Anar al contingut

Tractament secundari

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Este chicotet decantador secundari d'una depuradora rural és un mecanisme típic de separació de fases per a eliminar els sòlits biològics formats en un biorreactor de creiximent en suspensió o de película fixa.

El tractament secundari (principalment tractament biològic d'aigües residuals) és l'eliminació de matèria orgànica biodegradable (en solució o en suspensió) de les aigües residuals o tipos similars d'aigües:[1] <span title="Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «DecodeEncode».">: 11 L'objectiu és conseguir un cert grau de calitat del efluent en una planta de tractament d'aigües residuals adequada per a l'opció d'eliminació o reutilisació prevista. El tractament secundari sol anar precedit d'una etapa de "tractament primari", en la que s'utilisa la separació física de fases per a eliminar els sòlits sedimentables. Durant el tractament secundari, s'utilisen processos biològics per a eliminar la matèria orgànica dissolta i suspesa medida com demanda bioquímica d'oxigen (DBO). Estos processos són realisats per microorganismes en un procés controlat aeròbic o anaeròbic depenent de la tecnologia de tractament. Les bactèries i els protozous consumixen contaminants orgànics solubles biodegradables (per eixemple, sucres, grasses i molècules orgàniques de carbono de cadena curta procedents de residus humans, residus alimentaris, sabons i detergents) mentres es reproduïxen per a formar cèlules de sòlits biològics. El tractament secundari s'utilisa àmpliament en la depuració d'aigües residuals i també és aplicable a moltes aigües residuals agrícoles i industrials.

Els sistemes de tractament secundari es classifiquen en sistemes de película fixa o de creiximent suspés, i en sistemes aerobios i anaerobio. Els sistemes de película fixa o de creiximent adherit inclouen els filtres percoladores, els chapulls artificials, les biotorres i els contactores biològics rotatius, en els que la biomassa creix sobre un mig i les aigües residuals passen per damunt de la seua superfície:[2] <span title="Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «DecodeEncode».">: 11–13 El principi de película fixa ha evolucionat fins a convertir-se en reactors de biopelícula de llit mòvil[3] i processos integrats de fancs activats de película fixa.[4] Els sistemes de creiximent suspés inclouen els fancs activats, que és un sistema de tractament aeròbic, basat en el manteniment i recirculación d'una biomassa complexa composta per microorganismes bactèries i protozous) capaços d'absorbir i adsorber la matèria orgànica transportada en les aigües residuals. També s'estan utilisant chapulls construïts. Un eixemple d'un sistema de tractament secundari anaeròbic és el reactor de mant de fancs anaeròbic de fluix ascendent.

Els sistemes de película fixa són més capaces de fer front a canvis dràstics en la cantitat de material biològic i poden proporcionar majors taxes d'eliminació de matèria orgànica i sòlits en suspensió que els sistemes de creiximent en suspensió.[2]:11-13 La majoria dels sistemes de tractament secundari aerobio inclouen un clarificador secundari per a sedimentar i separar el flóculo biològic o el material filtrante cultivat en el biorreactor de tractament secundari.

Definicions

[editar | editar còdic]

Tractament primari

[editar | editar còdic]

Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Excerpt».

Tractament secundari

[editar | editar còdic]

El decantament del tractament primari elimina aproximadament la mitat dels sòlits i un terç de la DBO de les aigües residuals brutes.[5] El tractament secundari es definix com la "eliminació de matèria orgànica biodegradable (en solució o suspensió) i sòlits en suspensió. La desinfecció també sol incloure's en la definició de tractament secundari convencional"[1]: 11 l'eliminació biològica de nutrients és considerada per alguns ingeniers sanitaris com a tractament secundari i per uns atres com a tractament terciario.[1] <span title="Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «DecodeEncode».">: 11 

Despuix d'este tipo de tractament, les aigües residuals poden denominar-se aigües residuals en tractament secundari.

Tractament terciario

[editar | editar còdic]
Configuració general d'un sistema de microfiltración

Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Excerpt».

Tipos de processos

[editar | editar còdic]

Els sistemes de tractament secundari es classifiquen en sistemes de película fixa o de creiximent en suspensió Existix un gran número de processos de tractament secundari A continuació s'expliquen els principals.

Sistemes de película fixa

[editar | editar còdic]

Llits filtrantes (llits oxidants)

[editar | editar còdic]

En les plantes més antigues i en les que reben càrregues variables, s'utilisen llits filtrantes percoladores en els que l'aigua residual sedimentada s'escampa sobre la superfície d'un llit compost per coque (carbó carbonizado), borumballes de pedra calcàrea o mijos plàstics especialment fabricats. Estos mijos deuen tindre una gran superfície per a soportar les biopelículas que es formen. El licor es distribuïx normalment a través de braços de pulverización perforats. El licor distribuït es escurre pel llit i s'arreplega en els desaiguadors de la base. Estos desaiguadors també proporcionen una font d'aire que es filtra a través del llit, mantenint-ho aeròbic. En la superfície del llit es formen biopelículas de bactèries, protozous i foncs que s'alimenten del contingut orgànic o ho reduïxen.[6]:12 El filtre elimina un chicotet percentage de la matèria orgànica en suspensió, mentres que la major part de la matèria orgànica favorix la reproducció de microorganismes i el creiximent celular a partir de l'oxidació biològica i la nitrificació que tenen lloc en el filtre. En esta oxidació aeròbica i nitrificació, els sòlits orgànics es convertixen en biopelícula consumida per larves d'insectes, caragols i cucs que ajuden a mantindre una gruixa òptima. La sobrecàrrega dels llits pot aumentar la gruixa de la biopelícula i provocar condicions anaeròbiques i la possible biocaptación del mig filtrante i la formació de tolls en la superfície.[7]

Contactores biològics rotatius

[editar | editar còdic]
Diagrama esquemàtic d'un contactor biològic rotatiu (RBC) per al tractament d'aigües residuals. El clarificador/sedimentador d'efluents no està inclós en el diagrama.

Un contactor biològic rotatiu o RBC és un procés de tractament biològic de película fixa que s'utilisa en el tractament secundari d'aigües residuals despuix del tractament primari.[8][9][10][11][12] El procés de tractament primari implica l'eliminació d'arenes i materials grossos en suspensió per mig d'un procés d'erejat, seguit de la sedimentación dels sòlits en suspensió. El procés de RBC permet que les aigües residuals entren en contacte en una película biològica per a eliminar els contaminants presents en les aigües residuals abans d'abocar les aigües residuals tractades al mig ambient, normalment una massa d'aigua (riu, llac o oceà). Un contactor biològic rotatiu és un tipo de procés de tractament secundari (biològic). Consistix en una série de discs paralels molt pròxims entre sí montats sobre un eix giratori que es recolza just damunt de la superfície de les aigües residuals. En la superfície dels discs creixen microorganismes que degraden biològicament els contaminants de les aigües residuals.

Chapulls construïts

[editar | editar còdic]
Chapull construït en un assentament ecològic en Flintenbreite, prop de Lübeck, Alemània

Un chapull construït és un chapull artificial per al tractament d'aigües residuals, aigües grises, aigües pluvials o aigües residuals industrials.[13][14] També pot dissenyar-se per a la recuperació de terres despuix de l'explotació minera o com a mida de mitigació de la pèrdua de zones naturals pel desenroll urbanístic. Els chapulls artificials són sistemes artificials que utilisen les funcions naturals de la vegetació, el sol i els organismes per a proporcionar un tractament secundari a les aigües residuals. El disseny dels chapulls artificials deu ajustar-se al tipo d'aigües residuals que vagen a tractar-se. Els chapulls artificials s'han utilisat tant en sistemes d'aigües residuals centralisats com descentralisats. El tractament primari es recomana quan hi ha una gran cantitat de sòlits en suspensió o matèria orgànica soluble (mida com a demanda bioquímica d'oxigen i demanda química d'oxigen).

Sistemes de creiximent suspés

[editar | editar còdic]

Fanc activat

[editar | editar còdic]
Un esquema generalisat d'un procés de fancs activats.

Els fancs activats són un método comú de tractament secundari per creiximent en suspensió. Les plantes de fangos actius comprenen una varietat de mecanismes i processos que utilisen oxigen dissolt per a promoure el creiximent de flóculo biològics que eliminen substancialment la matèria orgànica.[6]: 12-13 el flóculo biològic és un ecosistema de biota viva que subsistix gràcies als nutrients de l'efluent del clarificador primari. Estos sòlits dissolts, en la seua majoria carbonosos, se someten a aireación per a ser descomposts i oxidats biològicament a diòxit de carbono o convertits en flóculo biològics adicionals de microorganismes reproductors. Els sòlits dissolts nitrogenats (aminoàcits, amoníac, etc.) es convertixen de forma similar en flóculo biològics o són oxidats pels flóculo a nitrit, nitrat i, en alguns processos, a nitrogen gaseós per mig de desnitrificació. Encara que la desnitrificació es fomenta en alguns processos de tractament, a sovint impedix la sedimentación de el flóculo, lo que provoca un efluent de baixa calitat en moltes plantes d'aireación suspesa. El rebosadero de la cambra de mescla de fangos actius s'envia a un clarificador a on el flóculo biològic en suspensió es sedimenta mentres l'aigua tractada passa a tractament terciario o desinfecció. el flóculo sedimentado es torna a la cambra de mescla per a seguir creixent en l'efluent primari. Com en la majoria dels ecosistemes, els canvis de població entre la biota dels fancs activats poden reduir l'eficàcia del tractament. Nocardia, una bromera marró flotant que a voltes s'identifica erròneament com a fongo de les aigües residuals, és el més conegut dels molts foncs i protistas diferents que poden sobrepoblar el flóculo i causar trastorns en el procés. Les concentracions elevades de residus tòxics, com plaguicidas, residus industrials metàlics o pH extrems, poden matar la biota de l'ecosistema d'un reactor de fancs activats.[15]

Reactors per lots de seqüenciació
[editar | editar còdic]

Un tipo de sistema que combina el tractament secundari i el decantament és el de fancs activats cíclicamente (CASSBR), o reactor discontinu seqüencial (SBR). Normalment, els fancs activats es mesclen en les aigües residuals brutes entrantes i, a continuació, es mesclen i airegen. El fanc sedimentado es escurre i es torna a airejar ans que una part es torne a la capçalera.[16]

La desventaja del procés CASSBR és que requerix un control precís dels temps, la mescla i la aireación. Esta precisió es conseguix normalment en controls informàtics conectats a sensors. Un sistema tan complex i fràgil no és adequat per a llocs a on els controls poden ser poc fiables, estar mal mantinguts o a on el suministrament elèctric pot ser intermitent.

Plantes de paquet
[editar | editar còdic]

Existix una àmplia gama de tipos de plantes combinades, que solen donar servici a chicotetes comunitats o plantes industrials que poden utilisar processos de tractament híbrits que a sovint impliquen l'us de fancs aeròbics per a tractar les aigües residuals entrantes. En estes plantes pot ometre's l'etapa de sedimentación primària del tractament. En estes plantes es crea un flóculo biòtic que proporciona el substrat necessari. Les plantes paquet són dissenyades i fabricades per empreses d'ingenieria especialisades en dimensions que permeten el seu transport al lloc de treball en carreteres públiques, normalment de 3,7 per 3,7 metros d'ample i alt (12 peus × 12 peus). La llongitut varia en funció de la capacitat, ya que les plantes més grans es fabriquen en peces i es sueldan in situ. Es preferix l'acer als materials sintètics (per eixemple, el plàstic) per la seua durabilitat. Les plantes de paquet solen ser variants d'aireación prolongada, per a favorir l'enfocament de "encaixar i oblidar-se" necessari per a chicotetes comunitats sense personal operatiu dedicat. Existixen vàries normes que faciliten el seu disseny.

Les plantes de paquet d'aireación estesa utilisen basses separades per a la aireación i el decantament, i són alguna cosa més grans que les plantes SBR en una sensibilitat temporal reduïda[17]

Biorreactores de membrana
[editar | editar còdic]

Els biorreactores de membrana (MBR) són sistemes de fancs activats que utilisen un procés de separació de fase líquida-sòlida per membrana. El component de membrana utilisa membranes de microfiltración o ultrafiltración de baixa pressió i elimina la necessitat d'un clarificador o filtració secundaris. Les membranes solen estar sumergides en el tanc d'aireación; no obstant, algunes aplicacions utilisen un tanc de membranes independent. Una de les principals ventages d'un sistema MBR és que supera eficaçment les llimitacions associades a la deficient sedimentación dels fangos en els processos convencionals de fangos activats (CAS). La tecnologia permet el funcionament del biorreactor en una concentració de sòlits en suspensió en el licor mesclat (MLSS) considerablement major que la dels sistemes CAS, que estan llimitats per la sedimentación dels fancs. El procés sol funcionar en una concentració de MLSS d'entre 8.000 i 12.000 mg/L, mentres que els CAS funcionen en una concentració d'entre 2.000 i 3.000 mg/L.

L'elevada concentració de biomassa en el procés MBR permet una eliminació molt eficaç de materials biodegradables tant solubles com en partícules a taxes de càrrega més elevades. Aixina, els majors temps de retenció dels fancs, que solen superar els 15 dies, garantisen una nitrificació completa inclús en climes extremadament frets. El cost de construcció i funcionament d'un MBR sol ser superior al dels métodos convencionals de tractament d'aigües residuals. Els filtres de membrana poden cegar-se en el greix o sofrir abrasió per la arenilla en suspensió i carixen de la flexibilitat d'un clarificador per a passar cabals punta. La tecnologia s'ha fet cada volta més popular per al pretratamiento fiable de fluix de residus i ha guanyat una major acceptació en els casos en que l'infiltració i el fluix d'entrada s'han controlat. El reduït tamany dels sistemes MBR i l'alta calitat de l'efluent produït els fan especialment útils per a aplicacions de reutilisació de l'aigua.[18]

Granulació aeròbica
[editar | editar còdic]
Biomassa Nereda esquerra i fancs activats despuix de només uns minuts de sedimentación

Els fancs granulars aerobios poden formar-se aplicant condicions de procés específiques que favorixquen els organismes de creiximent llent, com els PAO (organismes acumuladors de polifosfato) i els GAO (organismes acumuladors de glucógeno). Una atra part clau de la granulació és el desperdici selectiu, pel que els fancs de sedimentación llenta en forma de flóculo s'aboquen com a fancs residuals i es reté la biomassa de sedimentación més ràpida. Este procés s'ha comercialisat com a procés Nereda.[19]

Estanys o estanys airejats superficialment

[editar | editar còdic]
Un depòsit típic airejat en la superfície (usant aireadores flotants accionados per motor)

Els estanys airejats són un método de tractament secundari de creiximent suspés de baixa tecnologia que utilisa aireadores motorisats que suren en la superfície de l'aigua per a aumentar la transferència d'oxigen atmosfèric a l'estany i mesclar el seu contingut. Els aireadores de superfície flotant solen tindre una capacitat de suministrament d'aire equivalent a entre 1.8 a 2.7 kg O2/kW·h. Els estanys airejats proporcionen una mescla menys eficaç que els sistemes convencionals de fancs activats i no alcancen el mateix nivell de rendiment. La profunditat de les basses pot oscilar entre 1,5 i 5,0 metros. Les basses airejades en superfície conseguixen eliminar entre el 80% i el 90% de la DBO en temps de retenció d'1 a 10 dies.[20] Molts menuts sistemes municipals d'aigüeral d'Estats Units (1 milló de galons/dia o menys/3785 m3) utilisen estanys airejats.[21]

Tecnologies emergents

[editar | editar còdic]
  • Els filtres biològics airejats (o anóxicos) (BAF) o biofiltros combinen la filtració en la reducció biològica del carbono, la nitrificació o la desnitrificació. Els BAF solen incloure un reactor ple d'un mig filtrante. El mig està en suspensió o sostingut per una capa de grava al peu del filtre. El doble propòsit d'este mig és sostindre la biomassa altament activa que està adherida a ell i filtrar els sòlits en suspensió. La reducció de carbono i la conversió d'amoníac es produïxen en modo aeròbic i a voltes es conseguixen en un únic reactor, mentres que la conversió de nitrat es produïx en modo anóxico. El BAF funciona en configuració de fluix ascendent o descendent depenent del disseny especificat pel fabricant.[22]
  • Fancs activats de película fixa integrats
  • Els reactors de biopelícula de llit mòvil (MBBR) generalment requerixen una chafada més chicoteta que els sistemes de creiximent suspés.[23][24]

Vore també

[editar | editar còdic]

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 (2003) Wastewater engineering : treatment and reuse, 4th edició, Boston: McGraw-Hill. OCLC 48053912. ISBN 0-07-041878-0.
  2. ↑ 2,0 2,1 EPA. Washington, DC (2004). "Primer for Municipal Waste water Treatment Systems." Document no. EPA 832-R-04-001.
  3. ↑ «To study the performance of biocarriers in moving bed biofilm reactor (MBBR) technology and kinetics of biofilm for retrofitting the existing aerobic treatment systems: a review».Reviews in Environmental Science and Bio/Technology.13(3)
    285–299.doi:10.1007/s11157-014-9333-7.
  4. ↑ «Full-scale evaluation of an integrated fixed-film activated sludge (IFAS) process for enhanced nitrogen removal».Water Science and Technology.33(12)
    155–162.doi:10.1016/0273-1223(96)00469-6.
  5. ↑ Abbett, p.19-28
  6. ↑ 6,0 6,1 EPA (2004). "Primer for Municipal Waste water Treatment Systems." Document no. EPA 832-R-04-001.
  7. ↑ Metcalf & Eddy, pp.533-542
  8. ↑ C. P. Leslie Grady, Glenn T. Daigger and Henry C. Lim (1998). Biological wastewater Treatment, 2nd edició, CRC Press. ISBN 0-8247-8919-9.
  9. ↑ (2000) Handbook of Environmental Engineering Calculations, 1st edició, McGraw Hill. ISBN 0-07-038183-6.
  10. ↑ Tchobanoglous, G., Burton, F. L., and Stensel, H. D. (2003). Wastewater Engineering (Treatment Disposal Reuse) / Metcalf & Eddy, Inc., 4th edició, McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-041878-0.
  11. ↑ Frank R. Spellman (2000). Spellman's Standard Handbook for Wastewater Operators, CRC Press. ISBN 1-56676-835-7.
  12. ↑ Mechanical Evolution of the Rotating Biological Contactor Into the 21st Century by D. Mba, School of Engineering, Cranfield University
  13. ↑ “Recent research challenges in constructed wetlands for wastewater treatment: A review” (en) . Ecological Engineering 169: 106318. doi:10.1016/j. ecoleng.2021.106318. ISSN 0925-8574.
  14. ↑ “Constructed wetlands for greywater recycle and reuse: A review” (en) . Science of the Total Environment 630: 587–599. doi:10.1016/j. scitotenv.2018.02.218. ISSN 0048-9697. PMID 29494968. Bibcode: 2018ScTEn.630..587A.
  15. ↑ Maiga, I., von Sperling, M., Mihelcic, J. 2017. Constructed Wetlands. In: J. B. Rose and B. Jiménez-Cisneros, (eds) Global Water Pathogens Project. (C. Haas, J. R. Mihelcic and M. I. Verbyla) (eds) Part 4 Management Of Risk from Excreta and Wastewater) Michigan State University, I. Lansing, EL MEU, UNESCO. Material was copied from this source, which is available under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported license.
  16. ↑ EPA (1999). "Sequencing Batch Reactors." Wastewater Technology Fact Sheet. Document no. EPA 832-F-99-073.
  17. ↑ Hammer, Mark J. (1975). Water and Waste-Water Technology, John Wiley & Sons, pp. 390–391. ISBN 0-471-34726-4.
  18. ↑ EPA. Washington, DC (2007). "Membrane Bioreactors." Wastewater Management Fact Sheet.
  19. ↑ Forster. «Mark van Loosdrecht – Professor at Delft University of Technology». Source. International Water Association. Consultat el 2016-04-24.
  20. ↑ Beychok, M. R. (1971). “Performance of surface-aerated basins”. Chemical Engineering Progress Symposium Séries 67 (107): 322–339. Available at CSA Illumina website [1] archivat en Wayback Machine.
  21. ↑ Maine Department of Environmental Protection. Augusta, EM. "Aerated Lagoons – Wastewater Treatment." Maine Lagoon Systems Task Force. Accessed 2010-07-11.
  22. ↑ EPA. An Emerging Technology: The Biological Aerated Filter, United States Government Printing Office.
  23. ↑ «Black & Veatch, Inc. leaflet». Archivat des d'el original, el 2010-10-26. Consultat el 2015-01-03..
  24. ↑ «IFAS/MBBR Sustainable Wastewater Treatment Solutions». Black & Veatch, Inc.. Archivat des d'el original, el 2010-12-14. Brochure.

Fonts

[editar | editar còdic]
  • Abbett, Robert W. (1956). American Civil Engineering Practice, New York: John Wiley & Sons.
  • Fair, Gordon Maskew; Geyer, {{{nom2}}}; Okun, {{{nom3}}} (1968). Water and Wastewater Engineering, New York: John Wiley & Sons.
  • Hammer, Mark J. (1975). Water and Waste-Water Technology, New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-34726-4.
  • King (1995). The Environmental Dictionary, Third edició, New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-11995-4.
  • Metcalf; Eddy, {{{nom2}}} (1972). Wastewater Engineering, New York: McGraw-Hill Book Company.
  • Reed; Middlebrooks, {{{nom2}}}; Crites, {{{nom3}}} (1988). Natural Systems for Waste Management and Treatment, New York: McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-051521-2.
  • Steel, I. W.; McGhee, {{{nom2}}} (1979). Water Supply and Sewerage, Fifth edició, New York: McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-060929-2.


Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Tractament_secundari&oldid=1381404»