I JORNADES TÈCNIQUES DE GESTIÓ D ESTACIONS DEPURADORES D AIGÜES RESIDUALS

Texto completo

(1)

OBSERVACIÓ MICROSCÒPICA COM A EINA DE DIAGNÒSTIC

Ponent: Pilar Icaran CASOS DE CONTROL D’ESCUMES FILAMENTOSES

I JORNADES TÈCNIQUES DE GESTIÓ

D’ESTACIONS DEPURADORES

(2)

TEMES A TRACTAR

z Observació microscòpica com a eina de diagnòstic: ™ Descripció de l’eina en base als problemes que es

plantegen.

™ Observacions de l’estructura del floc i identificació

d’organismes filamentosos.

™ Diagnòstic a partir de la identificació. z Casos pràctics de control d’escumes:

™ Mètodes no específics: físics, addició d’oxidants, etc z Tasques a desenvolupar en el futur:

™ Assajos amb altres productes i millora dels mètodes

químics

™ Remodelacions i disseny de noves instal·lacions amb

(3)

INTRODUCCIÓ

z L'examen microscòpica dels fangs activats d’una

EDAR es una eina valuosa per el diagnòstic dels

problemes de separació de sòlids.

z Els procediments que es duen a terme tenen com

objectiu l’avaluació estructural del floc i la identificació dels microorganismes filamentosos més significatius. z La caracterització microscòpica de les mostres en si

mateixa només serveix al diagnòstic si simultàniament es realitza un estudi mes en profunditat de les causes de proliferació d’un determinat tipus de

microorganismes, junt amb les dades bàsiques de procés i els resultats de diversos assajos .

(4)

DESCRIPCIÓ DE L’EINA: aspectes

generals del fang actiu

z La observació microscòpica del fang actiu es realitza en primera instància per distingir el problema

estructural dels flocs que afecta les característiques de sedimentabilitat del fang, sobre mostres

representatives recollides als reactors biològics.

z En el cas d’observar-se la presència d’escumes a la superfície es recolliran separadament mostres de licor mescla i d’escumes evitant barreja de les mateixes.

(5)

OBSERVACIÓ MICROCOSCÒPICA:

Aspectes generals

z S’observa la incidència del creixement o no de microorganismes filamentosos, la seva forma i

abundància, així com l’efecte sobre les característiques dels flocs.

z La presència de bacteris fora dels flocs (creixement dispers).

z La forma i mida dels flocs, presència de partícules inorgàniques i les característiques de les colònies (Zoogloea,etc.)

(6)

Bulking filamentós

z Poden provocar problemes de separació

de sòlids als decantadors secundaris.

z Provoquen problemes de decantació i

compactació del fang als decantadors secundaris.

z Com a conseqüència del anterior també

es veu afectada la gestió de la línia de tractament de fangs.

Es produeix per la

proliferació de bacteris filamentosos que

s’extenen mes allà de la superfície dels flocs (creació de ponts)

Efectes Descripció

PROBLEMES I: causes, observació

microscòpica i efectes que provoquen

Bulking no filamentós

z Pot afectar la qualitat de l’efluent i

provocarà problemes de sedimentació i compactació

El fang presenta una consistència gelatinosa degut a un excés de producció d’exopolimer

Efectes Descripció

(7)

Bulking no filamentós

Bulking filamentós

(8)

PROBLEMES II: descripció, observació

microscòpica i efectes que provoquen

Creixement dispers

z Afecten ràpidament la qualitat de l’efluent,

produint efluents tèrbols .

z Els sòlids no poden ser retinguts en el

decantador donat que no floculen.

z Dificulten el control d’un dels paràmetres

bàsics com l'edat del fang.

Es produeix per la

proliferació de bacteris que no s’agregen en flocs si no que creixen lliures al líquid

Efectes Descripció

Defloculació

z Afecten ràpidament la qualitat de l’efluent,

produint efluents tèrbols .

z Els sòlids no poden ser retinguts en el

decantador donat que no floculen.

z Dificulten el control d’un dels paràmetres

bàsics com l'edat del fang.

Hi ha molts flocs que tenen tamanys inferiors o propers a 150 micres i no decanten

Efectes Descripció

(9)

Defloculació

Creixement dispers

(10)

z Poden provocar problemes de separació de sòlids als decantadors secundaris.

z Poden provocar problemes de nates a la

superfície dels decantadors.

z Provoquen problemes de salubritat a les

instal·lacions.

z Son provocades per productes surfactants no

biodegradats i no acostumen a provocar problemes de separació de sòlids però si higiènics ja que poden sobreeixir dels reactors.

Filamentoses: creixement de bacteris filamentosos escumants amb tendència hidròfoba No filamentoses Efectes Descripció

PROBLEMES III: causes, observació

microscòpica i efectes que provoquen

(11)
(12)

IDENTIFICACIÓ D’ORGANISMES

FILAMENTOSOS

z Atenent a diverses característiques morfològiques es possible identificar els diversos organismes filamentosos:

™ Oclusions de sofre i forma de les mateixes ™ Ramificacions: veritables o falses

™ Forma del filament: recte, curvat …

™ Localització: dintre, fora o amb base al floc

™ Attached Growth: presència de bacteris adherits ™ Vaina: presència o no

™ Visibilitat de les parets entre cèl·lules adjacents ™ Diàmetre i longitud del filament

™ Forma i dimensions de la cèl·lula ™ Altres grànuls: PHB...

(13)

Ramificacions

(14)
(15)

Forma i dimensions

de les cel·lules

(16)
(17)

INVENTARI D’ORGANISMES FILAMENTOSOS

HABITUALMENT OBSERVATS ALS FANGS ACTIVATS

z S. natans z T 1701 z T 0041 z T 0675 z T 021N z Thiothrix I, II z T 0914 z Beggiatoa spp. z T 1851 z T 0803 z T 0092 z T 0961 z Microthrix parvicella z GALO / Nocardia spp.

z Nostocoida limicola I, II i III z Haliscomenobacter

hydrossys

z T 0581 z T 1863 z T 0411

Altres: T1702, T1852, T0211, Flexibacter, Bacillus spp., cyanophyceae, Fungi.

(18)

ORGANISMES FILAMENTOSOS MES COMUNMENT OBSERVATS ALS FANGS ACTIVATS

z S. natans z T 1701 z T 0041 z T 0675 z T 021N z Thiothrix I, II z T 0914 z Beggiatoa spp. z T 1851 z T 0803 z T 0092 z T 0961 z Microthrix parvicella z GALO / Nocardia spp. z Nostocoida limicola I, II i III z Haliscomenobacter hydrossys z T 0581 z T 1863 z T 0411

(19)

TEST ESPECÍFICS

z Per observar clarament la presència d’algunes bactèries

(0092); comprovar la seva abundància, també dintre dels flocs i realitzar una identificació mes acurada s’apliquen diferents tècniques:

™ Tincions GRAM i NEISSER

™ Tincions amb “India ink” per observar la quantitat

d’exopolimer, ticions per destacar els grànuls de PHB i amb violeta cristall per observar les vaines.

™ Test S, observació d’oclusions de sofre mitjançant l'addició

de sulfat sòdic o tiosulfat sòdic.

™ Contatge de filaments i “scum index”.

z Tècniques avançades:

™ Fluorescence In Situ Hibridization (FISH), basat en la

identificació molecular de les seqüències específiques del ribosoma 16S i 23S rRNA/DNA mitjançant oligonucleotids marcats amb substàncies fluorescents.

(20)

z Aquest es el pas realment important del procés on es confronten les observacions microscòpiques amb les dades dels paràmetres bàsics operacionals i dels altres assajos realitzats.

z Els factors que influeixen al creixement de determinats organismes filamentosos s’utilitzen per classificar-los a la bibliografia especialitzada i bàsicament son el que coneixem com paràmetres bàsics de procés:

™ Entre d’altres: l’edat del fang, la carrega màssica, la

configuració dels reactors o l’alternança de zones no airejades i situació de les mateixes, concentracions d'oxigen, nutrients (N i P), compostos de sofre,

naturalesa del substrat orgànic, pH

(21)

CONTROL DE ESCUMES I/O BULKING

FILAMENTOS

z

Mètodes no específics: son aquells que no

ataquen les causes del problema si no que

actuen per minimitzar els efectes nocius

sobre l’elfuent.

™ Eliminació d’escumes per mitjans mecànics.

™ Instal·lació de sistemes d’atrapament d’escumes. ™ Dosificació de productes oxidants, hipoclorit sòdic,

aigua oxigenada o ozó.

™ Addició de coagulants inorgànics, sals de ferro,

alumini o calç.

(22)

PROBLEMA : proliferació d’escumes

z Plantejament del problema a la EDAR

™ Reactor biològic totalment cobert d’una espessa i

consolidada d’escumes. Problema endèmic d’escumes.

™ Decantador secundari de forma tronco-piramidal

sense cap sistema de recollida de flotants.

™ Decantador secundari cobert habitualment de nates,

amb la necessitat constant de realitzar tasques de neteja.

™ El fet de mantenir una capa de nates al decantador

implica que en un episodi de plujes aquestes poden sortir arrossegades amb l’efluent degut al cop

hidràulic.

(23)

Calaix de retenció d’escumes

z Aquest calaix te com objectiu

obligar el licor mescla a recórrer un camí descendent abans de sortir al decantador secundari que afavoreix la flotació de les escumes. Aquestes queden per tant atrapades a la superfície del reactor biològic

z A partir d’una observació de Carles Camós i la posterior reflexió i disseny de Salvador Martorell de AUDING es va instal·lar un sistema de deflectors per tal de

minimitzar el pas de les escumes consolidades del

reactor biològic al decantador secundari i poder garantir la qualitat de l’efluent.

(24)

DOSIFICACIÓ D’HIPOCLORIT SÒDIC

z La dosificació d’un agent oxidant en aquest cas

hipoclorit sòdic pot realitzar-se en diferents punts de la instal·lació en funció del problema que es planteja

(escumes, bulking o els dos simultàniament).

z L’objectiu es danyar els organismes filamentosos

aprofitant que s’extenen fora de la superfície dels flocs i queden mes exposats a l’oxidant mentre els

organismes formadors de flocs queden protegits a l’interior dels mateixos.

z En qualsevol punt de dosificació caldrà observar al

microscopi el fang per tal de determinar la dosi òptima i evitar una sobre oxidació que provocaria la defloculació del fang.

(25)

Dosificació amb pulverització

(26)

Dosificació d’hipoclorit sobre el

reactor biològic

z L’hipoclorit s’injecta en una línia d’aigua que s’utilitza com a vehiculador de l’oxidant.

z Per evitar deposicions de sals (carbonat càlcic...) que obturin les línies i els difusors es dosifica en petites quantitats un agent antiincrustant

z Les dosis aplicades oscil·len entre:

™ 600 a 800 l/mes d’hipoclorit sòdic concentrat ™ 20 i 27 l/dia

™ Dosi promig aplicada: 3,2 g Cl2/ Kg MLSS d

(27)

PLANTEJAMENT DEL PROBLEMA

z En la EDAR de Sant Carles de la Ràpita s’han

d’acomplir a mes de l’eliminació de matèria orgànica la eliminació biològica de nitrogen.

z Una vegada s’estableixen les condicions adequades d’edat del fang, règim d’aireació i població de bacteris nitrificant suficient s’observa el creixement fins a nivells molt alts de bacteris GALO (nocardiformes) i Microthrix Parvicella el que immediatament provoca problemes de bulking elevant els IVF fins els 600 ml/g.

z A la observació de fangs d’aireació a més de les esmentada Microthrix P. s’observen quantitats

significatives de bacteris també filamentosos de tipus Nostocoida limícola, Haliscomenobacter hidrossys i 1701 que contribueixen a assolir aquest nivells de IVF registrats.

(28)

PROBLEMÀTICA AL REACTOR

BIOLÒGIC

(29)

PROBLEMES A DECANTACIÓ

SECUNDÀRIA

(30)

PUNT DE DOSIFICACIÓ A RECIRCULACIÓ

z Quan el problema que es planteja es de

bulking a mes de proliferació d’escumes el mes adient, a priori, es injectar l’agent oxidant, en aquest cas, hipoclorit sòdic; a la línia de recirculació.

(31)

Proposta 1: dosificació d’hipoclorit a la

recirculació

z Donat que la instal·lació ha d’eliminar nitrogen a mes de matèria

orgànica calia extremar les precaucions a l’hora de combatre amb un agent oxidant el bulking per tal de no malmetre la biomassa nitrificant.

Dosi aplicada

z Dosi inicial adoptada:

r = 6 g Cl2/Kg MLSS d S = 15,7 mg/l

F = 0.84 dies-1

Cabal efectiu dosificat:

18 l/h = 424 l/dia aproximat durant 9 dies z Rati de clor: r = 1 a 15 g Cl2/Kg MLSS d z Concentració al punt de dosificació: S = 15 a 20 mg/l Cl2 z Freqüència d’exposició: F = superior a 2.5 a 3 dies-1 Proposada Dosi recomanada bibliografia

(32)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

1-oct 6-oct 11-oct 16-oct 21-oct 26-oct 31-oct 5-nov 10-nov 15-nov

IV

F

(33)

Resum de l'evolució Data mgN/g MLSSV h 18-sep 28-sep 1-oct 9-oct 16-oct 25-oct 12-dic Perìode de dosificació Vel nitrificació 1,22 1,59 1,43 1,50 1,27 1,14 1,22

Evolució de la vel. de nitrificació

0,50 0,70 0,90 1,10 1,30 1,50 1,70

15-sep 30-sep 15-oct 30-oct 14-nov 29-nov 14-dic 29-dic

mg

N/

g MLS

SV

h

Evolució de la velocitat de nitrificació

z Per tal de vigilar l’efecte de la dosificació sobre la biomassa a

mes del control microscòpic, la empresa explotadora

INFILCO S.A. va realitzar diversos assajos per determinar la velocitat de nitrificació comparativament durant la dosificació.

(34)

Proposta 2: dosificació d’hipoclorit

sòdic a l’arqueta de drenatges

z Els decantadors secundaris s’havien modificat feia temps per

dotar-los d’una recollida de flotants i s’havia instal·lat un

separador d’escumes el drenatge del qual anava a capçalera junt amb el lixiviat de la deshidratació.

(35)

Proposta 2: dosificació d’hipoclorit

sòdic a l’arqueta de drenatges

z Per tal de al menys no reinocular constantment amb el lixiviat

de deshidratació i el drenatge del separador d’escumes es dosifica hipoclorit sòdic directament a l’arqueta de drenatges.

(36)

Manteniment dels IVF a nivells acceptables

z Dosi inicial a drenatges 4,5 l/h = 108 l/dia d’hipoclorit sòdic z Dosi de manteniment 1 - 2 l/h = 24 – 48 l/dia

z Aplicat sobre un cabal de lixiviat màxim de 50-70 m3/h 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1.000 1-5-01 30-6-01 29-8-01 28-10-01 27-12-01 25-2-02 26-4-02 25-6-02 24-8-02 23-10-02 22-12-02 20-2-03 21-4-03 20-6-03 19-8-03 IVF Tendència

INICI DE LA DOSIFICACIÓ A DRENATGES … ATURADA DE LES LINIES

ALTERNADAMENT PER MANTENIMENT

DOSIFICACIÓ A RECIRCULACIÓ

(37)

Sistema de dosificació amb

hipoclorit càlcic sòlid a recirculació

z A la EDAR de Falset després de la remodelació parcial de

la planta a l’any 2001 es continuaven plantejant els problemes d’escumes però a mes es va observar la proliferació de bacteris del tipus Thiothrix i d’altres com T0914 relacionats amb el cicle del sofre.

z Aquests bacteris van provocar un augment dels IVF fins a

valors superiors a 500 ml/gr MLSS l.

z A les petites instal·lacions el subministre i manteniment

d’una dosificació líquida d’hipoclorit i les modificacions

necessàries a la línia de recirculació resulten complicades, fins al punt de ser inviables.

z Es va proposar dosificar l’oxidant amb el sistema que

utilitzen aquestes poblacions per l’aigua potable, Hipoclorit càlcic en forma de pastilles sòlides de disolució ràpida de clor.

(38)

Sistemes de dosificació amb

hipoclorit càlcic sòlid

EDAR Falset

EDAR Botarell

z Pastilles de 100 o 200 g de

(39)

Evolució dels IVF i dosificació Ca(ClO)

2

1 Dosificació amb dissolució en aigua de les pastilles d’hipoclorit càlcic. Mal resultat.

2 Dosificació de pastilles a recirculació i drenatge. 3-5 ut = 0.4 g Cl2/kg MLSS d

3 Augment de la dosi fins a 18 unitats al dia per tant 1,5 Cl2/kg MLSS d amb el que

s’aconsegueix l’eliminació total d’escumes i la disminució de IVF a 100-150. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1-1-01 11-4-01 20-7-01 28-10-01 5-2-02 16-5-02 24-8-02 2-12-02 12-3-03 20-6-03 28-9-03 IVF 1 2 3

(40)

CONCLUSIONS

z Aquests mètodes tot i que efectius a curt termini, només

s’utilitzen com a mesura d’emergència.

z Donat que no s’ataca el problema des de l’origen, les

condicions de creixement dels organismes filamentosos; quan la dosificació s’atura el problema es reprodueix, ràpidament a no ser que fos conseqüència d’unes circumstàncies molt puntuals.

TASQUES A DESENVOLUPAR

z Cercar altres productes químics per control de problemes de bulking i escumes, mes econòmics, de fàcil manipulació i amb els mínims efectes

secundaris.

z Disseny d’instal·lacions noves i remodelacions de les existents amb processos biològics menys

sensibles a la proliferació d’organismes filamentosos.

(41)

Agraïments

z Quim Munté. Departament d’explotació de l’Agència Catalana de l’Aigua.

z Susana Abella. EDAR Sant Carles de la Ràpita. INFILCO z Ethien Quintana. EDAR Falset. Ajuntament de Falset

z Antonio Dominguez. EDAR Botarell Ajuntament de Botarell

z Salvador Martorell i Carles Camós. AUDING

z Miquel M. Aragonès, Tomàs Barranco, Joan Farriol, Alex Lecea, Meritxell Llagostera i Diana Portal. INVALL

Figure

Actualización...

Referencias

Actualización...