El monitoreo del proceso de aguas residuales es crucial para la gestión efectiva de las instalaciones de reciclaje de recursos hídricos (wrrf).La medición de muestras manuales o mixtas en laboratorio es el principal método de monitoreo del cumplimiento. Sin embargo, el monitoreo del proceso se realiza cada vez más a través de instrumentos de análisis en línea. El monitoreo continuo proporciona información clave para la toma de decisiones y reduce la carga de los operadores para tomar muestras y medir los parámetros del proceso con múltiples frecuencias diarias, lo que permite a las plantas de tratamiento de aguas residuales minimizar los insumos químicos y energéticos y evitar anomalías en el proceso. En la última década, la selección y fiabilidad de la tecnología de sensores ha mejorado considerablemente. Por ejemplo, los sensores basados en la fotometría ahora se pueden utilizar para medir directamente parámetros importantes sin necesidad de utilizar reactivos caros que requieren suplementos frecuentes.

¿¿ cómo se seleccionan, depuran, mantienen, operan y aplican correctamente los sensores basados en la espectrometría en el monitoreo del proceso de tratamiento de aguas residuales? Muchas sustancias importantes en las aguas residuales, incluidos los parámetros de nitrato, nitrito y carbono orgánico, se pueden medir en función de la absorción de luz ultravioleta y visible (uv - vis). Como ejemplo, el sensor de luz ultravioleta - visible, que forma parte del sistema de monitoreo de procesos wtw IQ sensornet, una marca de selemer, ofrece una visión general de sus principios de medición, diseño y operación.

Monitoreo del tratamiento de aguas residuales

El monitoreo del tratamiento de aguas residuales es crucial para verificar la calidad del agua de salida y evaluar la eficiencia del tratamiento después de cada etapa del proceso. Las instalaciones municipales de reciclaje de recursos hídricos utilizan principalmente la tecnología de tratamiento de lodos activos. El lodo activado es un proceso biológico que elimina los contaminantes disueltos y granulados mediante la conversión de carbono orgánico en dióxido de carbono (co2) y, si se realiza una transformación de desnitrificación, de nitrógeno amoniacal en nitrógeno (n ic).

La Bod y el cod son parámetros combinados de muchas sustancias diferentes, y la determinación por separado requiere mucho trabajo de análisis. La Bod y el cod son indicadores que miden la cantidad de oxígeno necesaria para la oxidación del carbono orgánico en la muestra. La unidad de medida es mg oš / L. en el caso de la bod, la reacción es catalizada por bacterias. Además de limitar las pruebas al laboratorio debido a las condiciones precisas necesarias para un cultivo prolongado (5 días), el método es muy sensible a la tecnología, por lo que puede haber problemas con la precisión. El método COD es una oxidación química más intensa, y casi todo el carbono orgánico se oxida. Es más rápido que el bod, pero debido a la necesidad de recolección de muestras, equipos de preparación de muestras y suplementos de reactivos, es costoso implementarlo en un analizador en línea. El carbono orgánico total (toc) se utiliza menos, pero se está volviendo cada vez más popular como complemento o incluso sustituto de la Bod en el control de procesos. El método toc es una medición directa del carbono orgánico en la muestra, que se mide en mg C / L. La medición del toc es más rápida y sencilla que la Bod o el cod y no requiere el uso de mercurio como ocurre con el método cod. Las mediciones del toc también pueden ser más precisas, especialmente para muestras con un contenido orgánico extremadamente bajo, como la salida de agua de instalaciones avanzadas de recuperación de recursos hídricos.

La eliminación completa del nitrógeno de las aguas residuales se ha vuelto cada vez más importante. El nitrógeno es un nutriente convencional clave para apoyar el crecimiento biológico, incluidas las algas. En aguas ricas en nutrientes, el crecimiento y la muerte de algas se aceleran, lo que conduce a la hipoxia, una condición hipóxica que no es adecuada para peces y otros organismos acuáticos. Las aguas residuales tratadas son una importante fuente de nutrientes en algunas cuencas hidrográficas. Por lo tanto, es de gran importancia para el monitoreo y control de todos los tipos de nitrógeno. Los nitratos y nitritos en las aguas residuales no tratadas suelen ser insignificantes. Por lo tanto, cualquiera de los dos que aparecen en las aguas residuales tratadas es el resultado de la nitrificación biológica, que convierte el amoníaco en las aguas residuales en nitrato. Y una nitrificación eficiente pueden lograr la concentración máxima de nitrato. La suma de nitritos y nitratos (denominados colectivamente nox) se convierte en nitrógeno y se elimina de las aguas residuales a través de otra reacción biológica llamada desnitrificación. Si la desnitrificación se produce en el aireador, es algo bueno para las instalaciones de recuperación de recursos hídricos, ya que reducirá el nitrógeno total (tn) de la salida de agua tratada y reducirá la intensidad energética necesaria, ya que la reacción se puede lograr sin necesidad de introducir oxígeno. Sin embargo, sería algo malo que la desnitrificación ocurriera en la capa de lodos del tanque de sedimentación final. Las burbujas de nitrógeno generadas flotan los sólidos, interfieren con el control del retorno de los lodos y aumentan los sólidos suspendidos totales (tss) y la Bod en el agua tratada cuando los sólidos se desbordan del vertedero, lo que puede conducir a la violación de los límites de emisión.

Las restricciones en el proceso de nitrificación o desnitrificación pueden conducir a la acumulación de nitritos e incluso a más problemas de cumplimiento. Las instalaciones desinfectadas con cloro notarán inmediatamente un aumento de la demanda de cloro, ya que el nitrógeno Nitrito de 1 mg / L consume 5 mg / L de cloro. El no mantenerse al día con la dosis de cloro puede conducir a una desinfección insuficiente y a un aumento de los niveles de bacterias en el agua después del tratamiento. Otros efectos pueden ser más sutiles, pero también hay problemas. Los nitritos son muy tóxicos para los organismos acuáticos y son más tóxicos que los nitratos. El nitrógeno Nitrito de 1 mg / l o más puede provocar el fracaso de toda la prueba de toxicidad del efluente (wet). El aumento de los niveles de nitrógeno nitrito no se limita a esto. Curiosamente, las bacterias que producen y consumen nitritos (denominadas colectivamente nitrobacterias) son sensibles a los nitritos, lo que crea un ciclo devastador de retroalimentación en el que una pequeña interferencia puede causar una espiral de muerte por nitrificación y anomalías en el proceso, lo que resulta en un incumplimiento a largo plazo de los límites de nitrógeno amoniacal de salida. Por otro lado, la acumulación de nitritos se puede utilizar para mejorar la eficiencia del tratamiento de aguas residuales. La comprensión y el desarrollo de la desnitrificación a corto plazo de nitritos han impulsado el desarrollo de procesos innovadores que tienen la intención de acortar el proceso de desnitrificación a través de nitritos, reduciendo así los costos energéticos y químicos.

La morfología del nitrógeno se puede medir por muchos métodos diferentes, incluyendo la cromatografía iónica, la colorimetría y el método potencial. La cromatografía es muy precisa, pero se limita a aplicaciones de laboratorio. El método colorimétrico también puede proporcionar mediciones de alta calidad, pero requiere equipos auxiliares para el muestreo y la preparación de muestras, y requiere reactivos complementarios.