El sistema de acidificación por hidrólisis descompone la materia orgánica de gran tamaño molecular de las aguas residuales en materia orgánica de pequeño tamaño molecular en condiciones anaeróbicas o hipóxicas mediante la acción metabólica de microorganismos anaeróbicos, mejorando la biodegradabilidad de las aguas residuales. El proceso de funcionamiento específico y los puntos clave son los siguientes:
1、 Principio de funcionamiento
El sistema de acidificación por hidrólisis limita el proceso de fermentación anaerobia a las etapas de hidrólisis y producción de ácido mediante el control del tiempo de retención hidráulica (TRH), evitando la degradación completa durante la etapa de producción de metano. Las reacciones principales incluyen:
Etapa de hidrólisis:
Los microorganismos secretan enzimas extracelulares (como proteasas, lipasas, celulasas) para descomponer la materia orgánica insoluble (como proteínas, grasas, polisacáridos) en pequeñas moléculas solubles (como aminoácidos, ácidos grasos, monosacáridos).
Por ejemplo, la celulosa se descompone en disacáridos celulósicos y glucosa, mientras que las proteínas se descomponen en péptidos cortos y aminoácidos.
Etapa de acidificación:
Las bacterias productoras de ácido fermentan los productos de la hidrólisis y los convierten en ácidos grasos volátiles (AGV, como ácido acético, ácido propiónico y ácido butírico), alcoholes, dióxido de carbono y gas hidrógeno.
En este punto, el valor del pH del sistema disminuye ligeramente (normalmente se mantiene entre 5,5 y 6,5), pero no entrará en la fase de producción de metano.
2、 Proceso de ejecución
Etapa de entrada:
Las aguas residuales se distribuyen uniformemente en el tanque de acidificación por hidrólisis a través de un sistema de distribución de agua (como tuberías perforadas en el fondo, distribuidores de agua giratorios) para garantizar un contacto suficiente con los lodos. El sistema de distribución de agua debe cumplir los siguientes principios:
La entrada de agua por unidad de superficie es básicamente la misma para evitar cortocircuitos;
Satisfacer la demanda de mezcla hidráulica y promover la mezcla de lodos y aguas residuales;
Es fácil observar los atascos y eliminarlos rápidamente.
Fase de reacción:
Condiciones ambientales:
Entorno anaeróbico: El oxígeno disuelto (OD) se controla por debajo de 0,2 mg/L y se mantiene mediante un diseño sellado o de baja perturbación.
Temperatura: La temperatura media (25-35 ℃) tiene una mayor eficiencia, pero también puede funcionar a temperatura ambiente (>15 ℃).
Valor de PH: El rango óptimo es de 5,5-6,5, y es necesario añadir alcalinidad (como NaHCO3) para amortiguar la caída del pH y evitar el colapso de la acidificación del sistema.
Acción microbiana:
Las bacterias hidrolíticas y las bacterias productoras de ácido trabajan juntas para descomponer gradualmente las grandes moléculas orgánicas en pequeñas moléculas de AGV.
La capa de lecho de lodo (concentración de MLSS 10000-20000 mg/L) adsorbe e intercepta las partículas, mejorando la eficacia de la reacción.
Separación del agua del lodo y etapa de efluentes:
El líquido mezclado después de la reacción fluye lentamente en el tanque, y el lodo se deposita en el fondo del tanque debido a la gravedad, formando una capa de lodo. El sobrenadante sale por la presa de salida superior o lateral y entra en la unidad de tratamiento posterior (como el tratamiento biológico aerobio).
Verter regularmente una parte de los lodos envejecidos (control de la edad de los lodos SRT a 10-20 días) para mantener la actividad de los lodos; Parte del agua tratada puede refluir a la parte frontal para ajustar el valor de pH del afluente o diluir aguas residuales de alta concentración.
3、 Parámetros clave de control
Tiempo de retención hidráulica (TRH):
Generalmente se controla entre 4 y 12 horas, pero debe ajustarse en función del tipo, la concentración y la temperatura de la materia orgánica de las aguas residuales. Un tiempo demasiado corto puede provocar una hidrólisis incompleta, mientras que un tiempo demasiado largo puede causar una acidificación excesiva de los lodos o la producción de pequeñas cantidades de metano.
Concentración de lodos (MLSS):
Los lodos de alta concentración (10000-20000 mg/L) son la clave de la funcionalidad del sistema y requieren el uso de un dispositivo de recirculación de lodos para mantener la estabilidad de la biomasa.
Velocidad de flujo ascendente:
Generalmente se controla a 0,8-1,8 m/h para garantizar que los lodos no se sedimenten ni se escurran.
Potencial redox (ORP):
Es necesario mantener un rango de -100 a -300 mV y regular la relación NADH/NAD ⁺ a través de la hidrogenasa para evitar la inhibición metabólica causada por una reducción excesiva.
4、 Eficacia operativa y ventajas
Mejorar la biodegradabilidad de las aguas residuales:
La transformación de compuestos orgánicos macromoleculares difíciles de degradar en AGV de moléculas pequeñas fácilmente degradables aumenta significativamente la relación DBO/COD, creando condiciones favorables para el tratamiento aeróbico posterior.
Eliminar parte de la materia orgánica:
Mediante el metabolismo microbiano, se puede eliminar 10% -30% de la DQO de las aguas residuales, lo que reduce la presión del tratamiento posterior.
Sólidos en suspensión pretratados:
La hidrólisis hace que los sólidos en suspensión y las sustancias coloidales de las aguas residuales se coagulen y precipiten, reduciendo la turbidez del efluente y minimizando el riesgo de obstrucción en las unidades de tratamiento posteriores.
Amortiguar las fluctuaciones de la calidad del agua:
Tiene una cierta capacidad de amortiguación de la carga de impacto de la calidad y cantidad del agua entrante, y estabiliza las condiciones de funcionamiento del sistema de tratamiento posterior.
