La fuente de carbono utilizada en el tratamiento del agua se considera generalmente un elemento que contiene carbono fácilmente utilizable por los microorganismos y que favorece su crecimiento. Se trata de una materia orgánica que contiene carbono, con una cadena corta de carbono y una estructura molecular simple. Por ejemplo: monosacáridos, polisacáridos, aceites y grasas, ácidos orgánicos, ésteres y alcoholes de moléculas pequeñas. En el proceso de degradación microbiana de la materia orgánica, las diferencias en las enzimas e intermediarios clave y los diferentes microorganismos actúan sobre ellos, es decir, diferentes fuentes de carbono tienen diferentes vías biológicas para la degradación. En el proceso de descomposición de la fuente de carbono por los microorganismos, es decir, la energía sintetizada por las células para mantener las actividades vitales y el metabolismo de crecimiento de las células es proporcionada por la fuente de carbono. La fuente de carbono puede considerarse como el proveedor de energía necesario para las actividades vitales de las células y el armazón formado por los flóculos microbianos.
¿Qué tipos de fuentes de carbón para el tratamiento del agua existen?
Fuente de carbono orgánico: Incluye principalmente etanol, metanol, glucosa, ácido acético, ácido cítrico, glicerol, etc. Estas sustancias orgánicas son fácilmente descompuestas y utilizadas por los microorganismos, proporcionándoles el carbono y la energía necesarios. Por ejemplo, la glucosa suele utilizarse como principal sustancia energética para el crecimiento y el metabolismo microbianos debido a su alto valor nutritivo y a su fácil disponibilidad.
Fuente de carbono inorgánico: Incluye principalmente compuestos inorgánicos como los carbonatos. Las fuentes de carbono inorgánicas se caracterizan por su gran estabilidad y durabilidad.
Fuente de carbono biológico: Producida principalmente por el metabolismo microbiano, como el dióxido de carbono producido por la respiración microbiana. El contenido de fuente de carbono biológico es bajo, pero tiene buena degradabilidad y las características de liberación rápida de fuente de carbono. Suele utilizarse como fuente de carbono auxiliar o suplementaria.
Fuente de carbono compuesta: Es un término general para una mezcla de varias fuentes de carbono, que se compone de dos o más componentes efectivos de fuente de carbono. Las fuentes de carbono compuestas tienen las ventajas de una alta eficacia, diversidad y protección medioambiental. Pueden ser utilizadas rápidamente por los microorganismos, mejorar la eficacia del tratamiento de las aguas residuales y reducir los costes de tratamiento. Entre las fuentes de carbono compuestas más comunes se encuentran los ácidos de molécula pequeña, los azúcares, los alcoholes de cadena think tank y otros ingredientes.
¿Qué papel desempeñan las fuentes de carbono en el tratamiento de las aguas residuales?
1)Síntesis de sustancias celulares: La fuente de carbono es la materia prima para que los microorganismos sinteticen sustancias celulares (como proteínas, ácidos nucleicos, etc.).
Promover la eliminación de contaminantes: Durante el proceso de tratamiento biológico, la fuente de carbono actúa como donante de electrones, participa en las reacciones redox y favorece la transformación y eliminación de contaminantes.
2) El uso de fuentes de carbono en las plantas de tratamiento de aguas residuales se divide principalmente en proporcionar los principales nutrientes para la reproducción de la síntesis microbiana, donantes de electrones para la desnitrificación y eliminación biológica de fósforo para ayudar a la liberación de bacterias acumuladoras de fosfato. También puede decirse que la fuente de carbono es una de las materias primas más importantes para mantener el crecimiento microbiano en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
3)Proporcionar energía y nutrición: La fuente de carbono es la principal fuente de nutrición para el crecimiento y la reproducción de los microorganismos. Al descomponer y utilizar la fuente de carbono, los microorganismos obtienen energía, mantienen sus actividades vitales y favorecen la eliminación de contaminantes.
4) Alta eficacia: La fuente de carbono compuesto puede ser utilizada rápidamente por los microorganismos, mejorando la eficiencia del tratamiento de aguas residuales, ahorrando el uso de la fuente de carbono y reduciendo los costes de tratamiento.
¿Cómo elegir la fuente de carbono?
Las fuentes de carbono más utilizadas en el mercado son: metanol, ácido acético, acetato de sodio, harina, glucosa, fuentes de carbono de biomasa y sobrenadante de hidrólisis de lodos, etc. Durante el uso, es necesario seleccionar una fuente de carbono adecuada en función de la situación real del proyecto.
1. Metanol
El metanol como fuente externa de carbono presenta las ventajas de unos costes de funcionamiento bajos y una producción de lodos reducida. Cuando la fuente de carbono metanol es insuficiente, se produce acumulación de nitritos.
2. Acetato de sodio
La ventaja del acetato sódico es que puede responder al proceso de desnitrificación de forma inmediata y puede utilizarse como tratamiento de emergencia en las plantas de agua. Como el acetato de sodio es una sal de ácido orgánico de molécula pequeña, es fácil que las bacterias desnitrificantes lo utilicen y tiene el mejor efecto desnitrificante.
3. 3. Ácido acético
Como fuente de carbono, el ácido acético es similar al acetato de sodio. Sin embargo, como producto industrial, es realmente un desperdicio utilizarlo como fuente de carbono.
4. Azúcar
Las sustancias azucaradas representadas por la glucosa como fuente externa de carbono tienen un buen efecto desnitrificante. Sin embargo, como compuesto multimolecular, los azúcares son propensos a causar una reproducción bacteriana masiva, lo que provoca la hinchazón de los lodos, aumenta el valor de la DQO en el efluente y afecta a la calidad del agua efluente. Al mismo tiempo, en comparación con las fuentes de carbono alcohólicas, las sustancias azucaradas son más propensas a producir acumulación de nitrógeno nitrito.
5. Fuente de carbono de la biomasa
Con el aumento de las necesidades de desnitrificación de las aguas residuales, han surgido nuevas empresas especializadas en la producción de fuentes de carbono. Utilizan principios de bioingeniería para fermentar algunos azúcares y residuos agrícolas y producir productos biológicos no tóxicos e inocuos, cuyos principales componentes son ácidos orgánicos de moléculas pequeñas, alcoholes y azúcares. Son más fáciles de utilizar por los microorganismos que los productos químicos simples, y su coste de utilización es más barato que el de los productos químicos simples, con una rentabilidad muy elevada.
6. Sobrenadante de hidrólisis de lodos
El ácido volátil VFA de biotransformación procede del sobrenadante de la hidrólisis de lodos. Dado que los AGV producidos por hidrólisis tienen una tasa de desnitrificación muy elevada, la fuente de carbono puede ser suministrada directamente por la depuradora. Al tiempo que se reduce el volumen de lodos, también se reduce el problema del transporte de la fuente de carbono. Por lo tanto, actualmente es una fuente de carbono más ventajosa.
