Desnitrificação biológica das águas residuais de fermentação: redução do azoto total para menos de 5 ppm

Visão geral do projecto

As águas residuais geradas por processos de fermentação são notoriamente difíceis de tratar porque combinam uma carga orgânica pesada com concentrações elevadas de nitrogénio.Este estudo de caso descreve como uma planta de fermentação eliminou o risco de conformidade total de nitrogénio (TN) através da implantação de um sistema de desnitrificação biológica especialmente concebido.

Antecedentes do projeto

A instalação tem linhas de fermentação contínuas que descarregam um fluxo de efluentes ricos em nitrogénio.80 ppm de nitrogénio de amônia (NH3-N)juntamente com20 ppm de nitrato de nitrogénio (NO3-N), aproximando o nitrogénio total100 ppmCom o endurecimento das regulamentações de descarga, a central necessitava de uma solução capaz de reduzir o nitrogénio total parainferior a 5 ppm- uma eficiência de eliminação superior a 95%.

Influência na qualidade da água

Desafio técnico

O projecto teve de superar três obstáculos principais:

• Um limite de nitrogénio muito baixo que os processos biológicos de um estágio não podem satisfazer de forma fiável.
• Uma elevada carga de amônia que requer nitrificação completa antes de a denitrificação poder ocorrer.
• Necessidade de um desempenho estável em condições de flutuação dos calendários de produção de fermentação.

A nossa solução

A equipa de engenheiros projetou um comboio de tratamento biológico de várias etapas que integra as seguintes unidades:

1. Fase de nitrificação- condições aeróbicas e uma cultura nitrificante de elevada eficiência convertem nitrogénio de amónia em nitrato.
2. Fase de desnitrificação- condições anóxicas com uma fonte de carbono suplementar convertem nitratos em gás nitrogénio inofensivo.
3. Fase de polirO tratamento final mantém o efluente constantemente abaixo do objectivo de 5 ppm.

O sistema está equipado com monitorização em tempo real em linha da amônia, nitratos e oxigénio dissolvido, permitindo o ajuste automático da aeração e dosagem de carbono de acordo com as condições reais de carga.

Destaques do Processo de Design

Vários elementos de concepção contribuíram para o êxito do projecto:

• Dosagem de carbono otimizada- uma estratégia de dosagem automatizada fornece exactamente a fonte de carbono necessária para a desnitrificação, evitando tanto o subtratamento como o desperdício de produtos químicos.
• Construção modular- cada fase de tratamento é fornecida como um módulo pré-projetado, reduzindo o tempo de instalação no local e simplificando a futura expansão.
• Aeração energéticamente eficiente- os sopradores de frequência variável e o controlo do oxigénio dissolvido reduzem o consumo de energia durante os períodos de baixa carga hidráulica.
• Sistema microbiano robusto- uma biomassa nitrificante e desnitrificante especialmente cultivada resiste a descargas de choque e recupera-se rapidamente das perturbações do processo.

Resultados

Após o comissionamento e otimização, o sistema apresentou o seguinte desempenho verificado:

Benefícios para os clientes

• Conformidade fiável com os limites de descarga de azoto mais rigorosos.
• Operação totalmente automatizada com intervenção manual mínima.
• Baixo custo operacional graças à dosagem de carbono otimizada.
• Design escalável que se adapte ao crescimento futuro da produção.

Conclusão

Combinando a nitrificação, a desnitrificação e uma fase final de polimento com controlo inteligente do processo, a planta de fermentação descarrega agora consistentemente efluentes com nitrogénio total inferior a 5 ppm.A solução eliminou um estrangulamento crítico da conformidade e estabeleceu uma, um modelo de tratamento de águas residuais industriais de elevado teor de azoto que pode ser replicado em aplicações semelhantes.