1. Introducció
L'eliminació de nutrients biològics millorada (BNR) és un component crític dels sistemes convencionals de fangs activats (CAS), amb l'objectiu de reduir les concentracions de nitrogen i fòsfor per complir amb les regulacions de descàrrega d'efluents cada cop més estrictes. Els sistemes CAS tradicionals sovint es basen en l'aireació contínua i paràmetres operatius fixos, que poden limitar l'eficiència d'eliminació de nutrients, especialment en condicions d'afluència fluctuants. L'estudi investiga les modificacions operatives, inclosa l'aireació intermitent i l'optimització de l'edat dels fangs, per millorar l'eliminació de nutrients sense grans canvis d'infraestructura, proporcionant orientació pràctica per adaptar les plantes existents.
2. Materials i Mètodes
Els reactors a escala pilot es van dissenyar per comparar diferents condicions operatives. Els modes d'aireació incloïen cicles d'aireació continus i intermitents, mentre que els temps de retenció de fangs (SRT) oscil·laven entre 5 i 20 dies. Les relacions carboni-nitrogen (C/N) es van ajustar de 4 a 10 per avaluar el seu efecte en l'eliminació de nutrients. Com a afluent es va utilitzar l'afluent secundari municipal. Les concentracions de nitrogen i fòsfor es van controlar diàriament. La composició de la comunitat microbiana es va avaluar mitjançant la seqüenciació d'ARNr 16S, centrant-se en l'enriquiment de bacteris nitrificants i desnitrificants sota diverses estratègies operatives. Es van implementar estratègies de control adaptatiu per avaluar l'estabilitat de l'efluent sota la variabilitat de l'afluent.
3. Resultats
L'aireació intermitent combinada amb l'edat optimitzada dels fangs va millorar significativament l'eficiència d'eliminació de nutrients. L'eliminació d'amoni va superar constantment el 95%, l'eliminació total de nitrogen oscil·lava entre el 80% i el 90% i les concentracions totals de fòsfor van baixar per sota d'1 mg/L en condicions òptimes. L'anàlisi microbiana va revelar un enriquiment selectiu de bacteris nitrificants i desnitrificants, que es correlacionava amb una millora de l'eliminació de nutrients. El seguiment continu i el control adaptatiu van mantenir la qualitat estable de l'efluent fins i tot quan les concentracions de l'afluent variaven. L'anàlisi comparativa va demostrar que l'aireació intermitent proporcionava una eliminació superior de nitrogen i fòsfor en comparació amb l'aireació contínua, alhora que optimitzava SRT millorava encara més el rendiment del procés.
4. Discussió
Els resultats indiquen que les modificacions operatives dels sistemes CAS poden millorar significativament l'eliminació de nutrients sense requerir actualitzacions costoses de la infraestructura. L'aireació intermitent crea condicions aeròbiques i anòxiques alternes que afavoreixen la nitrificació i la desnitrificació simultànies. L'edat dels fangs optimitzada manté una població microbiana equilibrada, donant suport a l'activitat biològica estable. L'estudi destaca la importància d'entendre la dinàmica de la comunitat microbiana i aplicar un control adaptatiu per respondre a la variabilitat dels influents. Aquestes troballes ofereixen una orientació pràctica per a les instal·lacions de tractament d'aigües residuals que busquen millorar la qualitat de l'efluent de manera rendible alhora que compleixen requisits normatius més estrictes.
5. Conclusió
L'eliminació de nutrients biològics millorada en els sistemes de fangs activats convencionals es pot aconseguir combinant l'aireació intermitent amb l'edat optimitzada del fang. Aquesta estratègia millora l'eliminació de nitrogen i fòsfor, promou canvis beneficiosos de la comunitat microbiana i garanteix una qualitat estable de l'efluent en condicions variables. L'enfocament comparatiu proporciona un mètode factible i rendible per adaptar les plantes CAS existents, demostrant que les modificacions operatives poden aconseguir beneficis ambientals i normatius substancials sense inversions importants en infraestructura.