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Los reactores discontinuos secuenciales ( SBR ) o reactores discontinuos secuenciales son un tipo de proceso de lodos activados para el tratamiento de aguas residuales . Los SBR tratan aguas residuales como aguas residuales o el resultado de digestores anaeróbicos o instalaciones de tratamiento biológico mecánico en lotes. Se burbujea oxígeno a través de la mezcla de aguas residuales y lodos activados para reducir la materia orgánica (medida como demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y demanda química de oxígeno (DQO)). El efluente tratado puede ser adecuado para su descarga en aguas superficiales o posiblemente para su uso en tierra.
Si bien existen varias configuraciones de SBR, el proceso básico es similar. La instalación consta de uno o más tanques que pueden funcionar como reactores de flujo de tapón o completamente mixtos. [1] Los tanques tienen un sistema de "flujo continuo", con aguas residuales crudas ( influente ) que ingresan por un extremo y agua tratada ( efluente ) que fluye por el otro. En sistemas con múltiples tanques, mientras un tanque está en modo de sedimentación/decantación, el otro está aireando y llenándose. En algunos sistemas, los tanques contienen una sección conocida como bioselector, que consta de una serie de paredes o deflectores que dirigen el flujo de un lado a otro del tanque o por debajo y por encima de deflectores consecutivos. Esto ayuda a mezclar el influente entrante y el lodo activado (RAS) devuelto, comenzando el proceso de digestión biológica antes de que el licor ingrese a la parte principal del tanque.
Hay cinco etapas en el proceso de tratamiento: [1]
En primer lugar, se abre la válvula de entrada y se llena el tanque, mientras se realiza la mezcla por medios mecánicos, pero aún no se agrega aire. Esta etapa también se denomina etapa anóxica. Durante la segunda etapa, se realiza la aireación del licor mezclado mediante el uso de bombas mecánicas fijas o flotantes o transfiriendo aire a difusores de burbujas finas fijados al piso del tanque. No se realiza aireación ni mezcla en la tercera etapa y comienza la sedimentación de los sólidos suspendidos. Durante la cuarta etapa, se abre la válvula de salida y el licor sobrenadante "limpio" sale del tanque. [2] : 3–8, 19
Los tiempos de aireación varían según el tamaño de la planta y la composición/cantidad del licor entrante, pero normalmente son de 60 a 90 minutos. La adición de oxígeno al licor estimula la multiplicación de bacterias aeróbicas que consumen los nutrientes. Este proceso estimula la conversión del nitrógeno de su forma reducida de amoníaco a formas oxidadas de nitrito y nitrato , un proceso conocido como nitrificación .
Para eliminar los compuestos de fósforo del licor, durante este período se suele añadir sulfato de aluminio (alumbre), que reacciona formando compuestos no solubles que se depositan en el lodo en la siguiente etapa. [3]
La etapa de sedimentación suele tener la misma duración que la aireación. Durante esta etapa, el lodo formado por las bacterias se deja sedimentar en el fondo del tanque. Las bacterias aeróbicas continúan multiplicándose hasta que el oxígeno disuelto se agota casi por completo. Las condiciones en el tanque, especialmente cerca del fondo, son ahora más adecuadas para que las bacterias anaeróbicas prosperen. Muchas de estas bacterias, y algunas de las que preferirían un entorno de oxígeno, comienzan ahora a utilizar nitrógeno oxidado en lugar de gas oxígeno (como aceptor terminal alternativo de electrones ) y convierten el nitrógeno a un estado gaseoso, como óxidos de nitrógeno o, idealmente, nitrógeno molecular ( dinitrógeno , N 2 ). Esto se conoce como desnitrificación .
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Un SBR anóxico se puede utilizar para procesos anaeróbicos, como la eliminación de amoníaco a través de Anammox , o el estudio de microorganismos de crecimiento lento. [4] En este caso, los reactores se purgan de oxígeno mediante un lavado con gas inerte y no hay aireación.
A medida que las bacterias se multiplican y mueren, el lodo dentro del tanque aumenta con el tiempo y una bomba de lodos activados por desecho (WAS) elimina parte del lodo durante la etapa de sedimentación hacia un digestor para su posterior tratamiento. La cantidad o “antigüedad” del lodo dentro del tanque se controla de cerca, ya que esto puede tener un efecto marcado en el proceso de tratamiento.
Se deja que el lodo se asiente hasta que haya agua clara en el 20 a 30 por ciento superior del contenido del tanque.
La etapa de decantación generalmente implica el descenso lento de una pala o “canaleta” hasta el estanque. Esta tiene una conexión por tuberías a una laguna donde se almacena el efluente final para su eliminación en un humedal, una plantación de árboles, un emisario submarino o para su posterior tratamiento para su uso en parques, campos de golf, etc.
En algunas situaciones en las que una planta de tratamiento tradicional no puede cumplir con el tratamiento requerido (debido a tasas de carga más altas, requisitos de tratamiento estrictos, etc.), el propietario puede optar por convertir su sistema tradicional en una planta multi-SBR. La conversión a SBR generará una mayor edad del lodo, lo que minimizará los requisitos de manejo del lodo aguas abajo del SBR. [2] : 8–10
También se puede hacer lo contrario, en el que los sistemas SBR se convertirían en sistemas de aireación extendida (EA) . Los sistemas de tratamiento SBR que no pueden hacer frente a un aumento constante y repentino del afluente se pueden convertir fácilmente en plantas de EA. Las plantas de aireación extendida son más flexibles en cuanto al caudal, lo que elimina las restricciones que presentan las bombas ubicadas en todo el sistema SBR. Se pueden instalar clarificadores en los tanques de ecualización del SBR.