Reactor SBR
Hoy trataremos…
Definición y descripción de un Reactor SBR
Etapas del proceso
Balance de masa
Cinética del sistema
Aplicación
Planta de tratamiento que utiliza reactores SBR
Eficiencia
Ventajas y Desventajas
Conclusiones
SBR (reactor biológico secuencial)
El reactor biológico secuencial o SBR es un sistema de lodos activados para tratamiento del agua residual que utiliza ciclos de llenado y descarga.
El oxígeno se burbujea a través de las aguas residuales para reducir la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y demanda química de oxígeno (DQO), que hace que el efluente adecuado para la descarga de aguas superficiales o para su uso en tierra.
El principio de operación de un SBR se basa en la siguiente secuencia: Llenado, Aireación, Sedimentación y Vaciado.
El sistema de SBR consiste de un tanque, los equipos de aereación y mezcla, un decantador y un sistema de control.
Partes
Remoción Directa: Compuestos Orgánicos, Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) y Demanda Química de Oxígeno (DQO), Nitrógeno, Fósforo, Sólidos Suspendidos Totales (SST), Sólidos Sedimentables, Compuestos Refractarios, Hidrocarburos Totales, Índice de fenol.
Remoción Indirecta: Regulan condiciones de pH y temperatura y pueden remover una fracción de Aceites y Grasas y color
Etapas del proceso
Etapas del proceso
CARGA: el reactor recibe flujo durante un tiempo dado (hasta llenarse), con o sin mezclado y aireación del reactor (según si se desea o no regular el nitrógeno efluente) REACCIÓN BATCH: se opera el reactor sin admitir flujo (operación batch o en lotes) durante el tiempo necesario para realizar las reacciones bioquímicas deseadas, recibiendo agitación y aireación. SEDIMENTACIÓN: Sedimentar con el reactor completamente quieto (no hay agitación ni aireación). DESCARGA DE EFLUENTE: el líquido clareado se descarga hasta un cierto nivel del reactor (que según el diseño que se adopte varía entre un 75% hasta un 15% del volumen), dejando en su interior el material sedimentado, (llamado "lodos activos" o "lodos",corresponde al material celular que realiza las reacciones bioquímicas) que debe ser retenido para tratar la siguiente alimentación del reactor DESCARGA DE LODOS: durante los últimos momentos de descarga de efluente tratado, se descarga la cantidad de lodos que se generaron durante el último ciclo, a fin de retener la actividad microbiológica precisamente necesaria y garantizar que el efluente tratado será clarificado en sucesivas sedimentaciones. EVENTUAL ESPERA: el reactor, ya descargado en algún grado (reteniendo lodos en la cuantía necesaria) puede tener un tiempo de inactividad si es que no hay flujo disponible.
Balance de masa
Q=Flujo de aguas servidas al reactor (m 3/día) S = Sustrato soluble entrante al reactor, como DQO o 0 DBO5 (mg/L) X = Biomasa activa que entra al reactor (mg/L) o
Vr= Volumen del reactor X = Biomasa activa en el reactor, MLVSS (mg/L) S = Sustrato soluble en el reactor, expresado como DQO o •
•
Q = Flujo de aguas servidas al reactor (m3/día)
•
Cinética del sistema Ecuaciones de balance entrada-salida:
X = Biomasa activa que entra al reactor, expresada como los o sólidos volátiles del caudal entrante, usualmente denominado ML •
V = Volumen del reactor (tanque de aireación) (m3) r
•
X = Biomasa activa en el reactor, MLVSS (mg/L)
•
K S = Constante de afinidad de la expresión de cinética de crecimiento, expresada en DQO. o DBO5 (mg/L). •
S = Sustrato soluble entrante al reactor, como DQO o DBO5 (mg 0
•
S = Sustrato soluble en el reactor, expresado como DQO o DBO5
•
Ecuaciones simplificadas de balance anteriores para obtener:
K D = Constante cinética de pérdida de actividad celular, usualmente entendida como "muerte" o "hidrólisis" de células acti
•
Q W = Flujo de los lodos excedentes del proceso (m3/día).
•
X = Concentración de microorganismos en la salida del e sedimentador final, e.d. en el efluente tratado, expresado como sól •
X = Concentración de microorganismos en el lodo descargado, R expresado como sólidos suspendidos, mg/L •
Igualando los lados izquierdos:
= Tiempo de residencia hidráulico del reactor ( día)
Tiempo retención hidráulico:
Tiempo residencia medio de la biomasa: r =Q /Q R .
Concentración de la biomasa MLVSS (Mixed liquor volatile suspended solids)
Food to microorganism
Flujo masico de entrada al reactor (K = oxigeno al reactor) K =Q 0 *(S 0 -S ) E
Tiempos de las etapas de SBR Tiempo de ciclo
Tiempo de llenado o carga
Tiempo de reacción.
Tiempo de descarga efluente tratado.
Aplicación
Agroindustria
Vitivinícolas
Aguas servidas domiciliarias
Efluentes de extracción petrolera
Aplicabilidad de un SBR
Los sistemas SBR son utilizados típicamente para caudales iguales o menores a 5 millones de galones por día (mgd). La operación más sofisticada requerida para las plantas de SBR de mayor tamaño tiende a desestimular el uso de ese tipo de plantas para caudales mayores. Debido a que esos sistemas tienen una superficie relativamente pequeña, son muy útiles en áreas en donde se tienen limitaciones de terreno. http://www.youtube.com/watch?v=lPfCLQC9a4M
Planta de tratamiento que utiliza reactores SBR
Planta municipal de tratamiento de aguas residuales
Desempeño
La efectividad de un sistema SBR es comparable a la de sistemas convencionales de lodos activados y depende del diseño del sistema y de criterios específicos del sitio de la planta. Los sistemas SBR logran una buena remoción de DBO (Demanda Biológica de Oxígeno)y nutrientes dependiendo del modo de operación. Para los SBR la eficiencia de remoción de DBO generalmente es del 85 al 95%. Los fabricantes de sistemas SBR normalmente proveen una garantía de proceso para la producción de efluentes con máximo de:
• 10 mg/L de DBO
• 10 mg/L de
•5
• 1 – 2
Solidos Suspendidos Totales
- 8 mg/L de nitrógeno total mg/L de fósforo total
Eficiencia
Ventajas
Tolera cargas hidráulicas y orgánicas variables.
Costos bajos de instalación.
Flexibilidad de operación y control.
Estabilidad y flexibilidad: se adaptan a condiciones fluctuantes y toleran variaciones en la carga orgánica.
Diseño compacto, requiere menos espacio que los sistemas convencionales como lodos activados.
Sin impacto visual, pueden ser instalados bajo tierra.
Desventajas
Se requiere un nivel mayor de sofisticación
Riesgo de taponamiento potencial de los dispositivos de aireación durante ciclos operativos
No es aplicable a todo tipo de efluente orgánico
En algunas ocasiones se requiere agregar nutrientes tanto al SBR como al efluente final.
Conclusiones
Tratamiento de aguas residuales ha sido un reto a través de los años debid o a la variación química del afluente y de las características físicas y las regulaciones estrictas de efluentes. Los sistemas de tratamiento de lodos activados utilizados han sido capaces de manejar muchas de estas dificultades. La disponibilidad de la inteligencia artificial ha hecho ahora la opción de un p roceso SBR más atractivo proporcionando así mejores controles y los resultados en el tratamiento de aguas residuales. Este se acopla por la flexibilidad de un SBR en el tratamiento de los flujos de variables, la interacción del operador mínimo requerido, opción para condiciones anóxicas o anaeróbicas en el mismo tanque, un buen contacto con el oxígeno, microorganismos y sustrato espacio pequeño, y buena eficiencia de eliminación. Altamente recomendable considerando su mejora con respecto a sistemas convencionales, especialmente en empresas que no poseen terreno útil. Es recomendable para efluentes agroindustriales de alta carga y caudal Es importante considerar el entrenamiento técnico del personal.
Video
http://www.youtube.com/watch?v=nhp__BZRZs0
