En muchos Tratamiento de aguas residuales municipales Las plantas, la retención de clarificadores secundarios sigue siendo rutinariamente culpada MLSS es "demasiado alto" o "demasiado bajo".
En realidad, la MLSS solo nos lo dice ¿cuánto lodo hay presente? —no si ese lodo puede asentarse realmente.
Lo que finalmente determina el rendimiento del clarificador secundario es Estructura de FLOC :
su compacidad, distribución de tamaño, integridad y resistencia al estrés hidráulico y biológico.
Los flócs bien estructurados pueden asentarse de forma eficiente incluso en MLSS elevados, mientras que los flócs mal formados escaparán del clarificador incluso cuando la MLSS permanece dentro del llamado "rango normal".
Por qué el MLSS por sí solo es un indicador engañoso
El MLSS refleja la concentración total de sólidos en suspensión, pero lo hace no describe:
- Densidad de flócs
- Contenido de EPS (sustancias poliméricas extracelulares)
- Fuerza de cohesión microbiana
- Resistencia a las fuerzas de cizalladura y flotación
Por eso las plantas suelen experimentar:
- Transferencia de lodo
- Sólidos "como la nieve" en el efluente
- SS ascendente o turbidez
- Lodo subiendo o rodando en el clarificador
sin ninguna excursión evidente a la MLSS.
Estructura de Floc: La variable de control verdadera
Desde un punto de vista físico, la aclaración secundaria solo tiene éxito cuando los flócs presentan:
- Suficiente Densidad efectiva
- Adecuado Tamaño de partícula (>100–150 μm)
- Células estables de unión a matrices EPS e inorgánicos
- Baja susceptibilidad al cizallamiento, la inserción de gases y la fragmentación
Una vez que la arquitectura de floc colapsa, la separación gravitatoria falla, independientemente del MLSS.
Factores clave que destruyen la estructura del flóculo
1. Baja carga orgánica prolongada (condiciones de inanición)
Bajo condiciones prolongadas de baja F/M, los microorganismos cambian a la respiración endógena. Durante esta fase, la producción de EPS disminuye mientras que los materiales aglutinantes existentes se degradan gradualmente. Los flóculos se vuelven huecos, frágiles y propensos a romperse.
Cuando el F/M baja demasiado durante largos periodos (por ejemplo, <0,05 kg de DB/kg MLSS·d):
- Los microorganismos entran en la respiración endógena
- Disminución de la producción de EPS
- Floc "esqueletos" huecos
- Las partículas se vuelven frágiles y se fragmentan fácilmente
Resultado: Ligeros y esponjosos floqueos que se niegan a asentarse.
En plantas que operan bajo una resistencia influyente crónicamente baja, los operadores a veces confían en Dosificación PAC para recuperar el rendimiento de la estabilización. Aunque la PAC puede reagregar temporalmente partículas finas mediante neutralización de carga y adsorción, no puede sustituir la producción biológica de EPS. Sin restaurar suficiente carga de sustrato, la mejora química sigue siendo de corta duración.
2. Choques tóxicos o inhibidores influyentes
Incluso bajas concentraciones de toxinas industriales como metales pesados o compuestos fenólicos pueden suprimir parcialmente la actividad microbiana. Las capas externas de los flócs suelen ser las primeras en desintegrarse, liberando sólidos finos en el licor mezclado.
Incluso la exposición de bajo nivel a:
- Metales pesados
- Fenoles
- Cianuros
- Ciertos productos orgánicos industriales
pueden:
- Inhibe el metabolismo microbiano
- Eliminar biomasa periférica
- Causa desintegración parcial del floc
Los síntomas típicos incluyen:
- Lodo grisáceo o pálido
- Aumento repentino de partículas finas
- Turbidez persistente del efluente
En estas situaciones, los operadores pueden observar lodos pálidos o grises, neblina persistente de efluentes y una mala aclaración que no responde a los ajustes del MLSS. Coagulantes como Sales férricas o PAC puede ayudar a capturar sólidos fragmentados, pero la recuperación es significativamente más rápida cuando el pH y la alcalinidad se estabilizan, a menudo con Bicarbonato de sodio en sistemas sensibles a la pérdida de alcalinidad inducida por nitrificación.
3. Aireación excesiva y esfuerzo de cizalladura
La sobreaireación introduce tanto estrés mecánico como bioquímico. Fuertes fuerzas de corte desgarran físicamente los flocos, mientras que el oxígeno disuelto elevado acelera la oxidación del EPS. Las partículas resultantes son más ligeras, más pequeñas y menos asentables.
Un alto DO (>4 mg/L) y una mezcla agresiva introducen un doble impacto:
- Cizalladura mecánica Rompe físicamente los flócs
- Oxidación acelerada degrada la estabilidad del EPS
El resultado son fragmentos filamentosos, parecidos a fideos, que Perder masa de sedimentación efectiva en el clarificador.
En sistemas de alta cizalladura, los operadores suelen notar que el alumbre se vuelve menos efectivo, mientras que PAC de alta básicaidad produce floques más densos y resistentes. En algunos casos, dosis bajas PAM catiónico se utiliza para reforzar los enlaces entre partículas, aunque se requiere un control cuidadoso para evitar sobredosis y restabilización.
4. Condiciones extremas de pH
La cohesión de Floc es muy sensible al pH. Cuando el pH baja de 6 o supera 9, los polímeros EPS llevan cargas similares, aumentando la repulsión electrostática y debilitando la integridad del flóculo. Los sistemas de baja alcalinidad son especialmente vulnerables durante la nitrificación, donde caídas rápidas de pH pueden desestabilizar los flócs en cuestión de horas.
Cuando el pH influyente se desplaza fuera del rango biológico óptimo (≈6,5–8,5):
- Los polímeros EPS adquieren cargas similares
- Aumenta la repulsión electrostática
- Las paredes celulares y las matrices de unión se debilitan
Los flocos se deshacen en restos finos y lentos que escapan a la claridad.
Mantener la alcalinidad con Bicarbonato de sodio proporciona un tampón sin un sobrepaso agresivo del pH, mientras que Carbonato de sodio a veces se aplica cuando se requiere una corrección más fuerte. Las condiciones de pH estables permiten que la formación biológica de flócs se recupere de forma natural, reduciendo la dependencia de la clarificación química de emergencia.
5. Edad excesiva de lodos (SRT sobreextendido)
La edad de lodos sobreextendida provoca envejecimiento por biomasa e hidrólisis EPS. Aunque el lodo envejecido puede parecer inicialmente denso, se vuelve quebradizo y se fragmenta fácilmente bajo hidráulica clarificadora. Esto suele provocar un traslado intermitente que empeora durante las fluctuaciones del flujo.
Una edad de lodo excesivamente larga conduce a:
- Envejecimiento de la biomasa y actividad reducida
- Hidrólisis EPS
- Mayor fragilidad
Los lodos viejos pueden asentarse rápidamente al principio, pero se fragmentan fácilmente bajo una leve perturbación hidráulica, causando retención aguas abajo.
La mejora a corto plazo puede lograrse con la adición de coagulantes, pero la recuperación sostenible depende de ajustar las tasas de desgaste de lodos para restaurar una edad adecuada del lodo. El tratamiento químico en este contexto actúa como estabilizador más que como solución primaria.
6. Alta relación inorgánica SS / baja MLVSS
Cuando el influente contiene un exceso de sólidos inorgánicos en suspensión, la fracción activa de biomasa disminuye. El "pegamento" biológico que mantiene unidas las partículas se vuelve insuficiente, lo que conduce a flócs débiles y no cohesivos.
Cuando el influyente contiene sólidos inertes excesivos:
- Declive de la fracción de biomasa activa
- La capacidad de unión orgánica se debilita
- Los flócs se vuelven pesados en minerales pero poco cohesionados
Esto suele producir partículas pequeñas, densas pero no cohesionadas que escapan con el flujo de efluentes.
En tales casos, PAC o coagulantes a base de ferrícimos son especialmente eficaces porque se adhieren a finos inorgánicos y aumentan la densidad total de flóculos. Los coagulantes correctamente seleccionados reducen significativamente la SS de efluentes causada por la reportación dominada por minerales.
Síntomas típicos de fallo de clarificadores accionados por flóculo
| Observación | Señal de causa raíz |
|---|---|
| Efluentes "nieve" o neblina | Fragmentación de flocos |
| SV30 alto pero normal en la MLSS | Cohesión de floc pobre |
| Lodos flotantes o rodantes | Acoplamiento de gas + estructura débil |
| Microscopio: bordes rotos | Degradación del EPS |
| SVI subiendo de forma impredecible | Inestabilidad estructural |
Cómo diagnosticar el verdadero problema
En lugar de reaccionar solo al MLSS, prioriza:
- Tendencias de SVI y SV30 , no los valores de un solo punto
- Morfología microscópica del floc (compacto vs. difuso)
- Relación MLVSS/MLSS
- Perfiles de DO e intensidad de corte
- Cribado de toxicidad influyente
- Estabilidad del pH y amortiguamiento de alcalinidad
Enfoque operativo: Fijar la estructura, no el número
Las acciones correctivas efectivas suelen incluir:
- Restauración adecuada de la carga orgánica
- Reducción de la intensidad de aireación innecesaria
- Ajuste del residuo de lodos para evitar el envejecimiento excesivo
- Estabilización del pH y alcalinidad influyente
- Identificación y aislamiento de fuentes influyentes tóxicas
- Uso a corto plazo de coagulantes (por ejemplo, PAC) como ayuda estructural , no es un sustituto de la salud biológica
Conclusión final
La transferencia secundaria del clarificador es rara vez un problema simple de MLSS .
Casi siempre es un Problema de estructura de FLOC disfrazado de cuestión de concentración .
Plantas que cambian su enfoque de "¿Cuánto lodo tenemos?"
a "¿Qué tipo de estructura de lodo estamos produciendo realmente?"
resolverá los fallos de los clarificadores más rápido y con menos reparaciones químicas o hidráulicas reactivas.