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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 salidas 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 pistón o completamente mezclados. [1] Los tanques tienen un sistema de “flujo continuo”, con aguas residuales sin tratar ( afluente ) que entran por un extremo y agua tratada ( efluente ) que sale por el otro. En sistemas con múltiples tanques, mientras un tanque está en modo sedimentación/decantación, el otro está aireando y llenando. 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 lado a lado del tanque o por debajo y sobre deflectores consecutivos. Esto ayuda a mezclar el afluente entrante y el lodo activado (RAS) devuelto, iniciando 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]
Primero, se abre la válvula de entrada y se llena el tanque, mientras la mezcla se realiza por medios mecánicos, pero aún no se agrega aire. Esta etapa también se llama etapa anóxica. Durante la segunda etapa, la aireación del licor mezclado se realiza mediante el uso de bombas mecánicas fijas o flotantes o transfiriendo aire a difusores de burbujas finas fijados al piso del tanque. En la tercera etapa no se proporciona aireación ni mezcla y comienza la sedimentación de los sólidos suspendidos. Durante la cuarta etapa, la válvula de salida se abre 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 favorece la multiplicación de bacterias aeróbicas y estas consumen los nutrientes. Este proceso fomenta la conversión de nitrógeno de su forma reducida de amoníaco a formas de nitrito y nitrato oxidados , un proceso conocido como nitrificación .
Para eliminar los compuestos de fósforo del licor, a menudo se agrega sulfato de aluminio (alumbre) durante este período. Reacciona para formar 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 se deja que el lodo formado por las bacterias se deposite en el fondo del tanque. Las bacterias aeróbicas continúan multiplicándose hasta que el oxígeno disuelto se agota. Las condiciones en el tanque, especialmente cerca del fondo, ahora son más adecuadas para que florezcan las bacterias anaeróbicas . Muchas de ellas, y algunas de las bacterias que preferirían un ambiente de oxígeno, ahora comienzan a utilizar nitrógeno oxidado en lugar de oxígeno gaseoso (como aceptor terminal de electrones alternativo ) y convierten el nitrógeno a un estado gaseoso, como óxidos de nitrógeno o, idealmente, nitrógeno molecular ( dinitrógeno , N 2 ) gaseoso. Esto se conoce como desnitrificación .
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Un SBR anóxico se puede utilizar para procesos anaeróbicos, como la eliminación de amoníaco mediante Anammox , o el estudio de microorganismos de crecimiento lento. [4] En este caso, los reactores se purgan de oxígeno mediante 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 lodo activado de desecho (WAS) elimina parte del lodo durante la etapa de sedimentación a un digestor para su posterior tratamiento. Se controla estrechamente la cantidad o “edad” del lodo dentro del tanque, 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 al 30 por ciento superior del contenido del tanque.
La etapa de decantación suele implicar el descenso lento de una pala o “comedero” al recipiente. Tiene una conexión por tubería a una laguna donde se almacena el efluente final para su eliminación en un humedal, una plantación de árboles, un emisario al océano 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 creará una edad de lodos más larga, minimizando los requisitos de manejo de lodos 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 repentino y constante del afluente pueden convertirse fácilmente en plantas de EA. Las plantas de aireación extendida son más flexibles en cuanto a caudal, lo que elimina las restricciones que presentan las bombas ubicadas en todos los sistemas SBR. En los tanques de compensación del SBR se pueden instalar posteriormente clarificadores .