fang, sobre mostres representatives recollides als reactors biològics. En el cas d observar-se la presència d escumes a la superfície es recolliran separadament mostres de licor mescla i d escumes evitant barreja de les mateixes.

5 OBSERVACIÓ MICROCOSCÒPICA: Aspectes generals S observa la incidència del creixement o no de microorganismes filamentosos, la seva forma i abundància, així com l efecte sobre les característiques dels flocs. La presència de bacteris fora dels flocs (creixement dispers). La forma i mida dels flocs, presència de partícules inorgàniques i les característiques de les colònies (Zoogloea,etc.) Identificació de protozous

6 PROBLEMES I: causes, observació microscòpica i efectes que provoquen Bulking filamentós Descripció Es produeix per la proliferació de bacteris filamentosos que s extenen mes allà de la superfície dels flocs (creació de ponts) Efectes Poden provocar problemes de separació de sòlids als decantadors secundaris. Provoquen problemes de decantació i compactació del fang als decantadors secundaris. Com a conseqüència del anterior també es veu afectada la gestió de la línia de tractament de fangs. Bulking no filamentós Descripció El fang presenta una consistència gelatinosa degut a un excés de producció d exopolimer Efectes Pot afectar la qualitat de l efluent i provocarà problemes de sedimentació i compactació

7 Bulking filamentós Bulking no filamentós

8 PROBLEMES II: descripció, observació microscòpica i efectes que provoquen Creixement dispers Descripció Es produeix per la proliferació de bacteris que no s agregen en flocs si no que creixen lliures al líquid Efectes Afecten ràpidament la qualitat de l efluent, produint efluents tèrbols. Els sòlids no poden ser retinguts en el decantador donat que no floculen. Dificulten el control d un dels paràmetres bàsics com l'edat del fang. Defloculació Descripció Hi ha molts flocs que tenen tamanys inferiors o propers a 150 micres i no decanten Efectes Afecten ràpidament la qualitat de l efluent, produint efluents tèrbols. Els sòlids no poden ser retinguts en el decantador donat que no floculen. Dificulten el control d un dels paràmetres bàsics com l'edat del fang.

9 Creixement dispers Defloculació

10 PROBLEMES III: causes, observació microscòpica i efectes que provoquen Escumes Descripció Filamentoses: creixement de bacteris filamentosos escumants amb tendència hidròfoba Efectes Poden provocar problemes de separació de sòlids als decantadors secundaris. Poden provocar problemes de nates a la superfície dels decantadors. Provoquen problemes de salubritat a les instal lacions. No filamentoses Son provocades per productes surfactants no biodegradats i no acostumen a provocar problemes de separació de sòlids però si higiènics ja que poden sobreeixir dels reactors.

11 ESCUMES FILAMENTOSES

12 IDENTIFICACIÓ D ORGANISMES FILAMENTOSOS Atenent a diverses característiques morfològiques es possible identificar els diversos organismes filamentosos: Oclusions de sofre i forma de les mateixes Ramificacions: veritables o falses Forma del filament: recte, curvat Localització: dintre, fora o amb base al floc Attached Growth: presència de bacteris adherits Vaina: presència o no Visibilitat de les parets entre cèl lules adjacents Diàmetre i longitud del filament Forma i dimensions de la cèl lula Altres grànuls: PHB...

13 Ramificacions Oclusions de sofre

14 Longitud, diàmetre i forma del filament

15 Forma i dimensions de les cel lules

16 Attached growth

17 INVENTARI D ORGANISMES FILAMENTOSOS HABITUALMENT OBSERVATS ALS FANGS ACTIVATS S. natans T 1701 T 0041 T 0675 T 021N Thiothrix I, II T 0914 Beggiatoa spp. T 1851 T 0803 T 0092 T 0961 Microthrix parvicella GALO / Nocardia spp. Nostocoida limicola I, II i III Haliscomenobacter hydrossys T 0581 T 1863 T 0411 Altres: T1702, T1852, T0211, Flexibacter, Bacillus spp., cyanophyceae, Fungi. Total: 29 amb trets característics diferencials

18 ORGANISMES FILAMENTOSOS MES COMUNMENT OBSERVATS ALS FANGS ACTIVATS S. natans T 1701 T 0041 T 0675 T 021N Thiothrix I, II T 0914 Beggiatoa spp. T 1851 T 0803 T 0092 T 0961 Microthrix parvicella GALO / Nocardia spp. Nostocoida limicola I, II i III Haliscomenobacter hydrossys T 0581 T 1863 T 0411 Total organismes mes habituals: 15

19 TEST ESPECÍFICS Per observar clarament la presència d algunes bactèries (0092); comprovar la seva abundància, també dintre dels flocs i realitzar una identificació mes acurada s apliquen diferents tècniques: Tincions GRAM i NEISSER Tincions amb India ink per observar la quantitat d exopolimer, ticions per destacar els grànuls de PHB i amb violeta cristall per observar les vaines. Test S, observació d oclusions de sofre mitjançant l'addició de sulfat sòdic o tiosulfat sòdic. Contatge de filaments i scum index. Tècniques avançades: Fluorescence In Situ Hibridization (FISH), basat en la identificació molecular de les seqüències específiques del ribosoma 16S i 23S rrna/dna mitjançant oligonucleotids marcats amb substàncies fluorescents.

20 DE LA IDENTIFICACIÓ AL DIAGNÒSTIC Aquest es el pas realment important del procés on es confronten les observacions microscòpiques amb les dades dels paràmetres bàsics operacionals i dels altres assajos realitzats. Els factors que influeixen al creixement de determinats organismes filamentosos s utilitzen per classificar-los a la bibliografia especialitzada i bàsicament son el que coneixem com paràmetres bàsics de procés: Entre d altres: l edat del fang, la carrega màssica, la configuració dels reactors o l alternança de zones no airejades i situació de les mateixes, concentracions d'oxigen, nutrients (N i P), compostos de sofre, naturalesa del substrat orgànic, ph

21 CONTROL DE ESCUMES I/O BULKING FILAMENTOS Mètodes no específics: son aquells que no ataquen les causes del problema si no que actuen per minimitzar els efectes nocius sobre l elfuent. Eliminació d escumes per mitjans mecànics. Instal lació de sistemes d atrapament d escumes. Dosificació de productes oxidants, hipoclorit sòdic, aigua oxigenada o ozó. Addició de coagulants inorgànics, sals de ferro, alumini o calç. Addició de polímers.

22 PROBLEMA : proliferació d escumes Plantejament del problema a la EDAR Reactor biològic totalment cobert d una espessa i consolidada d escumes. Problema endèmic d escumes. Decantador secundari de forma tronco-piramidal sense cap sistema de recollida de flotants. Decantador secundari cobert habitualment de nates, amb la necessitat constant de realitzar tasques de neteja. El fet de mantenir una capa de nates al decantador implica que en un episodi de plujes aquestes poden sortir arrossegades amb l efluent degut al cop hidràulic. Efluent amb arrossegament de sòlids.

23 Calaix de retenció d escumes A partir d una observació de Carles Camós i la posterior reflexió i disseny de Salvador Martorell de AUDING es va instal lar un sistema de deflectors per tal de minimitzar el pas de les escumes consolidades del reactor biològic al decantador secundari i poder garantir la qualitat de l efluent. Aquest calaix te com objectiu obligar el licor mescla a recórrer un camí descendent abans de sortir al decantador secundari que afavoreix la flotació de les escumes. Aquestes queden per tant atrapades a la superfície del reactor biològic EDAR Falset

24 DOSIFICACIÓ D HIPOCLORIT SÒDIC La dosificació d un agent oxidant en aquest cas hipoclorit sòdic pot realitzar-se en diferents punts de la instal lació en funció del problema que es planteja (escumes, bulking o els dos simultàniament). L objectiu es danyar els organismes filamentosos aprofitant que s extenen fora de la superfície dels flocs i queden mes exposats a l oxidant mentre els organismes formadors de flocs queden protegits a l interior dels mateixos. En qualsevol punt de dosificació caldrà observar al microscopi el fang per tal de determinar la dosi òptima i evitar una sobre oxidació que provocaria la defloculació del fang.

25 Dosificació amb pulverització d hipoclorit sobre el reactor biològic

26 Dosificació d hipoclorit sobre el reactor biològic L hipoclorit s injecta en una línia d aigua que s utilitza com a vehiculador de l oxidant. Per evitar deposicions de sals (carbonat càlcic...) que obturin les línies i els difusors es dosifica en petites quantitats un agent antiincrustant Les dosis aplicades oscil len entre: 600 a 800 l/mes d hipoclorit sòdic concentrat 20 i 27 l/dia Dosi promig aplicada: 3,2 g Cl 2 / Kg MLSS d ( Dades facilitades per SEARSA)

27 PLANTEJAMENT DEL PROBLEMA En la EDAR de Sant Carles de la Ràpita s han d acomplir a mes de l eliminació de matèria orgànica la eliminació biològica de nitrogen. Una vegada s estableixen les condicions adequades d edat del fang, règim d aireació i població de bacteris nitrificant suficient s observa el creixement fins a nivells molt alts de bacteris GALO (nocardiformes) i Microthrix Parvicella el que immediatament provoca problemes de bulking elevant els IVF fins els 600 ml/g. A la observació de fangs d aireació a més de les esmentada Microthrix P. s observen quantitats significatives de bacteris també filamentosos de tipus Nostocoida limícola, Haliscomenobacter hidrossys i 1701 que contribueixen a assolir aquest nivells de IVF registrats.

28 PROBLEMÀTICA AL REACTOR BIOLÒGIC

29 PROBLEMES A DECANTACIÓ SECUNDÀRIA

30 PUNT DE DOSIFICACIÓ A RECIRCULACIÓ Quan el problema que es planteja es de bulking a mes de proliferació d escumes el mes adient, a priori, es injectar l agent oxidant, en aquest cas, hipoclorit sòdic; a la línia de recirculació.

31 Proposta 1: dosificació d hipoclorit a la recirculació Donat que la instal lació ha d eliminar nitrogen a mes de matèria orgànica calia extremar les precaucions a l hora de combatre amb un agent oxidant el bulking per tal de no malmetre la biomassa nitrificant. Dosi recomanada bibliografia Rati de clor: r = 1 a 15 g Cl 2 /Kg MLSS d Concentració al punt de dosificació: S = 15 a 20 mg/l Cl 2 Freqüència d exposició: F = superior a 2.5 a 3 dies -1 Proposada Dosi inicial adoptada: r = 6 g Cl 2 /Kg MLSS d S = 15,7 mg/l F = 0.84 dies -1 Dosi aplicada Cabal efectiu dosificat: 18 l/h = 424 l/dia aproximat durant 9 dies

32 Evolució de l index volumètric de fangs (IVF) IVF oct 6-oct 11-oct 16-oct 21-oct 26-oct 31-oct 5-nov 10-nov 15-nov

33 Evolució de la velocitat de nitrificació Per tal de vigilar l efecte de la dosificació sobre la biomassa a mes del control microscòpic, la empresa explotadora INFILCO S.A. va realitzar diversos assajos per determinar la velocitat de nitrificació comparativament durant la dosificació. Resum de l'evolució Data 18-sep 28-sep 1-oct 9-oct 16-oct 25-oct 12-dic Vel nitrificació mgn/g MLSSV h 1,22 1,59 1,43 1,27 1,14 1,22 1,50 mg N/g MLSSV h Evolució de la vel. de nitrificació 1,70 1,50 1,30 1,10 0,90 0,70 0,50 15-sep 30-sep 15-oct 30-oct 14-nov 29-nov 14-dic 29-dic Perìode de dosificació

34 Proposta 2: dosificació d hipoclorit sòdic a l arqueta de drenatges Els decantadors secundaris s havien modificat feia temps per dotar-los d una recollida de flotants i s havia instal lat un separador d escumes el drenatge del qual anava a capçalera junt amb el lixiviat de la deshidratació.

35 Proposta 2: dosificació d hipoclorit sòdic a l arqueta de drenatges Per tal de al menys no reinocular constantment amb el lixiviat de deshidratació i el drenatge del separador d escumes es dosifica hipoclorit sòdic directament a l arqueta de drenatges.

36 Manteniment dels IVF a nivells acceptables ATURADA DE LES LINIES ALTERNADAMENT PER MANTENIMENT DOSIFICACIÓ A RECIRCULACIÓ INICI DE LA DOSIFICACIÓ A DRENATGES IVF Tendència Dosi inicial a drenatges 4,5 l/h = 108 l/dia d hipoclorit sòdic Dosi de manteniment 1-2 l/h = l/dia Aplicat sobre un cabal de lixiviat màxim de m 3 /h

37 Sistema de dosificació amb hipoclorit càlcic sòlid a recirculació A la EDAR de Falset després de la remodelació parcial de la planta a l any 2001 es continuaven plantejant els problemes d escumes però a mes es va observar la proliferació de bacteris del tipus Thiothrix i d altres com T0914 relacionats amb el cicle del sofre. Aquests bacteris van provocar un augment dels IVF fins a valors superiors a 500 ml/gr MLSS l. A les petites instal lacions el subministre i manteniment d una dosificació líquida d hipoclorit i les modificacions necessàries a la línia de recirculació resulten complicades, fins al punt de ser inviables. Es va proposar dosificar l oxidant amb el sistema que utilitzen aquestes poblacions per l aigua potable, Hipoclorit càlcic en forma de pastilles sòlides de disolució ràpida de clor.

38 Sistemes de dosificació amb hipoclorit càlcic sòlid Pastilles de 100 o 200 g de hipoclorit càlcic al 70%. EDAR Falset EDAR Botarell

39 Evolució dels IVF i dosificació Ca(ClO) IVF Dosificació amb dissolució en aigua de les pastilles d hipoclorit càlcic. Mal resultat. 2 Dosificació de pastilles a recirculació i drenatge. 3-5 ut = 0.4 g Cl 2 /kg MLSS d 3 Augment de la dosi fins a 18 unitats al dia per tant 1,5 Cl 2 /kg MLSS d amb el que s aconsegueix l eliminació total d escumes i la disminució de IVF a

40 CONCLUSIONS Aquests mètodes tot i que efectius a curt termini, només s utilitzen com a mesura d emergència. Donat que no s ataca el problema des de l origen, les condicions de creixement dels organismes filamentosos; quan la dosificació s atura el problema es reprodueix, ràpidament a no ser que fos conseqüència d unes circumstàncies molt puntuals. TASQUES A DESENVOLUPAR Cercar altres productes químics per control de problemes de bulking i escumes, mes econòmics, de fàcil manipulació i amb els mínims efectes secundaris. Disseny d instal lacions noves i remodelacions de les existents amb processos biològics menys sensibles a la proliferació d organismes filamentosos.

41 Agraïments Quim Munté. Departament d explotació de l Agència Catalana de l Aigua. Susana Abella. EDAR Sant Carles de la Ràpita. INFILCO Ethien Quintana. EDAR Falset. Ajuntament de Falset Antonio Dominguez. EDAR Botarell Ajuntament de Botarell Salvador Martorell i Carles Camós. AUDING Miquel M. Aragonès, Tomàs Barranco, Joan Farriol, Alex Lecea, Meritxell Llagostera i Diana Portal. INVALL