O excesso de fósforo total no efluente é um dos problemas mais problemáticos nos sistemas AAO. Ao solucionar problemas, as pessoas geralmente consideram: A fonte de carbono é suficiente? O lodo está em boas condições? Devem ser adicionados produtos químicos para remoção de fósforo?
Todas essas instruções estão corretas, mas há uma causa facilmente ignorada: a aeração excessiva-de longo-prazo.
Há uma percepção comum na indústria: quanto maior a aeração e maior o oxigênio dissolvido (OD), mais vigorosa será a absorção aeróbica de fósforo e mais estável será o sistema de remoção de fósforo. Na verdade, esse não é o caso-a aeração excessiva pode enfraquecer silenciosamente a eficácia da remoção biológica do fósforo, tornando-o um "assassino invisível". Isso não causará o colapso imediato do sistema, mas enfraquecerá gradualmente a "vitalidade" das bactérias acumuladoras de polifosfato, levando eventualmente a um fenômeno particularmente confuso: a seção anaeróbica é normal, mas o fósforo total no efluente continua excedendo o padrão.
I. O que é exatamente a remoção biológica de fósforo?
O processo AAO depende de um tipo de bactéria chamada polifosfato-bactéria acumuladora para remoção de fósforo. Eles realizam dois processos alternados em ambientes anaeróbicos e aeróbicos:
Estágio anaeróbico: bactérias-acumuladoras de polifosfato (PABs) primeiro decompõem os polifosfatos dentro de suas células, liberando os fosfatos na água e ganhando energia. Eles então usam essa energia para absorver ácidos graxos de cadeia-curta (como o ácido acético) das águas residuais, convertendo-os em PHB para armazenamento.
Estágio Aeróbico: Os PPBs decompõem o PHB dentro de suas células para obter energia. Eles então usam essa energia para absorver grandes quantidades de fosfatos da água, sintetizando polifosfatos e armazenando-os novamente dentro de suas células.
Por fim, a remoção de fósforo é obtida por meio da remoção de lodo: PPBs-ricos em fósforo são retirados do sistema por meio da descarga do excesso de lodo, removendo assim o fósforo da água.
O ponto chave de todo o processo é claro: a quantidade de PHB sintetizada na fase anaeróbica determina diretamente a quantidade de fósforo que pode ser absorvida na fase aeróbia. Reservas suficientes de PHB resultam em absorção suficiente de fósforo; reservas insuficientes de PHB reduzem a capacidade de absorção de fósforo.
II. O que é destruído pela aeração excessiva?
Sob condições normais de aeração, o oxigênio dissolvido no tanque aeróbio é mantido dentro de uma faixa razoável. Os PPBs consumirão PHB conforme necessário, priorizando seu uso para absorção de fósforo, resultando em remoção estável de fósforo.
No entanto, surgem problemas quando a aeração é excessiva e o oxigênio dissolvido na zona aeróbica permanece alto: quando o oxigênio dissolvido é muito alto, as bactérias-acumuladoras de polifosfato (PABs) não apenas usam o PHB para absorver o fósforo, mas também consomem uma grande quantidade de PHB para "manter seu próprio metabolismo básico". Este é o fenômeno mais desconcertante observado-no local: a liberação de fósforo na zona anaeróbica é completamente normal, mas o fósforo total no efluente simplesmente não diminuirá.
Na verdade, o motivo não é complicado: o processo de "armazenamento de alimentos" na zona anaeróbica não é afetado, mas na zona aeróbica, os PHBs dos PPAs são consumidos excessivamente, deixando energia insuficiente para a absorção de fósforo em grande-escala. Incapazes de absorver o fósforo da água, alguns PPAs chegam a liberar fósforo no processo inverso, levando, em última análise, a níveis excessivos de fosfato no efluente.
III. Caso Real: Aeração Descontrolada, Eficiência de Remoção de Fósforo em Queda
Um conjunto-de dados de medição no local ilustra claramente o problema: em uma estação de tratamento de águas residuais, o OD na extremidade frontal do tanque aeróbico foi controlado em cerca de 2 mg/L (dentro de uma faixa razoável), mas não houve controle específico no final, e a aeração excessiva fez com que o OD na extremidade aumentasse para mais de 5 mg/L.
Como resultado, a capacidade de remoção de fósforo do sistema deteriorou-se rapidamente: os níveis de fosfato nos efluentes aumentaram dos normais 0,37 mg/L para 5,7 mg/L; a taxa de remoção biológica de fósforo despencou, falhando quase completamente.
Mais tarde, o pessoal de manutenção estabilizou o oxigênio dissolvido (OD) em todo o tanque aeróbio em 2-3 mg/L, e o sistema se recuperou lentamente. Após cerca de duas semanas de operação estável, os níveis de fósforo no efluente caíram para 0,89 mg/L e a eficiência de remoção de fósforo voltou ao valor projetado.
A degradação da remoção de fósforo causada pela aeração excessiva não pode ser reparada imediatamente após o ajuste dos parâmetros.
Quando o PHB é consumido excessivamente, as bactérias -acumuladoras de polifosfato entram em um estado de "respiração endógena" -começam a decompor seu próprio material celular para sobreviver, prejudicando a atividade geral da comunidade bacteriana. Para restabelecer-a capacidade estável de remoção de fósforo, o sistema precisa de tempo suficiente para que as bactérias-acumuladoras de polifosfato se reproduzam e re{5}}acumulem PHB. Esse processo normalmente leva de vários dias a várias semanas, dependendo da extensão do dano. Esta também é a principal razão pela qual muitas plantas não veem resultados após ajustar a aeração-não é que os ajustes estejam incorretos, mas que o momento não seja o certo.
4. Estas três situações têm maior probabilidade de causar uma-aeração despercebida
1. Dias chuvosos ou baixa carga-de afluente: Quando chove ou a quantidade de efluentes industriais é menor que o normal, a concentração de matéria orgânica no afluente cai significativamente. O lodo consome menos oxigênio, portanto o nível de oxigênio necessário também é menor. Se a taxa de aeração permanecer a mesma, o oxigênio não será utilizado, fazendo com que o oxigênio dissolvido (OD) aumente continuamente e esgotando o PHB das bactérias acumuladoras de polifosfato-. Se a taxa de aeração não for ajustada imediatamente após a diminuição da carga influente, e a alta aeração for mantida por um período prolongado, esse efeito de "sapo fervente" de aeração excessiva-é o mais insidioso. A eficiência da remoção de fósforo pode diminuir lentamente ao longo de vários meses até exceder repentinamente o padrão.
2. Focando apenas na parte frontal, negligenciando a parte traseira: Muitas fábricas instalam sondas de OD apenas na parte frontal do tanque aeróbico. Eles se sentem tranquilos quando o DO na parte frontal parece normal, mas a-aeração excessiva ocorre frequentemente nos compartimentos traseiros. Na realidade, quando a taxa geral de aeração é muito alta, a extremidade traseira do tanque aeróbico é onde o OD tem maior probabilidade de estar alto, e é também onde o PHB está "finalmente esgotado".
V. Sugestões Práticas
1. Mude o hábito de “quanto maior a aeração, melhor”
O nível recomendado de oxigênio dissolvido (OD) no tanque aeróbico está entre 2-3 mg/L e evite exceder 4 mg/L por longos períodos. Preste atenção especial ao oxigênio dissolvido no final do tanque aeróbico, não apenas no nível a montante.
2. Reduza proativamente a aeração durante períodos de-baixa carga
Em caso de chuva ou baixa concentração de afluentes, reduza imediatamente a taxa de aeração para manter a reserva de PHB de bactérias-acumuladoras de polifosfato.
3. Ter uma abordagem alternativa ao investigar o excesso de fósforo total
Se a liberação de fósforo na fase anaeróbica for normal, mas o fósforo do efluente ainda estiver alto, verifique se há aeração excessiva. Verifique também o tempo de retenção do tanque de sedimentação secundário, OD transportado pelo refluxo, nitrogênio nitrato excessivo e descarga de lodo suficiente. Não adicione imediatamente grandes quantidades de produtos químicos para remoção de fósforo-isso aumenta os custos e pode mascarar o problema real.
4. Seja paciente após ajustar o DO
Depois de confirmar que a aeração excessiva está causando a deterioração da remoção de fósforo, reduza o nível de OD e deixe o sistema funcionar por algum tempo. Os ajustes frequentes dos parâmetros podem, na verdade, chocar repetidamente a comunidade bacteriana, retardando a sua recuperação.
5. Evitar o "refluxo de oxigênio" Se a água com alto teor de OD do tanque aeróbico entrar no tanque anaeróbico ou anóxico por meio da recirculação de lodo ou recirculação de licor misto, isso interromperá o ambiente anaeróbico e afetará diretamente a síntese de PHB por bactérias acumuladoras de polifosfato -. O sistema de recirculação deve idealmente ter uma zona tampão anóxica ou controlar a taxa de recirculação para reduzir a introdução de oxigênio.
Em última análise, a chave para a remoção biológica do fósforo AAO não é aumentar drasticamente a aeração ou simplesmente adicionar fontes de carbono, mas sim manter o equilíbrio da "conta de energia" do PHB para bactérias-acumuladoras de polifosfato.
A aeração insuficiente leva à absorção inadequada de fósforo; a aeração excessiva esgota prematuramente os "depósitos" de bactérias que acumulam polifosfato, reduzindo significativamente ou até mesmo eliminando a eficácia da remoção biológica de fósforo. Para operação e manutenção, o controle do oxigênio dissolvido no tanque aeróbio é fundamental. Quando os níveis totais de fósforo excedem o padrão, considerar múltiplas camadas e realizar medições adicionais costuma ser mais eficaz do que ajustar parâmetros cegamente ou adicionar produtos químicos.
Observação: PHB é uma abreviatura de ácido poli- -hidroxibutírico, que é uma substância de armazenamento de energia em bactérias polifosfato.