ES2241113T3

ES2241113T3 - Procedimiento que utiliza agua con fuerte contenido en amoniaco para la seleccion y el enriquecimiento de micro-organismos nitrificantes destinados a la nitrificacion de las aguas residuales.

Info

Publication number: ES2241113T3
Application number: ES98902335T
Authority: ES
Inventors: Bjorn Hubert Rosen
Original assignee: Scanvironment AB
Current assignee: Scanvironment AB
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 2005-10-16
Anticipated expiration: 2018-01-28
Also published as: EP1012121A1; SE9700302D0; DE69829482T2; AU5889098A; US6163932A; WO1998033745A1; DE69829482D1; EP1012121B1; AU731280B2; ATE291560T1

Abstract

Método para el tratamiento biológico de aguas residuales por unos micro-organismos para la separación de materia orgánica y por otros micro- organismos para nitrificación, que comprende. posible pre-tratamiento de las citadas aguas residuales tal como por tamizado y/o sedimentación hacer pasar las citadas aguas residuales a una corriente de tratamiento desde una entrada a una salida tratamiento biológico de las citadas aguas residuales en la citada corriente de tratamiento por los citados primeros micro- organismos para transformación de la materia orgánica en materia suspendida, tratamiento biológico de las citadas aguas residuales en la citada corriente de tratamiento por los citados otros micro-organismos para nitrificación de amoníaco a nitrito y nitrato, separación de la citada materia suspendida que incluye los citados micro- organismos de las citadas aguas residuales como lodo biológico recirculación del citado lodo biológico en una corriente de recirculación a dicha entrada del citado tratamiento biológico, por lo que hay un bajo contenido de materia orgánica y amoníaco en la corriente de recirculación, aireación u otra forma de oxigenación del citado lodo biológico en un reactor aerobio situado en la corriente de circulación. caracterizado por la alimentación de agua rica en amoníaco a la citada corriente de recirculación o corriente arriba del reactor de aireación de los lodos.

Description

Procedimiento que utiliza agua con fuerte contenido en amoniaco para la selección y el enriquecimiento de micro-organismos nitrificantes destinados a la nitrificación de las aguas residuales.

El tratamiento de aguas residuales se realiza en instalaciones de tratamiento por tratamiento mecánico (primario), biológico (secundario) y a veces también químico (terciario). En el tratamiento mecánico, los sólidos suspendidos se separan mediante alguna forma de tamizado seguido de separación normalmente por sedimentación. La separación de materia orgánica así como de nutrientes (nitrógeno y fósforo) y de bacterias, no es, sin embargo, muy alta.

Para una mejor separación, se necesita un tratamiento biológico, lo que significa la transformación de la materia orgánica en bio-masa, o lodos, por micro-organismos, siempre que se consigan las condiciones físico-químicas correctas. Para que tenga lugar este proceso, se requiere acceso a oxígeno, o condiciones aerobias, que se obtienen por alguna forma de sistema de aireación. Además, estarán presentes nutrientes tales como nitrógeno y fósforo, que en el caso de las aguas residuales municipales lo estarán en abundancia. Cuando se utiliza tratamiento biológico, se puede alcanzar más del 90% de separación de materia orgánica, así como una elevada separación de bacterias. La separación de nutrientes, sin embargo, quedará limitada a una separación de nitrógeno y fósforo de un 30% por asimilación a la bio-masa, que se separa como lodo en exceso para tratamiento separado y recuperación o eliminación.

Para la posterior reducción de impurezas finamente dispersas, que quedan después del tratamiento previo, y en particular para separación del fósforo, se puede utilizar tratamiento químico. El tratamiento químico supone la adición de un coagulante, que es capaz coagular y hacer flocular las impurezas remanentes en coágulos químicos, haciendo precipitar también el fósforo, lo que da por resultado una separación de más del 90% de fósforo. Cuando se introduce este tratamiento químico terciario como post-precipitación después del tratamiento primario y el tratamiento biológico, se puede conseguir incrementar considerablemente la separación de materia orgánica, fósforo y bacterias. El coagulante puede introducirse como alimentación también en la etapa primaria de sedimentación, pre-precipitación, o en la etapa biológica, precipitación simultánea, que en muchas instalaciones de tratamiento suecas ha dado lugar a la posibilidad de utilizar las estaciones terciarias existentes para otros propósitos o como seguridad extra.

La separación de nitrógeno obtenida es así por asimilación o del 30%. Si el lodo es estabilizado para una potencial re-utilización en agricultura, se libera parte del nitrógeno asimilado y se hace re-circular con el agua que sale del proceso de eliminación del agua, lo que dará por resultado solamente 15-20% de separación de nitrógeno.

En la Figura 1-5 se muestran los métodos convencionales para tratamiento de aguas residuales, que ponen el énfasis en la separación de nitrógeno biológico.

Tratamiento del agua

En el tratamiento del agua, el nitrógeno puede dar también lugar a problemas. El empleo incrementado de fertilizantes, no pocas veces utilizados en exceso, da por resultado un contenido más alto de nitratos en ríos y lagos, así como en las aguas subterráneas, todos ellos utilizados como fuentes de agua potable. Los nitratos pueden reducirse a nitritos que son tóxicos para los niños.

Procesos de tratamiento

Con el fin de conseguir una mejor separación del nitrógeno, se puede emplear intercambio de iones, aunque el proceso es bastante caro. En lugar de tratamiento biológico, han sido desarrollados métodos para degradar biológicamente primero compuestos de nitrógeno a nitrato, nitrificación, y separación posterior del nitrógeno por reducción desasimilativa a nitrógeno gaseoso por desnitrificación biológica. Para tratamiento de agua potable, el nitrógeno está frecuentemente presente como nitrato y se puede emplear desnitrificación biológica.

Tratamiento biológico

Todo tratamiento de aguas (residuales) incluye la separación de materia suspendida, ya sea del agua sin tratar (residual), o en la etapa de tratamiento biológico o químico. El tratamiento biológico supone la transformación de materia orgánica por micro-organismos en coágulos biológicos que se separan del agua. El tratamiento químico significa la transformación de sólidos coloidales suspendidos o finos, así como materia disuelta tal como fósforo, en coágulos químicos, que se separan del agua.

Normalmente se discute sobre los procesos de transformación que son muy complejos. La separación de coágulos, sin embargo, es más frecuentemente generadora de problemas, no siendo los menores los flujos máximos.

Con la presente invención puede ser más eficaz el proceso de transformación con nitrificación y desnitrificación, así como las propiedades de separación de los coágulos, para un mejor comportamiento global en volúmenes más pequeños, lo que es de gran importancia para mejorar las instalaciones de tratamiento.

Definiciones

Nitrificación =: amoniaco (NH_{4}) \rightarrow nitrito (NO_{2}) \rightarrow nitrato (NO_{3})

Desnitrificación =: nitrito (NO_{2}) \rightarrow nitrógeno gaseoso (N_{2})

BOD =: demanda de oxígeno biológico (medida para la materia orgánica)

COD =: demanda de oxígeno químico (medida para la materia orgánica)

Aerobio =: entorno rico en oxígeno (también llamado zonas óxicas)

Anóxico =: oxígeno no disuelto, aunque hay oxígeno presente unido químicamente

Anaerobio =: oxígeno químicamente unido no disuelto

Lodo en exceso =: lodo producido para ser separado llamado también excedente de lodo o lodo activado por aguas residuales

Envejecimiento del lodo =: tiempo de detención del lodo en el proceso igual a la cantidad de lodo en el proceso dividida por el lodo en exceso, medido en días.

En el tratamiento biológico, el oxígeno se introduce como alimentación en las aguas residuales por aireación o por algún otro medio, y los micro-organismos transforman entonces las impurezas en células o biomasa formando coágulos biológicos. Los coágulos se separan entonces como lodo en la etapa de separación. El proceso se puede llevar a cabo como un proceso de película fija con microorganismos inmovilizados, por ejemplo, en filtros de goteo, discos biológicos rotatorios o soportes suspendidos. El procedimiento más utilizado, sin embargo, es el proceso de lodo activado, utilizando micro-organismos suspendidos, que se separan y hacen recircular desde la etapa de separación, formando así una gran concentración de micro-organismos activos en un reactor aireado (oxigenado), donde rápidamente se alcanzará la degradación de la materia orgánica.

A continuación se describe la tecnología para tratamiento biológico conocida y la de la invención y se discutirán con referencia a las siguientes figuras.

\text{*} La Figura 1A muestra un proceso de lodo activado para separación de materia orgánica

\text{*} La Figura 1B muestra un proceso de lodo activado con aireación de lodo, bioabsorción

\text{*} La Figura 2 muestra un proceso de lodo activado con nitrificación

\text{*} La Figura 3 muestra un proceso de lodo activado de dos etapas con post-desnitrificación

\text{*} La Figura 4 muestra un proceso de lodo activado con pre-desnitrificación

\text{*} La Figura 5 muestra un proceso de lodo activado con pre-desnitrificación y zona anóxica del lodo

\text{*} La Figura 6 muestra un método para oxidación biológica mejorada de nitrógeno en agua

Proceso de lodo activado

En un proceso de lodo activado diseñado convencionalmente, la materia orgánica se transforma en coágulos biológicos por micro-organismos y el nitrógeno orgánico se degrada a nitrógeno de amoniaco, Figura 1 A.

El proceso de lodo activado proporcionará una elevada separación de materia orgánica, medida como BOD, aunque tiene la desventaja de la gran cantidad de lodo en re-circulación. En condiciones de flujo máximo, por ejemplo, en periodos en que se mezclan las tormentas de lluvia y la fusión de nieve, existe el riesgo de que el lodo no tenga tiempo de sedimentarse y así después del agua descargada, sean arrastrados los llamados sólidos. Otro problema con el proceso es que en una composición desfavorable de las aguas residuales, o cuando el proceso no se sigue apropiadamente, se puedan formar los tipos de microorganismos "malos", por ejemplo microorganismos filamentosos, lo que da lugar a condiciones pobres de separación de coágulos, el llamado "hinchamiento del lodo".

Una forma de reducir el impacto de los flujos máximos es la de introducir un volumen de aireación de lodo separado. El lodo re-circulado se activará, teniendo lugar una rápida separación de materia orgánica, cuando el lodo se mezcla con el agua residual entrante en el volumen de contacto. Al mismo tiempo, se obtiene un almacenamiento de lodo, separado del agua entrante. La modificación se conoce a veces como "bio-absorción", requiriendo menos volumen total, Figura 1B.

Nitrificación

Con el fin de alcanzar la desnitrificación biológica, hace falta que el nitrógeno se oxide a nitrato, nitrificación, lo que tiene lugar en dos etapas, que utilizan diferentes micro-organismos:

amoniaco (NH_{4}) \rightarrow nitrito (NO_{2}) \rightarrow nitrato (NO_{3})

Para conseguir la nitrificación, se necesita un tiempo de detención más largo y/o temperatura más alta, comparando con la sola separación de materia orgánica (BOD), y en muchas instalaciones de tratamiento convencionales, la nitrificación tendrá lugar a bajas cargas durante el tiempo de verano, lo que a veces da lugar a problemas cuando se va a hacer una posterior precipitación.

Durante el proceso de nitrificación, la alcalinidad se reduce y el valor del pH decrece, haciendo imposible que funcione óptimamente la post-precipitación sin ajuste del pH.

La nitrificación requiere un mayor envejecimiento del lodo y tiempo de detención más elevado que para la separación BOD, Figura 2. El consumo de oxígeno aumentará también, normalmente más del 50%.

El nitrógeno de amoniaco se transforma, vía nitrito, a nitrato, empleando micro-organismos autotróficos con un tiempo mayor de regeneración que los micro-organismos que separan materia orgánica, BOD. Esta es la razón por la que se necesita un tiempo de detención más largo, ya que de otra manera los microorganismos de nitrificación, nitrificantes, se irán por lavado desde el proceso. El tiempo de regeneración para los nitrificantes es de unos 3 días, y el envejecimiento del lodo requerido normalmente es de 10 días. La experiencia práctica, sin embargo, muestra que un envejecimiento del lodo de 8 días da por resultado una nitrificación/desnitrificación estable en valores de efluyente de unos 8 mg de nitrógeno total por litro a una temperatura de 8 grados.

Desnitrificación

La desnitrificación requiere un entorno anóxico, es decir, oxígeno no disuelto, donde los micro-organismos toman el oxígeno necesario de los nitratos, transformándolos en nitrógeno gaseoso que va a la atmósfera, Figura 3. La alcalinidad y el valor del pH se incrementa. La desnitrificación requiere el acceso a carbono fácilmente degradable, y se emplea metanol en las instalaciones de primer tratamiento para separación de nitrógeno biológico dosificado a una segunda etapa de lodo activado para post-desnitrificación. Un procedimiento de dos etapas incrementará tanto la inversión como los costes de operación, ya que tiene que utilizarse materia orgánica cara, cuando el proceso ha separado materia orgánica previamente.

Pre-desnitrificación

En Sudáfrica, se presentó en los años setenta una modificación del procedimiento con pre-desnitrificación, donde se utilizaba la materia orgánica entrante de las aguas residuales se como fuente de carbono para agua nitrificada recirculada desde la siguiente etapa de nitrificación, Figura 4. La carga de la etapa de nitrificación quedaría reducida, ya que algo de la materia orgánica, BOD, se utilizaría en la pre-desnitrificación. Los costes de operación serían más bajos al necesitarse menos oxígeno y se necesitaría carbono externo.

La pre-desnitrificación se puede introducir tan pronto como la nitrificación ha sido alcanzada, teniendo el procedimiento varias ventajas.

Del llamado procedimiento BarDenPho, según su inventor James Barnard, se podían esperar posibilidades en un clima más frío como el de Suecia, así como de las soluciones técnicas allí utilizadas, y se introdujo a gran escala en la ciudad de Falkenberg 1983.

La posible separación de nitrógeno está limitada por la cantidad de nitrato reciclado en la zona anóxica, o

N_{max} = 100*(Q_{R} + Q_{N})/(Q + Q_{R} + Q_{N})%

Por ejemplo, la posible reducción de nitrógeno a reciclado del 100% de lodo y agua con nitrato será 100*100/(100 + 100) = 50%, a reciclado del 200* será 100*200/(100+200) = 67%, etc., Figura 4. Además del nitrógeno, que se separa como nitrógeno gaseoso, estará la asimilación de nitrógeno en el lodo, lo que, dependiendo de las características de las aguas residuales y en alguna medida del diseño del proceso, es normalmente de un 6-8% del la producción de
lodo.

En Sudáfrica, la separación de nitrógeno es necesaria para re-utilización del agua, cuando es importante mantener el contenido de sales bajo, El objetivo es la separación más alta posible, lo que conduce a 500-800% de reciclado total.

Si el requerimiento está menos restringido, 10-15 mg/ml, es decir como en Suecia, es suficiente el sólo el reciclado de lodos, posiblemente con una capacidad poco más alta. En muchos ensayos a escala completa, la desnitrificación en la zona anóxica ha sido limitada, lo que se ha interpretado como carencia de carbono fácilmente degradable. En lugar de ello, según el concepto original, los pobres resultados dependían de un reciclado demasiado alto, que daba un tiempo de detención demasiado corto y malas condiciones de desnitrificación.

Solamente por cierre de las bombas de reciclado de nitrato, se ha alcanzado una mejora espectacular, que da por resultado una descarga disminuida de 20 a 10 mg de nitrógeno por litro. En resumen, para un reciclado eficaz de nitrógeno, deben prevalecer las siguientes condiciones:

Nitrificación, que requiere:

\text{*} Suficiente envejecimiento del lodo (normalmente más de 8 días)

\text{*} Suficiente alcalinidad

\text{*} Un valor adecuado del pH (preferiblemente 8,0-8,5)

\text{*} Contenido de oxígeno (> 2 mg/l)

\text{*} Temperatura no demasiado baja

\text{*} Eficaz (lodo no inhibido)

Desnitrificación que requiere

\text{*} Acceso a carbono fácilmente degradable

\text{*} Oxígeno no disuelto

\text{*} Potencial redox bajo

\text{*} Eficiente (lodo no inhibido)

Utilización máxima de volúmenes de reacción Zonas anóxicas del lodo

Es necesario que haya el suficiente número de microorganismos en el sistema para la tarea requerida, y en particular no perder lodo en los flujos máximos u otras perturbaciones. Con el fin de conseguir esto, hay que diseñar el volumen de reacción y las etapas de separación de forma adecuada, así como contar con una estrategia de operación para utilización óptima de la instalación de tratamiento. Es evidente que una instalación deberá hacerse funcionar con el contenido de lodo lo más alto posible y, al mismo tiempo, asegurar que no se pierda lodo. Esto se puede conseguir con un diseño correcto de la etapa de separación y una estrategia de operación global con posibilidades de seguridad y de siembra de microorganismos.

Por introducción de una zona anóxica de lodo para el lodo reciclado, se obtendrá una cantidad de lodo máxima por unidad de volumen, y consiguientemente también la más alta desnitrificación posible, siempre que haya una fuente de carbono disponible. La fuente de carbono puede ser un sobrenadante de un espesante primario, o una fuente externa, preferiblemente etanol. Otra posibilidad puede ser utilizar parte de las aguas de alcantarillado materia prima entrantes después de pre-tratamiento, donde la BOD de materia prima que llega será la fuente de carbono. Según esto, la etapa primaria (pre-precipitación) y el tratamiento biológico tendrá menos carga, resultando costes de operación más bajos y capacidad más alta.

Otra ventaja con la zona anóxica del lodo es la "bioabsorción anóxica" con almacenamiento del lodo, que reduce el impacto de las cargas máximas cortas sobre el proceso.

Con el fin de conseguir un mejor control y seguimiento, el proceso se puede llevar a cabo con instrumentos "on-line", preferiblemente medidores de amonio en la zona de aireación del lodo y medición de pH/redox en la zona anóxica del lodo.

Separación de fósforo biológico

Para poder reducir el fósforo biológico no puede haber nitrato presente. El lodo reciclado tendrá el mismo contenido de nitrato que el efluyente del proceso y por consiguiente no podrá ser conducido a una zona anaerobia sin separación de nitrato. La mejor forma de conseguirlo es la introducción de una zona anóxica de lodo en el lodo reciclado. Así se utilizarán óptimamente los volúmenes de reacción.

Zonas anaerobias

Un diseño del proceso con una zona de lodo anóxica será capaz automáticamente de la separación biológica de fósforo, ya que aparecerán las condiciones anaerobias en cuando se utilice nitrato en el lodo reciclado. La separación biológica de fósforo significa que se asimila más fósforo en el lodo en exceso en la zona anaerobia (sin oxígeno disuelto o nitrato). La zona anaerobia dará un borde de competencia a un cierto tipo de micro-organismos, acidobácter, que en un entorno aerobio pueden obtener energía por captación de fósforo y en un entorno anaerobio por captación de materia orgánica y liberar fósforo. Un sangrado adecuado del lodo en exceso contendrá 5-6% de fósforo, comparado con el aproximadamente 1% normal.

Control del hinchamiento del lodo

Puede ocurrir, sin embargo, algo de liberación de fósforo durante la estabilización del lodo, y al final en el agua despedida de la eliminación del agua. Una etapa anaerobia proporcionará otra gran ventaja, ya que el riesgo de hinchamiento del lodo se reducirá considerablemente, ya que las bacterias filamentosas quedan desfavorecidas en tal etapa, y se conseguirán así las características de separación de los coágulos.

Los microorganismos filamentosos pueden dar lugar de otra manera a un lodo voluminoso, difícil de separar eficazmente del agua,

Método según la invención

La presente invención queda ilustrada por la Figura 6, y comprende un método para oxidación biológica mejorada de nitrógeno en agua, por ejemplo, aguas residuales, nitrificación, por creación de un volumen de reacción para la selección y el enriquecimiento de microorganismos nitrificantes, seguido de desnitrificación biológica. El método hará uso máximo de volúmenes de reacción, permitiendo tiempos de detención más cortos y costes operacionales más bajos, y, al mismo tiempo, consiguiendo una operación más fiable para la separación del nitrógeno.

El procedimiento comprende también una revisión completa del diseño global del proceso, con integración y optimización de las diferentes etapas del procedimiento para los mejores resultados posibles. La posibilidad de estimular los microorganismos a actividad biológica más alta se incluye también, por control de las condiciones físico-químicas, y/o la posible adición de una fuente de carbono para mejorar la desnitrificación. Para mejores propiedades del lodo, se puede añadir cal y/o introducirse una zona anaerobia que permita también la separación de fósforo biológica, a menos dosis de coagulante y consiguientemente menos lodo químico para manejar.

Utilización de agua rica en amoniaco para la selección y enriquecimiento de micro-organismos nitrificantes

En la Figura 6 se muestra el método

1.: Entrada de agua después de un posible pre-tratamiento

2.: Volumen de reacción para la posible desnitrificación en zonas anóxicas

3.: Volumen de reacción para la separación de materia orgánica y para nitrificación de acuerdo con la invención

4.: Recirculación de lodo (activo) de la etapa de separación

5.: Separación de lodo biológico

6.: Descarga de agua tratada biológicamente

7.: Reciclado de agua nitrificada para posible desnitrificación

8.: Recogida del excedente o lodo activado por aguas residuales desde el proceso

9.: Espesamiento del lodo excedente

10.: Reactor para estabilizar el lodo, por ejemplo digestor anaerobio

11.: Espesante/almacenamiento para lodo estabilizado

12.: Eliminación del agua del lodo estabilizado

13.: Lodo desecado para su eliminación

14.: Agua rica en amoniaco, por ejemplo el agua despedida de la eliminación de agua, y sobrenadante del espesamiento

15.: Posible compensación de agua rica en amoniaco

16.: Posible adición de cal para aumentar el valor del pH y la alcalinidad

17.: Posible adición de fuente de carbono para desnitrificación más rápida y eficaz

18.: Depósito de reacción de aireación de lodos

19.: Posible zona anóxica del lodo

20.: Posible zona anaerobia

21.: Posible fuente de carbono del espesante, tratada para formación de carbono soluble

22.: Posible derivación en las condiciones de carga máxima o descarga tóxica en las aguas residuales

23.: Posible fuente de carbono, por ejemplo aguas residuales sin tratar

Si el método se aplica a un sistema de lodo activado, es ventajoso airear/oxidar el lodo reciclado en el volumen de reacción, 18, ya que el contenido del lodo y la cantidad total de lodo por volumen unidad es más alta que en los depósitos de aireación del lodo activado. La cantidad más alta de lodo activado contendrá un gran número de micro-organismos nitrificantes y dará lugar a un envejecimiento del lodo más alto y a velocidad de nitrificación más elevada ya que queda disponible una mayor cantidad de bio-masa activa para nitrificación.

El método se puede emplear especialmente cuando se recoge el agua despedida de la eliminación de agua del lodo estabilizado (14), donde por digestión anaerobia se hace recircular 15-20% de la carga de nitrógeno de otra manera a la entrada, lo que da por resultado una serie de ventajas que se enumeran a continuación.

La zona anóxica del lodo antes descrita, 19, se puede combinar también con aireación del lodo, 18, en esta nueva modificación. Así, se utiliza incluso más lodo con micro-organismos nitrificantes activos que los que se emplean, lo que aumentará el envejecimiento del lodo y la velocidad de desnitrificación.

\sqbullet El estado de aireación "normal", 3, se descargará y se requiere menos oxígeno/aireación. Además, está en operación una gran cantidad de lodo en el volumen de aireación del lodo, 18, con gran capacidad para nitrificación tanto del agua rica en amoniaco añadida, 14, como del amoníaco en el lodo re-circulado, 4, si no se alcanza la nitrificación completa en la aireación "normal", 3.

\sqbullet Otra ventaja es que la operación del proceso es menos sensible a cargas máximas, que dan de otra manera lugar a arrastre de lodo en el efluyente, (6), desde la etapa de separación. En el peor de los casos puede ocurrir, de otra forma, la pérdida completa del lodo y consiguientemente nitrificación. El reactor de aireación del lodo se utilizará entonces como un almacenamiento para siembra con organismos vivos en el retorno a las condiciones normales de operación, permitido por la derivación (22, línea de puntos en la Figura 6) de todo o parte del lodo de recirculación, iniciada y controlada por flujo o por la concentración de sólidos. Este modo de operación hace posible comenzar rápidamente el proceso de nitrificación, incluso durante las condiciones invernales, cuando de otra manera podrían necesitarse meses para comenzar.

\sqbullet La derivación 22 se puede emplear también si, por ejemplo, hay posibilidad de que haya un material tóxico o inhibidor, que es posible controlar "on line" por medición del tóxico o una combinación de otros parámetros de medida a la entrada de la instalación. La derivación (by-pass) puede ser fácilmente automatizada.

\sqbullet Si el agua rica en amoniaco se recoge en un depósito compensador, 15, su "dosificación" a la aireación del lodo se puede hacer de manera que se alcance el contenido máximo de nitrato en el mezclado del lodo aireado con las aguas residuales entrantes en la zona anóxica, 20, a carga orgánica máxima. La "dosificación" puede controlarse por un medidor de amoníaco a la salida de la aireación del lodo.

\sqbullet Además, los coágulos biológicos pueden hacerse más pesados con la adición de cal, 16, lo que también incrementará la alcalinidad y el valor del pH si la alcalinidad es demasiado baja. El efecto ha sido registrado como un incremento del 25-30% de la velocidad de nitrificación. La dosificación de cal se puede aplicar ya sea en la aireación del lodo, 18, o, si se utiliza pre-precipitación, antes de clarificación primaria, 25-100 mg/l. Cuando se utilizan sales de hierro en el proceso de pre-precipitación, los sólidos suspendidos, la materia orgánica y la separación de fósforo también mejorará en esta etapa.

\sqbullet No solamente los micro-organismos nitrificantes pueden beneficiarse de la aireación de lodo, 18, ya que se activarán también otros micro-organismos aerobios, para la separación rápida en las siguientes etapas del proceso, en la zona anóxica del lodo 19, así como en la zona anóxica, 2, y la aireación 3.

Cuando se utiliza una fuente de carbono externa, 17, se puede emplear control de dosificación por medición de pH/redox en la zona anóxica del lodo, 19. Si se utiliza una parte de las aguas residuales no pre-precipitadas, 23, si no hay disponible suficiente carbono, se puede utilizar control por medición de los sólidos suspendidos a la entrada, cuando la correlación entre los sólidos suspendidos y la materia orgánica, medida como BOD o COD, es lo bastante buena. Otra posibilidad de más precisión, aunque más cara, es la utilización "on-line" de medida del TOC (carbono orgánico total) para controlar la alimentación de materia orgánica. Si es posible, la fuente de carbono utilizada, 17, sería interna, por ejemplo sobrenadante de los espesantes, 24, posiblemente mejorado por fermentación ácida y espesamiento simultáneos, Como "reserva", es necesario tener la posibilidad de emplear una fuente externa, preferiblemente etanol, al no necesitarse adaptación a una operación de encendido/apagado.

Para el control total se utilizará un ordenador, con una estrategia operacional.

Procesos de película fija

El método se puede utilizar también para procesos de película fija.

Claims

1. Método para el tratamiento biológico de aguas residuales por unos micro-organismos para la separación de materia orgánica y por otros micro-organismos para nitrificación, que comprende.

: posible pre-tratamiento de las citadas aguas residuales tal como por tamizado y/o sedimentación

: hacer pasar las citadas aguas residuales a una corriente de tratamiento desde una entrada a una salida

: tratamiento biológico de las citadas aguas residuales en la citada corriente de tratamiento por los citados primeros micro-organismos para

: transformación de la materia orgánica en materia suspendida,

: tratamiento biológico de las citadas aguas residuales en la citada corriente de tratamiento por los citados otros micro-organismos para nitrificación de amoníaco a nitrito y nitrato,

: separación de la citada materia suspendida que incluye los citados micro-organismos de las citadas aguas residuales como lodo biológico

: recirculación del citado lodo biológico en una corriente de recirculación a dicha entrada del citado tratamiento biológico, por lo que hay un bajo

: contenido de materia orgánica y amoníaco en la corriente de recirculación, aireación u otra forma de oxigenación del citado lodo biológico en un

: reactor aerobio situado en la corriente de circulación.

caracterizado por

la alimentación de agua rica en amoníaco a la citada corriente de recirculación o corriente arriba del reactor de aireación de los lodos.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por

la separación de una porción de lodo en exceso desde la citada corriente de recirculación,

la estabilización y eliminación de agua de la citada porción de descarga para aumentar el contenido de amoníaco de la citada porción de descarga,

la separación de la porción líquida de la citada porción de descarga y alimentación de la citada porción líquida separada a la citada corriente de circulación como agua rica en amoníaco citada.

3. Método según la reivindicación 1 o la 2 caracterizado por:

la reducción biológica de nitrato a gas nitrógeno en condiciones anóxicas en una zona anóxica situada corriente abajo del citado reactor aerobio en la citada corriente de recirculación.

4. Método según la reivindicación 3, caracterizado por:

la adición de una fuente de carbono fácilmente degradable a la citada zona anóxica.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque la citada adición de una fuente de carbono es de una fuente externa, preferiblemente etanol.

6. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque la citada adición de una fuente de carbono es de una fuente interna, tal como un sobrenadante desde un espesante primario.

7. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque la citada adición de fuente de carbono es de aguas residuales de antes del tratamiento biológico.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 4 - 7, caracterizado porque la adición de una fuente de carbono se controla con un medidor de pH/redox a la salida de la zona anóxica.

9. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque la adición de una fuente de carbono se controla por cualquiera de los sólidos suspendidos, TOC o medición de respiración en las aguas residuales de entrada.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por:

una etapa aerobia para control de la calidad de los lodos y también por la posible separación biológica de fósforo corriente abajo de la citada zona anóxica en la citada corriente de recirculación.

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por:

el control de la alimentación de la citada agua rica en amoníaco en la citada corriente de recirculación por un medidor de amoníaco a la salida del citado reactor aerobio.

12. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por:

la adición de cal o carbonato de calcio en la citada corriente de recirculación.

13. Método según la reivindicación 12, caracterizado porque la citada adición es de menos de 100 mg/ml calculada en el flujo de entrada.

14. Método según la reivindicación 12 o la 13, caracterizado por:

el control de la adición de cal o carbonato de calcio por un método seleccionado del grupo que consiste en medición de la alcalinidad, medición del pH o combinaciones de ellos.

15. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12 ó 13 caracterizado por;

la adición de cal o carbonato de calcio en una etapa de pre-precipitación, mejorando así la separación y reduciendo consecuentemente la carga sobre la etapa biológica, así como reducción de la dosis de coagulante.

16. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque no se utiliza una recirculación de nitrato separada.

17. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en las condiciones de flujo máximas, el volumen de aireación de lodo es derivado y el lodo se almacena para poder utilizarlo después para siembra de microorganismos.

18. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cuando es necesario, por ejemplo cuando hay flujos máximos o en una descarga industrial, se efectúa la derivación del volumen de reacción automáticamente, por impulso del medidor de flujo de entrada y/o el medidor de sólidos suspendidos en el lodo de aireación o recirculado, o por descarga industrial, por un sistema de medidor de tóxico, que trabaja "on-line".

19. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el reactor para tratamiento biológico de las citadas aguas residuales en la citada corriente de tratamiento por dichos otros microorganismos para nitrificación comprende un reactor de película (o lecho) fija (fijo).