¿Que es un Reactor Biologico Secuencial o SBR?

Un reactor biológico secuencial, también conocido como SBR (Sequential Biological Reactor) es un tipo de tratamiento biológico con la característica principal que utiliza un único depósito para realizar las operaciones habituales de un proceso de fangos activados.

Generalmente, presentan dos depósitos en paralelo para alternar ciertas fases del proceso.

Las ventajas de un reactor biológico secuencial sobre un proceso convencional son:

  • Amplia flexibilidad de funcionamiento para cauces de entrada variables.
  • Menores costes de construcción.
  • Menores costes de explotación.

Los principales inconvenientes son:

  • Requiere un mínimo de dos depósitos
  • Existen desequilibrios de la carga hidráulica y a carga contaminante entre ambos depósitos, porque el tiempo de llenado depende del caudal de entrada.
  • La operación es más complicada y puede ser diferente en cada reactor. Esto requiere personal cualificado en la explotación.
  • La eliminación biológica de nutrientes requiere un aporte continuo de carga orgánica.

Además de los diseños personalizados, existen dos patentes en el mercado que destacan sobre las demás: ICEAS (pertenece a ITT-Sanitaire) y Biodenitro-biodenifo (pertenece a Veolia Water Systems).

ICEAS es el acrónimo de sistema de aireación prolongada de ciclo intermitente.

Consiste en un proceso biológico donde en cada reactor se alternan las fases deaireación, decantación y vaciado, como en un SBR convencional. La ventaja de este sistema es que permite la alimentación continua de aguas residuales al reactor.

Este sistema realiza en un solo tanque las funciones de: Reactor biológico + Tanque regulación + Decantador Secundario

El reactor biológico ocupa más volumen que uno convencional pero ocupa menos superficie que la suma del reactor y el decantador convencional.

Ciclos de funcionamiento

El ciclo de funcionamiento consta de 3 etapas:

Reacción: el agua residual entra después del pretratamiento en el reactor y se mezcla con ellicor mixto. En  esta etapa se alternan periodos óxicos (aireación) y anóxicos (Agitadores en funcionamiento para mantener el fango suspendido) en función de las características de las aguas.SBR reaccion

Sedimentación: la aireación se detiene para que los sólidos sedimenten enel fondo del reactor y el agua clarificada se quede en la parte superior. El tanque siguerecibiendo agua bruta sin que esta afecte a la sedimentación. Este se logra mediante el diseño de la geometría del depósito.SBR sedimentacion

Vaciado: El agua de la parte superior, agua decantada,abandona el depósito mediante un decantador móvil. Simultáneamente, entra agua bruta en la cabecera del reactor, y se retiran los fangos en exceso del fondo con una concentración próxima 0,85%.

La alimentación al tanque continua, es decir, que el agua bruta llegue al tanque en todas las fases del ciclo, incluidas sedimentación y decantación, permite controlar el proceso en función de tiempos en vez de en función de caudales, asegurando un reparto equitativo de caudales y cargas en todos los tanques, consiguiéndose obtener un biomasa más estable y homogénea.

Eliminacion de nitrogeno y fosforo

Este sistema permite realizar dos procesos: NIT y NDN.

  • Proceso NIT (Nitrificación) está diseñado para la reducción de: DBO, SST y Amonio
  • Proceso NDN (Desnifrificación) en este se alcanza la reducción de: DBO, SST y Nitrógeno total

La eliminación de fósforo se puede realizar con un diseño específico con tiempos anaeróbicos o, o lo más frecuente, mediante coagulación química. Sin embargo, sin diseño de tiempos anaeróbicos específicos durante la fase de sedimentación y decantación, los fangos alcanzan estados anaeróbicos que gracias a la alimentación continua de ácidos grasos volátiles, se consigue una reducción de fósforo vía biológica del 3-4% por DBO eliminada, frente al 1,5-2% típico de un sistema convencional.

Una ventaja del proceso ICEAS es que al trabajar por tiempos, permite variar la duración del proceso óxico y anoxico logrando valores más altos en la eliminación de Nitrógeno.

Diseño de un reactor biologico secuencial

El reactor está compuesto de dos zonas en dos zonas: reactor preliminar y reactor principal. Ambas zonas están divididas mediante una pared deflectora. Las aguas residuales llegan continuamente a la zona preliminar y, a través de unos huecos en la zona inferior de la pared deflectora pasan al reactor principal. El efecto que persigue que el influente del agua bruta no afecte a la calidad del efluente en la fase de sedimentación.

Reactor preliminar: Selector biologico

Esta zona actúa como selector biológico. El influente entra de forma continua, y se alcanza una alta relación entre la concentración de DBO de entrada y la concentración de biomasa existente, lo que provoca una carga másica “zonal”más alta. Este reactor preliminar es más pequeño, y tiene un volumen que oscila aproximado del 15%.

En esta zona se potencia la proliferación de los organismos deseables (bacterias formadoras de flóculos) y minimiza el crecimiento de las bacterias filamentosas (bulking).

Reactor principal

En esta zona del reactor biológico, se produce la degradación de la materia orgánica y laeliminación del nitrógeno y fósforo.

La profundidad del tanque, se diseña en función de la altura del manto de fangos calculada, a la que se suma una zona de seguridad y la zona de clarificado.

Sistema de aireacion por difusores de burbuja fina

La aireación requiere unas soplantes que distribuye el caudal de aire en el fondo del reactor mediante unos difusores de burbuja fina insertados en unas parrillas.

Decantador

Este proceso utiliza un decantador móvil que se emplea para evacuar el agua clarificada. El decantador consta de varios elementos:

  • Un flotador para prevenir el arrastre de flotantes/espumas que pueden aparecer en los reactores biológicos.
  • Un actuador tipo tornillo con un pequeño motor que permite desplazarse desde el nivel máximo hasta el nivel mínimo de agua.
  • Un motor dotado de un variador de frecuencia para adecuar la velocidad de descarga al ciclo.

Este tipo de decantador-actuador permite extraer el agua clarificadamanteniendo constantes el tiempo de decantación y el nivel mínimo de operación para permitir una operación estable del sistema. Esto se consigue mediante un actuador mecánico que puede llegar incluso a sumergirse completamente en el decantador para extraer el máximo caudal posible.

Panel de control. PLC y SCADA

Todo el proceso está controlado por un PLC y un SCADA. En el SCADA se pueden visualizar todos los componentes de la instalación, así como la situación de cada uno de ellos, la fase del ciclo en la que se encuentracada reactor y las alarmas que pudieran aparecer. Esto permite modificar los ciclos de trabajo para optimizar el rendimiento. En el PLC se conecta la instrumentación que controla la aireación y el sistema de purga de fangos.

La aireación se determina entre la sonda de oxígeno de cada reactor y una soplante compartida por cada 2 reactores (no coinciden las fases de aireación de ambos reactores) Esto evita el control por presión o caudal de aire típico en un sistema convencional.

  • Medidor de sólidos en suspensión para monitorizar la biomasa existente en el volumen fijo de cada reactor.
  • Control y monitorización de la nitrificación y desnitrificación mediante sondas de Redox, pH y N03-NH4

Sistema de control de purga de fangos

La purga automática del fango del reactor biológico se emplea para mantener la edad de fango deseada.

 Ventajas de un reactor biologico secuencial de tipo ICEAS

  1. No necesita de decantador secundario para alcanzar los mismos parámetros de salida que cualquier proceso de fangos activados.
  2. Requiere menor superficie de implantación que un proceso convencional,entre un 10%- 40% menor.
  3. Evita la construcción de los decantado res secundarios reduciendo y simplificando la obra civil y acortando los plazos de ejecución. Además de ahorrarse la implantación del bombeo de recirculación.
  4. Su alimentación continua y el reparto equitativo a todos los tanques le permiten dar una respuesta mejor que en los SBR convencionales ante las variaciones de carga y caudal.
  5. Mayor rendimiento de eliminación de fósforo por vía biológica, que un sistema convencional sin zonas anaeróbicas, entorno al 3-4%) del P eliminado por Kg de DBO eliminada.

 

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David Nuevo
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