Vamos primeiro esclarecer, o que é lodo ativado para nitrificação-desnitrificação simultânea (SND)? Simplificando, os microrganismos no lodo ativado comum podem realizar ambas as tarefas de "nitrificação" (convertendo nitrogênio amoniacal em nitrogênio nitrato) e "desnitrificação" (convertendo nitrogênio nitrato em gás nitrogênio e escapando), sem a necessidade de tanques separados como os processos tradicionais, economizando água, eletricidade e espaço. Eles são verdadeiramente "eficientes e versáteis" no tratamento de esgoto. Mas essa 'versatilidade' não é algo que cai do céu. Precisamos 'nutri-la' gradualmente, passo a passo. Hoje, desde o trabalho de preparação até a manutenção diária, explicaremos isso claramente para você. Mesmo que você seja um iniciante no setor, seguir em frente pode ajudá-lo a evitar desvios.
1、 Primeiro, estabeleça as condições básicas para "nutrir a lama", para que os microrganismos não passem fome ou vivam confortavelmente
Para que os microrganismos no lodo tenham atividade SND, o primeiro passo é criar um "lar" confortável para eles, bem como comida suficiente para comer. Isso é semelhante a como precisamos preparar vasos de flores e fertilizantes antes de cultivar flores. Vamos falar sobre isso a partir de dois aspectos: "hardware" (dispositivos) e "software" (qualidade da água, nutrição):
1. Equipamento de hardware: Não há necessidade de torná-lo muito complicado, mas a chave não pode ser omitida
Não precisamos começar com um reator em larga escala que custa centenas de milhares de yuans. Os iniciantes podem começar com uma "mini versão" de testes de laboratório, como um reator cilíndrico de 10L ou 20L feito de vidro ou aço inoxidável. A chave é atender a esses requisitos:
-Capacidade de controlar o oxigênio: O núcleo da SND é "hipóxia local e aeróbica geral", o que significa que a água não pode estar completamente isenta de oxigênio, nem pode haver muito oxigênio. A água deve ter zonas de alto e baixo oxigênio para que os microrganismos possam nitrificar e desnitrificar ao mesmo tempo. Portanto, o reator precisa ser equipado com uma cabeça de aeração (de preferência usando aeração microporosa, com pequenas bolhas e distribuição uniforme de oxigênio) e, em seguida, equipado com um medidor de oxigênio dissolvido para monitoramento em tempo real, tornando conveniente ajustar o tamanho da aeração a qualquer momento. Geralmente, o oxigênio dissolvido (OD) deve ser controlado entre 0,5-2mg/L, nem muito alto nem muito baixo.
-Deve ser capaz de agitar: Se a aeração não for suficiente, um misturador também é necessário, caso contrário, o lodo afundará facilmente no fundo, misturará de forma desigual com água e nutrientes, e os microrganismos não conseguirão comer. A velocidade de agitação não precisa ser muito rápida, desde que permita que o lodo "flutue" na água (ou seja, mantenha um estado suspenso). Se for muito rápido, pode realmente "derrubar" os microrganismos e afetar sua atividade.
-Deve ser capaz de controlar a temperatura e o pH: Os microrganismos, como os humanos, são sensíveis ao frio, calor, ácido e álcali. A temperatura mais adequada para os microrganismos SND trabalharem é 25-30 ℃. Se for muito baixa, eles ficarão preguiçosos e sua atividade diminuirá; Se for muito alta, pode causar diretamente a 'morte por calor'. Portanto, é melhor envolver o reator com uma jaqueta de aquecimento de temperatura constante ou colocá-lo em um banho de água de temperatura constante. O valor do pH também precisa ser monitorado de perto. As bactérias nitrificantes preferem um ambiente ligeiramente alcalino (7,5-8,5), enquanto as bactérias desnitrificantes são ligeiramente resistentes a ácidos, mas, no geral, deve estar entre 7-8. Se o pH for baixo, adicione um pouco de carbonato de sódio e, se for alto, adicione um pouco de ácido clorídrico diluído para evitar que o valor "desvie".
2. Qualidade da água e nutrição: Prepare comida para microrganismos, não alimente cegamente
Os microrganismos no lodo precisam ter "alimentos básicos" (fontes de carbono e nitrogênio) e "vitaminas" (oligoelementos) para trabalhar, todos provenientes do afluente. Se os nutrientes não forem suficientes ou a proporção não estiver correta, os microrganismos ficarão "famintos e magros" ou "desnutridos" e não conseguirão produzir atividade SND.
-Fonte de nitrogênio: Use o nitrogênio amoniacal mais comum: Criamos lodo SND principalmente para tratar o nitrogênio amoniacal, portanto, o afluente deve ter nitrogênio amoniacal suficiente. Não complique muito, basta misturar sulfato de amônio ou cloreto de amônio diretamente. A concentração deve ser controlada em 50-100mg/L, o que é mais adequado. Se for muito baixo, os microrganismos não conseguirão sobreviver e, se for muito alto, isso os "envenenará". Os iniciantes devem começar com essa faixa de concentração.
-Fonte de carbono: Escolha "facilmente digerível", não escolha muito "difícil": As bactérias desnitrificantes precisam de fonte de carbono como "energia" para seu trabalho. Se a fonte de carbono não for suficiente, o nitrogênio nitrato não pode ser convertido em gás nitrogênio. É melhor para iniciantes escolher fontes de carbono facilmente degradáveis, como glicose e acetato de sódio, pois esses microrganismos "comem rapidamente" e são fáceis de cultivar rapidamente a atividade. A proporção de carbono para nitrogênio (ou seja, relação C/N) é crucial, geralmente controlada em 5-10:1. Por exemplo, se a concentração de nitrogênio amoniacal for 50mg/L, a fonte de carbono deve ser adicionada em uma quantidade de 250-500mg/L. Se a proporção não estiver correta, a desnitrificação não será completa, as fontes de carbono serão desperdiçadas e a água ficará com cheiro ruim.
-Oligoelementos: Não os ignore, não é suficiente. Muitas pessoas esquecem facilmente de adicionar oligoelementos, mas, na verdade, os microrganismos precisam de "pequenas coisas", como ferro, manganês e zinco, para ativar a atividade enzimática. Sem eles, mesmo que haja carbono e nitrogênio suficientes, a atividade não pode ser aumentada. Você não precisa comprar reagentes caros. Basta adicionar um pouco de água da torneira (que contém oligoelementos naturais) ou filtrar uma pequena colher de sopa de água embebida em solo de jardim ao preparar a água. A quantidade não precisa ser muita, pois muita pode levar à toxicidade por metais pesados.
-Não traga "veneno" ao entrar na água: Se houver metais pesados (como cromo, chumbo), antibióticos ou altas concentrações de sal na água, os microrganismos imediatamente "pararão de cozinhar". Portanto, ao preparar a água, é necessário usar água destilada ou água deionizada. Não use águas residuais industriais ou água de rio poluída casualmente. Os iniciantes devem primeiro cultivar água "limpa" e, em seguida, tentar lentamente tratar águas residuais reais.
2、 Inocular lodo é um atalho, não comece do zero
O erro que muitos iniciantes cometem é começar de um "tanque vazio" e esperar que o lodo cresça naturalmente, o que leva vários meses e pode não resultar necessariamente em atividade SND. A abordagem inteligente é "inocular", o que significa encontrar lodo ativado pronto como "sementes" e colocá-lo diretamente no reator, o equivalente a "ficar nos ombros de outra pessoa", o que pode economizar mais da metade do tempo.
Onde posso encontrar 'boas sementes'? Priorize estes dois lugares
-Lodo de retorno de estações de tratamento de esgoto urbanas: Esta é a "semente" mais fácil de obter, especialmente para estações de tratamento de esgoto que tratam esgoto doméstico. O lodo interno já contém bactérias nitrificantes e desnitrificantes, mas a atividade pode não ser forte o suficiente. Vamos levá-lo de volta e "domesticá-lo" um pouco. Quando for, traga um balde limpo e encha-o com 5-10L (dependendo do tamanho do reator, geralmente o lodo representa 10% -20% do volume do reator). Não deixe por muito tempo, leve-o de volta e use-o no mesmo dia. Se for deixado por muito tempo, o lodo "ficará sem oxigênio" e sua atividade diminuirá.
-Lodo ativado comum pronto no laboratório: Se você tem amigos que conduzem experimentos de tratamento de esgoto ao seu redor, você pode pegar emprestado um pouco do lodo ativado comum que eles criaram. Embora possa não ter atividade SND, a comunidade microbiana básica é sólida e pode ser domesticada rapidamente. Nunca use lodo preto ou com cheiro ruim, pois a maioria contém bactérias mortas e não pode ser usada como sementes.
2. Não "entre em colapso" durante a vacinação, deixe o lodo "se adaptar à nova casa"
Depois de receber o lodo inoculado, não o despeje diretamente no reator. Primeiro, "lave o lodo" para remover impurezas e nutrientes residuais do lodo. O método é simples: despeje o lodo em um tubo de centrífuga, adicione água destilada, centrifuge por 5 minutos (a uma velocidade de 3000 rpm), descarte o líquido claro no topo, adicione um pouco de água destilada e misture bem. Repita 2-3 vezes até que o líquido claro se torne transparente.
Após a limpeza, despeje o lodo no reator e adicione lentamente a água preparada (não adicione muito rapidamente, caso contrário, o lodo "não se adaptará"). Após a adição, não ligue a aeração primeiro. Ligue o misturador e misture por 10 minutos para misturar totalmente o lodo e a água. Em seguida, ligue a aeração e ajuste o oxigênio dissolvido para cerca de 1mg/L. Deixe o lodo "respirar" primeiro e se adaptar ao novo ambiente. Esta etapa é chamada de "período de adaptação antes da suspensão do filme", não a ignore.
3、 A domesticação é fundamental: passo a passo "forçando" os microrganismos a desenvolver atividade SND
Após inocular o lodo, a próxima etapa principal é a "domesticação" - em termos simples, ajustar as condições ambientais (como OD, relação C/N, tempo de retenção hidráulica) para permitir que as bactérias nitrificantes e desnitrificantes no lodo "trabalhem juntas" e gradualmente desenvolvam o hábito de trabalhar de forma síncrona. Este processo não deve ser apressado, geralmente leva de 15 a 30 dias. Requer paciência, observação diária, registro e ajuste gradual.
1. Fase 1: Permita que as bactérias nitrificantes "sobrevivam" e reduzam o nitrogênio amoniacal (primeiros 7-10 dias)
No início da domesticação, não se apresse em deixar as bactérias desnitrificantes trabalharem. Primeiro, "alimente" as bactérias nitrificantes e deixe-as dominar no lodo. Neste ponto, precisamos fazer isso:
-Aumente ligeiramente a aeração: controle o oxigênio dissolvido (OD) em 1,5-2mg/L para garantir oxigênio suficiente na água, o que facilita a conversão de nitrogênio amoniacal em nitrogênio nitrato pelas bactérias nitrificantes.
-Diminua um pouco a relação C/N: Não há necessidade de adicionar muita fonte de carbono, e a relação C/N deve ser controlada em 3-5:1, principalmente para permitir que os microrganismos "comam nitrogênio", com foco na observação da taxa de remoção de nitrogênio amoniacal.
-O tempo de retenção hidráulica (TRH) deve ser maior: TRH é o tempo que a água permanece no reator, inicialmente definido em 8-12 horas, para evitar que a água flua muito rápido e dar tempo suficiente para as bactérias nitrificantes trabalharem.
Colete amostras todos os dias para medir a concentração de nitrogênio amoniacal no afluente e no efluente. Se a concentração de nitrogênio amoniacal no efluente puder ser reduzida de forma estável para abaixo de 10mg/L, isso indica que as bactérias nitrificantes "voltaram à vida" e a primeira etapa atende ao padrão.
2. Fase 2: Lentamente "reduza o oxigênio e aumente o carbono" para ativar as bactérias desnitrificantes (10-15 dias no meio)
Depois que as bactérias nitrificantes se estabilizarem, é hora de "despertar" as bactérias desnitrificantes. A chave é criar um ambiente de "hipóxia local" e fornecer fontes de carbono suficientes para as bactérias desnitrificantes. Neste ponto, é necessário ajustar as condições aos poucos e não mudar muito de uma vez, caso contrário, os microrganismos serão "estressados":
-Reduza gradualmente o OD: A cada dia, diminua o OD em 0,2-0,3mg/L, reduzindo-o gradualmente de 2mg/L para 0,5-1mg/L e estabilize-o após atingir essa faixa. Ao descer, é importante observar a cor do lodo. Se o lodo mudar de marrom amarelado para preto ou o efluente ficar turvo, isso indica que o oxigênio dissolvido (OD) está muito baixo. Ajuste-o rapidamente de volta um pouco para evitar que o lodo morra por deficiência de oxigênio.
-Aumente gradualmente a relação C/N: Ao mesmo tempo, aumente a quantidade de fonte de carbono e aumente gradualmente a relação C/N de 3-5:1 para 5-8:1. Adicione um pouco a cada dia, não adicione muito de uma vez, caso contrário, haverá excesso de fonte de carbono na água, o que criará bactérias diversas e fará com que o lodo cheire mal.
-Encurte ligeiramente o TRH: Reduza lentamente o TRH de 12 horas para 6-8 horas para permitir que os microrganismos trabalhem de forma mais compacta e aumentem sua atividade.
Nesta fase, dois indicadores precisam ser medidos diariamente: nitrogênio amoniacal (para ver se há algum problema com a nitrificação) e nitrogênio total (para ver se a desnitrificação é eficaz). Se a taxa de remoção de nitrogênio total puder permanecer estável em mais de 50%, isso indica que as bactérias desnitrificantes começaram a trabalhar e a atividade SND surgiu preliminarmente.
3. Fase 3: Condições estáveis para "consolidar" a atividade SND (últimos 7 dias ou mais)
Quando a taxa de remoção de nitrogênio total se estabilizar em mais de 50%, não ajuste mais as condições significativamente. Mantenha o OD em 0,5-1mg/L, a relação C/N em 5-8:1 e o TRH em 6-8 horas para permitir que os microrganismos "vivam e trabalhem" nesse ambiente, aumentando gradualmente a atividade SND.
Neste ponto, é necessário observar as características do lodo: o bom lodo SND deve ser marrom amarelado, com flocos relativamente grandes (visíveis em aglomerados sob um microscópio), boas propriedades de sedimentação (após ficar em repouso por 30 minutos, o lodo pode se depositar e o líquido claro no topo é muito transparente) e sem enegrecimento ou odor. Meça a taxa de remoção de nitrogênio total uma vez por dia. Se puder permanecer estável em 70% ou até atingir 80%, parabéns! O lodo ativado de nitrificação-desnitrificação simultânea foi cultivado com sucesso!
4、 Manutenção diária: Não deixe que a "lama arduamente conquistada" tenha problemas
Criar lodo SND não é o fim, mas o começo. Se a manutenção diária não estiver em vigor, o lodo é propenso a "declínio da atividade" ou até mesmo "morte", e os esforços anteriores serão em vão. Estes pontos devem ser monitorados de perto:
1. Deve fazer diariamente: medir indicadores, observar traços
-Meça três indicadores principais: oxigênio dissolvido (OD), valor de pH e taxa de remoção de nitrogênio total, pelo menos duas vezes por dia (de manhã e à tarde). Assim que o OD for encontrado abaixo de 0,5mg/L, aumente a aeração e acima de 2mg/L, diminua a aeração; Adicione carbonato de sódio se o pH estiver abaixo de 7 e ácido clorídrico diluído se estiver acima de 8,5; Se a taxa de remoção de nitrogênio total diminuir em mais de 10%, verifique se a fonte de carbono foi adicionada o suficiente e se há impurezas no afluente.
-Observando as características do lodo: Observe a cor do lodo diariamente (normalmente marrom amarelado), se houver algum odor (normalmente sem odor, o odor é devido à falta de oxigênio) e a situação de sedimentação (a taxa de sedimentação é melhor em 20% -30% em 30 minutos, se for muito alta, significa que há muito lodo e, se for muito baixa, significa que há perda de lodo).
2. Tarefas obrigatórias semanais: descarga de lodo e remoção de impurezas
-Descarga regular de lodo: O lodo continuará a se multiplicar, e muito se depositará no fundo do reator, afetando a mistura e a aeração. Quanto de lodo em excesso deve ser descarregado uma vez por semana? Verifique a taxa de sedimentação. Se a taxa de sedimentação exceder 30%, descarregue 5% -10% do volume do reator de lodo e mantenha a taxa de sedimentação entre 20% -30%.
-Limpeza de impurezas: Mesmo que a água seja filtrada completamente, uma pequena quantidade de impurezas ainda se depositará no fundo com o tempo. Toda semana, durante a descarga de lodo, limpe as impurezas no fundo do reator para evitar que afetem a mistura de lodo e água.
3. Não entre em pânico ao encontrar problemas: métodos comuns de resolução de problemas
-Lodo preto e com odor: É muito provável que o oxigênio dissolvido (OD) esteja muito baixo e haja deficiência de oxigênio. Aumente rapidamente a aeração e meça o pH. Se o pH também estiver baixo, adicione um pouco de carbonato de sódio, e geralmente leva 1-2 dias para se recuperar.
-Diminuição repentina na taxa de remoção de nitrogênio total: Primeiro, verifique a fonte de carbono para ver se ela foi adicionada muito pouco. Se a fonte de carbono for suficiente, verifique se o oxigênio dissolvido (OD) está muito alto (muito alto pode inibir as bactérias desnitrificantes). Ajuste o OD para 0,5-1mg/L e observe por 1-2 dias. Geralmente, ele pode retornar.
-Perda grave de lodo (taxa de sedimentação abaixo de 10%): Pode ser devido à mistura muito rápida, que quebra o lodo, ou o fluxo de água de entrada é muito rápido (TRH é muito curto), o que elimina o lodo. Primeiro, diminua a velocidade de mistura, depois estenda o TRH por 1-2 horas e, ao mesmo tempo, complemente com um pouco de lodo inoculado e recupere gradualmente.
5、 Concepção errônea comum para iniciantes: Não pise nestas 'armadilhas'
Finalmente, converse com os iniciantes sobre equívocos comuns e não os deixe tomar um caminho errado:
-Não busque "resultados rápidos": Muitas pessoas esperam produzir atividade SND em 3 dias após inocular o lodo, o que é simplesmente impossível. A domesticação microbiana leva tempo, e 15-30 dias é um ciclo normal. É inútil correr, mas ir devagar pode realmente ser mais rápido.
-Não adicione reagentes aleatoriamente: Algumas pessoas acham que "adicionar mais nutrientes é melhor". Adicionar muitas fontes de carbono e nitrogênio pode resultar em excesso de nutrientes na água, no crescimento de bactérias e no odor do lodo; Algumas pessoas acham que "adicionar oligoelementos é bom", adicionar muitos reagentes de metais pesados de uma vez pode envenenar diretamente os microrganismos, e adicioná-los em proporção é suficiente.
-Não pare a aeração e a mistura por muito tempo: Às vezes, quando você precisa sair, você desliga a aeração e a mistura, e quando volta, você descobre que o lodo afundou completamente no fundo e ficou preto. Isso ocorre devido à falta de oxigênio a longo prazo, e um grande número de microrganismos morreu. Portanto, mesmo que você saia, você precisa encontrar alguém para ficar de olho, pelo menos para garantir que a aeração e a mistura não parem por muito tempo (no máximo 4 horas no máximo).
Em suma, o cerne do cultivo de lodo ativado de nitrificação-desnitrificação síncrona é "configurar um bom ambiente, selecionar as sementes certas, domesticar gradualmente e manter cuidadosamente". Não é tão misterioso. Os iniciantes só precisam seguir as etapas, observar e registrar mais e cometer menos erros de baixo nível, e eles definitivamente podem cultivar lodo com boa atividade. No início, você pode encontrar alguns problemas, mas, desde que não entre em pânico e ajuste lentamente, você pode começar rapidamente. Quando você vir a taxa de remoção de nitrogênio total se estabilizar em mais de 70%, essa sensação de realização é mais forte do que qualquer outra coisa!
