Operar una planta de tratamiento de aguas residuales es un proceso continuo de observación, medición y ajuste. Las características del afluente pueden cambiar de hora en hora, mientras que los sistemas biológicos pueden necesitar varios días para responder.
Por lo tanto, una operación exitosa depende de identificar tendencias en lugar de reaccionar ante un resultado aislado. Los operadores deben comprender cómo se afectan entre sí la carga del afluente, la aireación, la condición de la biomasa, la sedimentación, el desperdicio de lodos, el tratamiento químico y la confiabilidad del equipo.
Los siguientes 28 consejos prácticos cubren las áreas más importantes del funcionamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales.
I. Monitoreo y Control de Procesos
1
Establecer un plan de muestreo consistente
Los lugares de muestreo, la frecuencia, los contenedores y los métodos analíticos deben definirse claramente. Los puntos de monitoreo comunes incluyen el afluente, la salida del tratamiento primario, el tanque de aireación, el clarificador secundario, los lodos de retorno, los lodos residuales y el efluente final.
El muestreo representativo es esencial. Una muestra recogida en un lugar inadecuado puede producir un resultado técnicamente correcto que no represente con precisión el proceso de tratamiento.
2
Supervise las tendencias, no los números aislados
Un resultado de DQO, oxígeno disuelto o sedimentación de lodos no puede describir completamente el estado de un sistema de tratamiento de aguas residuales.
Compare las lecturas actuales con los datos operativos históricos.
Compare las concentraciones de afluentes y efluentes.
Revisar diferencias entre turnos, periodos de producción y temporadas.
Evaluar resultados de laboratorio junto con observaciones de campo.
El análisis de tendencias puede revelar un problema en desarrollo antes de que cause una falla en la calidad del efluente.
3
Mantenga registros operativos completos
La información operativa importante debe registrarse con una frecuencia constante y en unidades estandarizadas.
Caudal, pH, DQO o DBO y sólidos en suspensión
Nitrógeno amoniacal, nitrógeno total y fósforo total
Oxígeno disuelto, MLSS y MLVSS
Profundidad de sedimentación y manto de lodos
Consumo de productos químicos y producción de lodos.
Estado del equipo y horas de funcionamiento.
También se deben registrar olores, colores, espuma, vibraciones y condiciones climáticas inusuales para solucionar problemas en el futuro.
4
Calibre los instrumentos con regularidad
Los analizadores en línea y los instrumentos portátiles pierden gradualmente precisión debido al envejecimiento del sensor, suciedad, cables dañados o calibración incorrecta.
Los programas de calibración y mantenimiento deben cubrir medidores de pH, medidores de oxígeno disuelto, medidores de flujo, turbidímetros, medidores de ORP, medidores de nivel de lodos e instrumentos de laboratorio.
Una lectura incorrecta puede ser más peligrosa que no tener ninguna lectura porque puede parecer confiable y llevar a los operadores en la dirección equivocada.
5
Conservar las muestras correctamente
La actividad biológica, la oxidación, la volatilización y la precipitación pueden cambiar las muestras de aguas residuales después de su recolección. Los operadores deben seguir el estándar analítico aplicable para la selección de contenedores, enfriamiento, preservación química y tiempo máximo de retención.
Cada muestra debe etiquetarse con su punto de muestreo, fecha, hora e información del muestreador.
6
Confirme resultados inesperados antes de ajustar el proceso
Cuando el resultado de una prueba cambia repentinamente, primero determine si el cambio es genuino.
Verifique el lugar de muestreo y el método de recolección.
Verifique la calibración del instrumento y la condición del reactivo.
Revise los factores y cálculos de dilución.
Inspeccionar el equipo y las condiciones de flujo.
Compruebe si hay cambios en la producción upstream.
Evite hacer un ajuste importante basado en una medición cuestionable.
II. Gestión de Procesos de Lodos Activados
7
Mantenga el pH dentro de un rango biológico estable
La mayoría de los sistemas de lodos activados funcionan mejor en condiciones aproximadamente neutras, aunque el rango óptimo depende de las aguas residuales y la población microbiana.
Los cambios rápidos de pH pueden inhibir la actividad biológica incluso cuando el pH final permanece dentro del rango operativo normal. Si se requiere corrección, los químicos deben introducirse gradualmente con una mezcla adecuada.
8
Evite cambios bruscos de temperatura
La temperatura afecta la actividad microbiana, la eficiencia de transferencia de oxígeno, la velocidad de reacción y el rendimiento de sedimentación.
Las bajas temperaturas pueden retardar la eliminación orgánica y la nitrificación, mientras que las altas temperaturas reducen la solubilidad del oxígeno. Los cambios bruscos de temperatura son generalmente más perturbadores que las variaciones estacionales graduales.
9
Controle el oxígeno disuelto según la demanda real
Una cantidad insuficiente de oxígeno disuelto puede provocar olores, mala eliminación de materia orgánica, nitrificación incompleta y lodos oscuros. La aireación excesiva desperdicia energía y puede romper los flóculos en partículas más pequeñas.
Muchos sistemas de lodos activados funcionan a aproximadamente 1,5 a 3,0 mg/L de OD, pero el objetivo adecuado depende de la carga orgánica, los requisitos de eliminación de amoníaco, la temperatura, la configuración del tanque y las necesidades de mezcla.
Mida OD en múltiples ubicaciones y profundidades en lugar de depender de un punto de medición conveniente.
10
Utilice MLSS y MLVSS juntos
MLSS representa el total de sólidos suspendidos en el reactor biológico, mientras que MLVSS proporciona una estimación de su fracción orgánica.
Un valor alto de MLSS no siempre indica una gran cantidad de biomasa activa. Se pueden acumular sólidos inorgánicos e inertes, particularmente en plantas que reciben aguas residuales industriales.
11
Realice pruebas periódicas de asentabilidad
Una prueba de sedimentación de 30 minutos es una observación diaria sencilla pero valiosa. Registre la velocidad de sedimentación, el volumen sedimentado, la claridad del sobrenadante, la estructura del flóculo, el lodo flotante y el flóculo pin.
La curva de sedimentación visual puede revelar cambios biológicos antes de que el resultado numérico final se vuelva anormal.
12
Seguimiento del índice de volumen de lodos
El índice de volumen de lodos se utiliza comúnmente para evaluar las características de sedimentación de los lodos activados.
SVI = Volumen de lodo sedimentado en 30 minutos ÷ Concentración de MLSS
Evaluar SVI como tendencia. Un valor creciente puede indicar desarrollo de volumen, mientras que un valor inusualmente bajo puede estar asociado con sólidos inorgánicos densos o lodos viejos y compactos. No existe un SVI ideal universal para cada planta.
13
Controlar la proporción alimento-microorganismo
La relación F/M compara la carga orgánica biodegradable entrante con la biomasa disponible para tratarla.
Una relación F/M alta puede causar un consumo rápido de oxígeno, un crecimiento disperso, una sedimentación deficiente y una alta DQO del efluente. Una proporción baja puede producir lodos endógenos viejos y sólidos finos en suspensión.
El flujo, la concentración orgánica, el volumen del tanque de aireación y el MLVSS siempre deben considerarse juntos.
14
Gestionar el tiempo de retención de lodos
El tiempo de retención de lodos afecta la edad de la biomasa y la composición microbiana. Una SRT insuficiente puede eliminar los organismos nitrificantes de crecimiento lento, mientras que una SRT excesiva puede aumentar la respiración endógena, los sólidos finos y la demanda de aireación.
El desperdicio de lodos debe basarse en el inventario de sólidos y las tendencias del proceso en lugar de un juicio visual únicamente.
15
Trate las proporciones de nutrientes como punto de partida
A menudo se utiliza una relación DBO, nitrógeno y fósforo de aproximadamente 100:5:1 como referencia inicial para el tratamiento biológico aeróbico.
No debe tratarse como una fórmula de dosificación fija. Los requisitos reales dependen del contenido orgánico biodegradable, el rendimiento de biomasa, las concentraciones de nutrientes existentes, los objetivos del tratamiento y la edad de los lodos.
16
Aclimatar la biomasa durante el arranque
Durante la puesta en servicio o la recuperación después de una parada prolongada, la carga de aguas residuales debe aumentarse gradualmente.
Introducir lodos de semillas adecuados.
Mantenga una aireación y mezcla adecuadas.
Incrementar la carga de aguas residuales por etapas.
Monitoree el pH, OD, sedimentación, DQO y eliminación de amoníaco.
Evite cargas de choque tóxicas o de alta resistencia.
17
Diagnosticar la espuma antes de aplicar un tratamiento
La espuma puede ser el resultado de tensioactivos, baja biomasa, envejecimiento excesivo del lodo, microorganismos filamentosos, alta aireación o cambios repentinos en el afluente.
Puede aparecer una espuma blanca ligera e inestable durante el arranque o en condiciones de baja biomasa.
La espuma marrón espesa y persistente puede estar asociada con una edad excesiva del lodo u organismos filamentosos.
La espuma repentina con olor químico puede indicar una descarga industrial anormal.
Un antiespumante adecuado puede proporcionar un control temporal, pero aún así se debe investigar la fuente subyacente.
18
Responder sistemáticamente al aumento de volumen de lodos
La acumulación de lodos no debe abordarse únicamente aumentando la dosis de productos químicos.
Verifique la distribución de oxígeno disuelto y la carga orgánica.
Evaluar el equilibrio de nutrientes, pH y alcalinidad.
Compruebe si hay sulfuros, afluentes sépticos o compuestos tóxicos.
Revisar la edad del lodo, el flujo de retorno y el rendimiento de la zona selectora.
Utilice el examen microscópico cuando esté disponible.
19
Optimice el flujo de lodos activados de retorno
Una tasa de retorno de lodos insuficiente puede permitir que se acumulen sólidos en el clarificador secundario. Una tasa excesiva puede aumentar la carga hidráulica y reducir el rendimiento del clarificador.
Los ajustes deben considerar la profundidad del manto de lodo, las características de sedimentación, el flujo del afluente y la concentración de sólidos del tanque de aireación.
20
Lodos residuales consistentemente
El desperdicio irregular de lodos puede crear grandes cambios en la edad de los lodos y en su estabilidad biológica.
Mantener el tiempo de retención de lodos objetivo.
Prevenir la acumulación innecesaria de sólidos.
Estabiliza la demanda de oxígeno y el rendimiento de sedimentación.
Coordinar el desperdicio con la capacidad de deshidratación de lodos.
Después de un ajuste importante, deje suficiente tiempo para que el sistema biológico responda antes de cambiar otra variable importante.
III. Operación de equipos y unidades
21
Inspeccionar las rejillas y el equipo de eliminación de arena
Las pantallas bloqueadas pueden causar inundaciones río arriba, flujo desigual y daños al equipo. La arena acumulada reduce el volumen efectivo del tanque y aumenta el desgaste de bombas y tuberías.
Verifique los niveles diferenciales de la criba, los mecanismos de limpieza, los transportadores, las bombas de arena, la frecuencia de eliminación de desechos, los olores y las condiciones de limpieza.
22
Proteja las bombas contra el funcionamiento en seco y el bloqueo
Antes de arrancar una bomba, verifique la posición de la válvula, el nivel del líquido, la condición de cebado, el suministro de energía y la rotación libre.
Durante el funcionamiento, controle el flujo, la presión, la corriente del motor, la vibración, el ruido, la temperatura y las fugas. Los cambios repentinos pueden indicar bloqueo, cavitación, daños en los rodamientos o una posición incorrecta de la válvula.
23
Mantenimiento de sopladores y equipos de aireación
La aireación suele ser uno de los mayores consumidores de energía en una planta de tratamiento de aguas residuales.
Inspeccionar filtros de aire, lubricación y tensión de correas.
Supervise la temperatura, la corriente, la presión y el flujo de aire de los rodamientos.
Investigue inmediatamente las vibraciones o ruidos anormales.
Revise los tanques de aireación para detectar una distribución desigual de las burbujas.
Las burbujas desiguales o un OD bajo localizado pueden indicar difusores bloqueados o dañados.
24
Monitorear el rendimiento del clarificador secundario
Un clarificador secundario debe separar los sólidos biológicos mientras devuelve el lodo sedimentado y descarga el efluente claro.
Monitoree la profundidad del manto de lodo y los sólidos de la superficie.
Inspeccionar la claridad del efluente y la limpieza del vertedero.
Verificar el funcionamiento del raspador y de eliminación de espuma.
Revisar la distribución hidráulica y el flujo de retorno de lodos.
La desnitrificación puede provocar lodos ascendentes. El efluente turbio puede ser causado por sobrecarga hidráulica, mala formación de flóculos o problemas de sedimentación biológica.
25
Utilice procedimientos estándar de arranque y apagado
El equipo no debe iniciarse ni detenerse únicamente desde la memoria. Los procedimientos escritos deben confirmar las posiciones de las válvulas, los niveles de líquido, la lubricación, el suministro eléctrico, los enclavamientos, las alarmas, la dirección de rotación y la preparación aguas abajo.
Después del mantenimiento, verifique que las herramientas, soportes temporales y componentes desconectados hayan sido retirados o restaurados antes de reiniciar el equipo.
IV. Tratamiento químico y deshidratación de lodos
26
Optimice la dosificación de productos químicos con pruebas de tarro
La dosis de productos químicos debe responder a las condiciones reales de las aguas residuales en lugar de permanecer fija durante todo el año.
Compare diferentes tipos de productos y dosis.
Evaluar secuencia de dosificación y pH.
Observe el tamaño del flóculo, la fuerza y la velocidad de sedimentación.
Verifique la claridad del sobrenadante y la producción de lodos.
Compare el costo general del tratamiento en lugar del precio químico únicamente.
En los sistemas de coagulación y floculación, el coagulante normalmente requiere una dispersión rápida y completa. Luego se introduce el floculante en condiciones de mezcla más suaves para formar flóculos más grandes sin romperlos.
Dependiendo del agua residual, durante el pretratamiento se puede evaluar PAC, ACH, PolyDADMAC, poliamina o un agente decolorante del agua. La poliacrilamida puede entonces fortalecer la formación de flóculos y mejorar la separación sólido-líquido.
La selección del producto, el pH y la secuencia de dosificación siempre deben verificarse con el agua residual real.
27
Prepare las soluciones de polímeros correctamente
La preparación incorrecta del polímero es una causa común de floculación débil o inconsistente.
Utilice agua de preparación limpia.
Agregue polímero en polvo lentamente para evitar ojos de pez.
Evite verter todo el polvo en un solo lugar.
Proporcione una mezcla adecuada sin cizallamiento excesivo.
Dejar suficiente tiempo de hidratación y maduración.
Mantener limpios los tanques de preparación, bombas y tuberías.
Una solución de trabajo diluida generalmente es más fácil de distribuir que un polímero concentrado. La concentración y el tiempo de maduración adecuados dependen del grado del producto y del equipo de dosificación.
28
Evalúe todo el sistema de deshidratación de lodos
El bajo rendimiento de deshidratación no siempre es causado por el polímero. Se debe evaluar el sistema completo de acondicionamiento y deshidratación.
Concentración de lodos de alimentación y condición biológica.
Edad y pH del lodo
Tipo de polímero, dosis y preparación de la solución.
Intensidad de mezcla y tiempo de floculación.
Carga del equipo y estado mecánico.
Sólidos del pastel, rendimiento y captura de sólidos
Filtrar o centrar la claridad.
El mejor polímero no es necesariamente el que crea el mayor flóculo visible. La selección debe considerar la sequedad de la torta, la captura de sólidos, el rendimiento, el consumo de polímero y el costo operativo total.
Una secuencia práctica de resolución de problemas
El rendimiento estable proviene del control coordinado del proceso en lugar de ajustes aislados. Cuando ocurre un problema de tratamiento, la siguiente secuencia puede ayudar a los operadores a identificar su causa de manera más eficiente.
01Confirme que el resultado analítico sea preciso.
02Revisar las tendencias influyentes y operativas.
03Inspeccionar el equipo, las condiciones del flujo y del tanque.
04Evaluar indicadores de procesos biológicos.
05Realizar pruebas controladas de laboratorio o de frasco.
06Cambie sólo una variable importante a la vez.
07Registre la respuesta antes de realizar otro ajuste.
08Confirmar el rendimiento en condiciones reales de la planta.
Principio operativo importante
Los sistemas biológicos suelen responder más lentamente que los sistemas de tratamiento químico. Evite realizar varios ajustes importantes en un período corto porque los efectos combinados pueden hacer que la causa real del problema sea difícil de identificar.
Preguntas frecuentes
1. ¿Qué parámetros debe monitorear cada día una planta de tratamiento de aguas residuales?
El monitoreo diario comúnmente incluye flujo, pH, oxígeno disuelto, DQO o DBO, sólidos suspendidos, amoníaco, MLSS, rendimiento de sedimentación de lodos, profundidad del manto de lodos y consumo de químicos. El plan de seguimiento exacto depende del proceso de tratamiento y de los requisitos de alta.
2. ¿Cuál es el nivel ideal de oxígeno disuelto en un tanque de aireación?
Muchos sistemas de lodos activados funcionan a aproximadamente 1,5 a 3,0 mg/L, pero no existe un objetivo universal. El nivel correcto de OD depende de la carga orgánica, la eliminación de amoníaco, la temperatura, la configuración del tanque y los requisitos de mezcla.
3. ¿Por qué los lodos activados sedimentan mal?
Las posibles causas incluyen oxígeno insuficiente, crecimiento filamentoso, desequilibrio de nutrientes, carga de choque, edad inadecuada del lodo, afluente tóxico, sobrecarga hidráulica o formación de flóculos biológicos débiles. Se deben evaluar varios indicadores antes de seleccionar una acción correctiva.
4. ¿Por qué cambia la demanda química cuando el flujo de aguas residuales permanece estable?
El flujo es sólo un factor que afecta el consumo de productos químicos. La turbidez, el color, el pH, la alcalinidad, los sólidos suspendidos, la materia orgánica disuelta, la temperatura y las condiciones de producción aguas arriba pueden cambiar incluso cuando el flujo hidráulico permanece constante.
5. ¿Deberían agregarse PAC y PAM al mismo tiempo?
Normalmente se añaden en etapas separadas. El PAC requiere una mezcla rápida para desestabilizar las partículas suspendidas y coloidales. Posteriormente se agrega PAM en condiciones de mezcla más suaves para formar y preservar flóculos más grandes. La secuencia óptima debe confirmarse mediante pruebas de jarra.
6. ¿Cómo se puede mejorar el rendimiento de la deshidratación de lodos?
Revise la concentración de alimentación, la edad del lodo, el tipo de polímero, la preparación del polímero, la dosificación, la mezcla, la carga del equipo y la condición mecánica. El rendimiento debe evaluarse según la sequedad de la torta, la captura de sólidos, el rendimiento y el costo total del tratamiento, en lugar del tamaño del flóculo únicamente.
Los rangos operativos mencionados en este artículo son referencias generales. Los límites operativos finales y los programas químicos deben determinarse de acuerdo con el diseño de la planta, el permiso de descarga, los manuales de los equipos, las características de las aguas residuales y las pruebas específicas del sitio.
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