Indicadores de Tratamiento de Aguas Residuales Nitrógeno Total (TN) y Fósforo Total (TP)
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Indicadores de Tratamiento de Aguas Residuales Nitrógeno Total (TN) y Fósforo Total (TP)

Vistas:315     Autor:Editor del sitio     Hora de publicación: 2024-09-13      Origen:Sitio

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Indicadores de Tratamiento de Aguas Residuales Nitrógeno Total (TN) y Fósforo Total (TP)

En el tratamiento de aguas residuales, el nitrógeno y el fósforo totales son dos indicadores clave, respectivamente, que reflejan el contenido de nitrógeno y fósforo en la masa de agua. El vertido excesivo de estos elementos provocará la eutrofización de las masas de agua y provocará problemas de contaminación del agua.


Tabla de contenido(Haga clic para ir a donde desea ver)


1. Índice de tratamiento de aguas residuales Nitrógeno total (TN)

1.1 Principales fuentes de nitrógeno total (TN) en aguas residuales

1.2 Métodos para eliminar el nitrógeno total (TN) de las aguas residuales

1.3 ¿Cuál es el indicador de nitrógeno total (TN) en el tratamiento de aguas residuales?

2. Tratamiento de aguas residuales Fósforo Total (TP)

2.1 Cómo se genera el fósforo total (TP) en las aguas residuales

2.2 ¿Cómo eliminar el fósforo total (TP) durante el tratamiento de aguas residuales?

1. Índice de tratamiento de aguas residuales Nitrógeno total (TN)

1.1 Principales fuentes de nitrógeno total (TN) en aguas residuales

  • Aguas residuales domésticas:

Las aguas residuales domésticas son una de las principales fuentes de nitrógeno total en las aguas residuales urbanas. Esto proviene principalmente de la vida diaria de las personas, como lavarse, excretar, comer, etc. Entre ellas, las sustancias que contienen nitrógeno en los excrementos humanos, bajo la acción de las bacterias, sufren procesos como la amoníaco y la nitrificación, y finalmente forman nitrógeno amoniacal. Nitrato de nitrógeno y otras formas en las aguas residuales1. Además, los restos de comida, detergentes, etc. también contienen cierta cantidad de nitrógeno.

Aguas residuales industriales:

Las aguas residuales que contienen nitrógeno se producen en muchos procesos de producción industrial, como las industrias química, farmacéutica, de procesamiento de alimentos y otras. El nitrógeno de estas aguas residuales proviene principalmente de materias primas, productos intermedios y productos finales, así como del vertido de aguas residuales durante el proceso de producción. Por ejemplo, el nitrógeno total en las aguas residuales de impresión y teñido proviene principalmente de urea y tintes orgánicos que contienen nitrógeno.

  • Drenaje agrícola:

En la producción agrícola, los fertilizantes, los pesticidas, la cría de ganado y aves de corral, etc. producirán aguas residuales que contienen nitrógeno. En particular, el uso de fertilizantes, cuyo nitrógeno es fácilmente arrastrado a la masa de agua por el agua de lluvia, provocando contaminación por nitrógeno en la masa de agua.

  • Otras fuentes:

Además de las tres fuentes principales mencionadas anteriormente, el nitrógeno total en las aguas residuales urbanas también puede provenir de otras fuentes, como la deposición atmosférica, la erosión del agua de lluvia, etc. Aunque estas fuentes contribuyen relativamente poco al nitrógeno total, también pueden convertirse en fuentes importantes de contaminación por nitrógeno. en ciertos casos específicos.

  • Nitrato de nitrógeno en aguas residuales industriales:

Muchas aguas residuales industriales contienen una gran cantidad de nitrógeno nitrato. Por ejemplo, las industrias química y de defensa utilizan materiales de nitrato como materia prima u oxidantes, y las fábricas de piensos para ganado utilizan nitratos o nitritos como antioxidantes, que pueden producir aguas residuales que contienen nitrógeno nitrato.

  • Conversión de nitrógeno orgánico:

Los compuestos de nitrógeno orgánico se descomponen y se convierten en nitrógeno amoniacal bajo la acción de bacterias amonificantes. Este proceso se llama reacción de amonación. Por ejemplo, los aminoácidos se descomponen en nitrógeno amoniacal y dióxido de carbono bajo la acción de bacterias amonificantes.

  • Nitrificación:

Las bacterias nitrificantes convierten el nitrógeno amoniacal en nitrito y nitrato. Este proceso implica dos pasos: primero, el nitrógeno amoniacal se oxida a nitrito y luego el nitrito se oxida aún más a nitrato.

  • Desnitrificación:

En condiciones anaeróbicas, las bacterias desnitrificantes reducen los nitratos a nitrógeno gaseoso, eliminando así el nitrógeno total. Este método es adecuado para tratar aguas residuales con altas concentraciones de nitrógeno.


En resumen, el nitrógeno total en las aguas residuales proviene principalmente de aguas residuales domésticas, aguas residuales industriales, drenaje agrícola y otras vías, incluida la conversión, nitrificación y desnitrificación del nitrógeno orgánico. Estas fuentes y procesos de conversión juntos conducen a la producción de nitrógeno total en las aguas residuales.


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1.2 Métodos para eliminar el nitrógeno total (TN) de las aguas residuales

En el tratamiento de aguas residuales, el nitrógeno total (TN) es un indicador importante de la calidad del agua y sus métodos de eliminación incluyen principalmente métodos biológicos, químicos y físicos. Los siguientes son métodos de eliminación detallados y sus aplicaciones:

1.2.1 Método biológico

El método biológico convierte principalmente el nitrógeno total en sustancias inofensivas mediante la acción de microorganismos.

  • Desnitrificación biológica

Proceso anaeróbico/anóxico/aeróbico (A2/O): este proceso de tratamiento de aguas residuales puede eliminar simultáneamente nitrógeno y fósforo, incluyendo tres etapas: anaeróbica, anóxica y aeróbica. En la etapa anaeróbica, los microorganismos anaeróbicos se utilizan para tratar la materia orgánica de las aguas residuales para producir biogás; en la etapa anóxica, se utilizan bacterias desnitrificantes para convertir el nitrógeno nitrato en gas nitrógeno; En la etapa aeróbica, se utilizan bacterias nitrificantes para convertir el nitrógeno amoniacal en nitrógeno nitrato.

Cepas de polifosfato desnitrificante: las cepas de polifosfato desnitrificante seleccionadas del lodo activado en la zanja exterior de la zanja de oxidación de la planta de tratamiento de aguas residuales pueden eliminar el nitrógeno nitrato y el fósforo total de las aguas residuales.

1.2.2 Método químico

El método químico elimina principalmente estos contaminantes agregando agentes químicos para reaccionar con el nitrógeno total y generar precipitados o gases.

1.2.3 Desnitrificación química

  • Eliminador de nitrógeno amoniacal: Adecuado para eliminar el nitrógeno amoniacal del nitrógeno total. Dependiendo de la calidad del agua, el efecto del tratamiento es diferente.


  • Intercambio iónico: eliminar el nitrógeno total mediante el intercambio de resina de intercambio iónico con iones de nitrógeno en aguas residuales.


  • Permeación de membrana: Utilizando la tecnología de permeación de membrana, se elimina el nitrógeno total de las aguas residuales mediante la permeación selectiva de una membrana semipermeable1.


  • Método de adsorción: El efecto del tratamiento es mejor cantar carbón activado y otros adsorbentes para adsorber nitrógeno en las aguas residuales.

1.2.4 Método físico

El método físico elimina principalmente el nitrógeno total mediante medios físicos, como filtración y precipitación.

1.2.5 Método de filtración

Adsorción de carbón activado: el uso de la enorme superficie específica del carbón activado para absorber el fósforo residual en las aguas residuales mejora completamente el efecto del tratamiento.

Conclusión

En el tratamiento de aguas residuales, los métodos para eliminar eficazmente el nitrógeno total incluyen principalmente procesos biológicos, químicos y físicos. Cada método tiene su ámbito de aplicación y ventajas y desventajas. En aplicaciones prácticas, generalmente se combinan múltiples técnicas para lograr el mejor efecto del tratamiento.




1.3. ¿Cuál es el indicador de nitrógeno total (TN) en el tratamiento de aguas residuales?

El índice de nitrógeno total (TN) en el tratamiento de aguas residuales se refiere a la suma de todos los compuestos de nitrógeno en las aguas residuales, incluyendo principalmente las siguientes formas:


  • Nitrógeno orgánico:

Nitrógeno presente en la materia orgánica como proteínas y aminoácidos.

  • Nitrógeno amoniacal (NH₃-N):

nitrógeno en forma de amoníaco o iones de amonio en aguas residuales.

  • Nitrito nitrito (NO₂-N):

Nitrógeno en forma de nitrito en aguas residuales.

  • Nitrato de nitrógeno (NO₃-N):

nitrógeno en forma de nitrato en aguas residuales.

1.3.1 Índice de nitrógeno total

El índice de nitrógeno total suele incluir los siguientes aspectos:

  • Concentración:

La concentración de nitrógeno total generalmente se expresa en milimoles por litro (mmol/L) o miligramos por litro (mg/L).

  • Tasa de eliminación:

En el tratamiento de aguas residuales, la tasa total de eliminación de nitrógeno es un indicador esencial para medir el efecto del tratamiento. La tasa de eliminación se refiere a la relación entre la concentración total de nitrógeno en el agua después del tratamiento y la concentración total de nitrógeno antes del tratamiento.

  • Estándares de descarga:

Diferentes países y regiones tienen diferentes estándares para el contenido total de nitrógeno en las descargas de aguas residuales. Por ejemplo, el Estándar Integrado de Descarga de Aguas Residuales de China (GB 8978-1996) estipula diferentes niveles de estándares de descarga.

1.3.2 Monitoreo y control del nitrógeno total

Para garantizar la eficacia del tratamiento de aguas residuales, es necesario controlar periódicamente la concentración total de nitrógeno. Los equipos de monitoreo en línea pueden monitorear la concentración total de nitrógeno en las aguas residuales en tiempo real para ayudar a controlar y ajustar el proceso de tratamiento.


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2. Tratamiento de aguas residuales Fósforo Total (TP)

2.1 Cómo se genera el fósforo total (TP) en las aguas residuales

2.1.1 Aguas residuales domésticas:

  • Las aguas residuales domésticas son una de las principales fuentes de fósforo total. El uso de detergentes que contienen fósforo es la principal fuente de fósforo en las aguas residuales domésticas. Los fosfatos de estos detergentes fluyen hacia los cuerpos de agua junto con las aguas residuales, lo que provoca un aumento significativo del contenido de fósforo en los cuerpos de agua.

  • Los desechos humanos también son una fuente esencial de fósforo en las aguas residuales domésticas.

2.1.2 Aguas residuales industriales:

  • El fósforo en las aguas residuales industriales proviene principalmente de las industrias química, papelera, de caucho, de tintes, de impresión y teñido de textiles, de pesticidas, de coque, petroquímica, de fermentación, farmacéutica y médica, y alimentaria. Las aguas residuales vertidas por estas industrias suelen contener compuestos organofosforados.

  • Las fuentes de fósforo en las aguas residuales industriales también incluyen las aguas residuales de fosfato generadas durante la producción de productos químicos que contienen fósforo y el tratamiento de superficies metálicas.

2.1.3 Drenaje agrícola:

  • El drenaje agrícola es otra fuente importante de fósforo total. El uso excesivo de fertilizantes fosfatados es la principal fuente de fósforo en el agua de drenaje agrícola.

  • Los desechos agrícolas, como el estiércol de ganado, también son una fuente esencial de fósforo.

2.1.4 Otras fuentes:

  • Las lluvias y las nevadas también aportan algo de fósforo, aunque en cantidades menores.

  • La escorrentía superficial y las aguas subterráneas también pueden transportar fósforo a los cuerpos de agua.

2.1.5 Liberación de sedimentos dentro de cuerpos de agua:

  • El fósforo contenido en los sedimentos dentro de las masas de agua también puede liberarse en las masas de agua en determinadas condiciones, especialmente cuando las masas de agua se vuelven eutróficas.


En resumen, el fósforo total en las aguas residuales proviene principalmente de la liberación de aguas residuales domésticas, aguas residuales industriales, drenajes agrícolas y sedimentos dentro de cuerpos de agua. Estas fuentes juntas provocan la acumulación de fósforo total en las masas de agua, lo que puede provocar problemas como la eutrofización de las masas de agua.





2.2 ¿Cómo eliminar el fósforo total (TP) durante el tratamiento de aguas residuales?

En el proceso de tratamiento de aguas residuales, los métodos para eliminar el fósforo total (TP) incluyen principalmente precipitación química, tratamiento biológico, adsorción, separación por membranas, absorción en plantas y pretratamiento. La siguiente es una introducción detallada a estos métodos:

2.2.1 Método de precipitación química

El método de precipitación química consiste en agregar agentes químicos (como sales de aluminio, sales de hierro, sales de calcio, etc.) a las aguas residuales para reaccionar con los fosfatos en el agua para formar precipitados de fosfato insolubles y luego eliminarlos del agua mediante precipitación o filtración. . Este método es rápido, pero el coste es elevado.

2.2.2 Método de tratamiento biológico

El método de tratamiento biológico utiliza principalmente la acción de microorganismos para absorber el fósforo en las células mediante la síntesis celular y luego liberar fósforo en condiciones anaeróbicas y lograr la eliminación del fósforo mediante la descarga de lodos residuales ricos en fósforo. Este método es de bajo costo, pero el ciclo es largo.

2.2.3 Método de adsorción

El método de adsorción utiliza materiales con alta capacidad de adsorción de fósforo (como zeolita, carbón activado, carbón de hueso, etc.) para adsorber fosfatos en agua. Este método tiene las ventajas de gran capacidad, bajo consumo de energía, baja contaminación, rápida eliminación y reciclabilidad.

2.2.4 Método de separación por membrana

El método de separación por membrana incluye tecnologías como la ósmosis inversa (RO) y la nanofiltración (NF), que pueden eliminar eficazmente los fosfatos del agua. Este método es adecuado para el tratamiento de fósforo en altas concentraciones, pero la inversión en equipo y los costos operativos son altos.

2.2.5 Método de absorción vegetal

En humedales o sistemas de humedales artificiales, las plantas acuáticas pueden absorber el fósforo del agua y luego eliminarlo mediante la recolección de plantas. Este método es adecuado para el tratamiento de fósforo en bajas concentraciones y tiene beneficios ecológicos.

2.2.6 Método de pretratamiento

A través de pasos de pretratamiento, como la preoxidación y la preacidificación, se cambia la forma existente del fósforo para facilitar su eliminación en procesos de tratamiento posteriores. Este método puede mejorar la eficiencia de los procesos de tratamiento posteriores.

2.2.7 Método de electrodiálisis

El método de electrodiálisis es una tecnología de separación de membranas que utiliza el voltaje entre las membranas positiva y negativa para eliminar sólidos de la solución acuosa, producir dos tipos de aguas residuales que contienen fósforo y luego precipitar las aguas residuales con alto contenido de fósforo con sales metálicas.

2.2.8 Método de intercambio iónico

El método de intercambio iónico utiliza resina de intercambio iónico para intercambiar con fosfato en agua para eliminar el fósforo. Este método es adecuado para el tratamiento de altas concentraciones de fósforo, pero la resina debe regenerarse periódicamente.

2.2.9 Métodos de tratamiento integrales

En aplicaciones prácticas, generalmente es necesario combinar múltiples métodos para lograr el objetivo de eliminar el fósforo y cumplir con los estándares de protección ambiental y los requisitos de protección del agua. Por ejemplo, la precipitación química y el tratamiento biológico se pueden utilizar en combinación para mejorar la eficiencia del tratamiento y reducir los costos.


En resumen, la eliminación del fósforo total (TP) en las aguas residuales se puede lograr mediante una variedad de métodos, y el método específico a seleccionar depende de factores como las propiedades específicas del agua, la concentración de fósforo y la calidad requerida del efluente. y rentabilidad.




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