ALMA BIO SBR: tratamiento biológico de aguas residuales en un reactor secuencial por lotes
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Maksim Neubauer
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¿Qué es un reactor SBR?
Un reactor SBR (Sequencing Batch Reactor) es un proceso biológico de tratamiento de aguas residuales que funciona de forma discontinua. A diferencia de una planta de activación biológica continua, las distintas etapas del proceso se llevan a cabo sucesivamente en el tiempo dentro del mismo reactor.
Gracias a la separación temporal de las fases del proceso, el mismo reactor puede funcionar sucesivamente en condiciones aeróbicas, anóxicas y sedimentativas. De este modo, se pueden reductir biológicamente tanto las cargas orgánicas como el amonio y el nitrógeno.
Un reactor SBR es una planta biológica de tratamiento de aguas residuales, en la que el llenado, la depuración biológica, la sedimentación y la descarga de agua clara tienen lugar sucesivamente en el mismo reactor.
¿Cómo funciona el ALMA BIO SBR?
El ALMA BIO SBR funciona mediante ciclos biológicos recurrentes de tratamiento. Las distintas fases se ajustan en función de la carga contaminante de las aguas residuales, el objetivo de depuración y la eliminación de nitrógeno necesaria, según las características específicas de cada proyecto.
Llenado
Las aguas residuales industriales se conducen al reactor SBR y se mezclan con la biomasa activa presente en el reactor.
Reaccionar biológicamente
Durante la fase de reacción, los microorganismos degradan los componentes orgánicos biológicamente disponibles de las aguas residuales y, de este modo, reducen el DQO y el DBO.
Nitrificar
En condiciones aeróbicas, los microorganismos nitrificantes transforman biológicamente el amonio, pasando por el nitrito, en nitrato.
Desnitrificación
Mediante fases anóxicas ajustadas de forma específica, el nitrato puede reducirse biológicamente a nitrógeno elemental, lo que permite reducir el nitrógeno total.
Sedimentación
Una vez finalizada la fase de reacción biológica, se detienen la aireación y la agitación. La biomasa se sedimenta en el reactor SBR.
Retirar el agua clara
El agua clara tratada biológicamente se extrae del reactor, tras la fase de sedimentación, de forma controlada por encima de la biomasa sedimentada.
Evacuar el lodo sobrante
Se retira de forma selectiva una parte de la biomasa para mantener la edad de los lodos y la concentración de biomasa dentro del rango de funcionamiento deseado.
Ventajas del proceso SBR
Gracias al control temporal de las distintas fases del proceso, un SBR combina varias funciones biológicas e hidráulicas en un único reactor y puede adaptarse de forma flexible a las condiciones de las aguas residuales industriales.
Varias etapas del proceso en un reactor
El tratamiento biológico, la sedimentación y la salida de agua clara tienen lugar en el mismo depósito. De este modo, se puede prescindir de un decantador secundario clásico independiente.
Gestión flexible de los procesos
Las fases de aireación, mezcla, sedimentación y descarga pueden adaptarse en función de la carga hidráulica y biológica real.
Ideal para cargas variables
El control variable del ciclo resulta especialmente adecuado para aguas residuales industriales con caudales variables, tiempos de producción o cargas orgánicas.
Degradación del CSB y del nitrógeno
Mediante la combinación de fases de reacción aeróbicas y anóxicas, es posible reducir biológicamente la carga orgánica, el amonio y el nitrógeno total.
Estructura compacta de la instalación
Dado que en un reactor se combinan varias funciones del proceso, la estructura de la planta puede simplificarse en comparación con los sistemas biológicos continuos de varias etapas.
Funcionamiento automatizado
La entrada de agua, la aireación, los agitadores, la sedimentación, la salida de agua clara y la salida de lodos pueden controlarse automáticamente mediante condiciones definidas del proceso y del ciclo.
Referencias sobre el tratamiento biológico aeróbico de aguas residuales
Industria azucarera, Pemuco, Chile
Nitrificación y desnitrificación con desgasificación y sedimentación integradas para un caudal de aguas residuales de 120 m³/h.
Abraham Benelux S.A., Bélgica
Planta compacta de tratamiento biológico de aguas residuales, construida en formato de contenedor, con una capacidad de 35 m³/d.
Fábrica de papel, sur de Alemania
Eliminación de la DQO de difícil degradación biológica mediante biofiltración con un caudal de 700 m³/h.
Industria azucarera, Alemania
Tratamiento anaeróbico y postratamiento aeróbico para 220 m³/h procedentes de la industria azucarera.
Fábrica de productos lácteos, aguas de proceso, Alemania
Biofiltración para una eliminación más exhaustiva de la DQO en el proceso de reutilización del agua, diseñada para 600 m³/d.
Top Harvest Yanchang Coal, China
Tratamiento biológico de aguas residuales con un caudal de 1.500 m³/h, con una etapa previa de DAF para el pretratamiento de las aguas residuales de refinería.
Ciclo SBR: decisivo para el rendimiento de depuración biológica
El rendimiento de un reactor SBR viene determinado en gran medida por la distribución y la duración de las distintas fases del ciclo. Por eso, no se trabaja con un ciclo estándar fijo. Las fases del proceso se adaptan, en función de cada proyecto, a la carga de las aguas residuales, al perfil de entrada y a la calidad requerida de la salida.
Factores que suelen influir en el ciclo del SBR
- Caudal de entrada
- Carga de CSB y BSB
- Carga de amonio
- Eliminación de nitrógeno deseada
- Temperatura de las aguas residuales
- Demanda de oxígeno
- Propiedades de sedimentación de la biomasa
- Valores de caudal deseados
- Perfiles de producción y de carga
- Volúmenes de reactor disponibles
Lo decisivo no es que el tiempo de ciclo sea lo más corto posible. Lo decisivo es un control del proceso en el que la degradación biológica de la DQO, la nitrificación, la desnitrificación y la sedimentación dispongan de tiempo suficiente y, al mismo tiempo, se alcance el caudal necesario de aguas residuales.
Degradación de CSB, amonio y nitrógeno en el SBR
La separación temporal entre las fases de reacción aeróbicas y anóxicas permite combinar de forma específica diferentes procesos biológicos dentro del mismo reactor SBR.
Degradación de CSB y BSB
Durante la fase de reacción biológica, los microorganismos heterótrofos degradan los compuestos orgánicos de carbono biológicamente disponibles y, de este modo, reducen la carga de DQO y DBO de las aguas residuales.
Nitrificación
Con un suministro suficiente de oxígeno, el amonio se oxida biológicamente mediante los microorganismos nitrificantes a través de el nitrito hasta convertirse en nitrato.
Desnitrificación
Durante las fases de anoxia programadas de forma específica, el nitrato puede reducirse biológicamente a nitrógeno elemental; de este modo, es posible llevar a cabo una eliminación combinada del nitrógeno dentro del ciclo SBR.
¿En qué casos resulta especialmente adecuado un reactor SBR?
El ALMA BIO SBR resulta especialmente adecuado para aplicaciones industriales de tratamiento de aguas residuales, en las que el caudal de entrada, la carga o los tiempos de producción varían y se requiere una gestión flexible del proceso biológico.
¿SBR o proceso de lodos activados en continuo?
Ambos procesos utilizan microorganismos en suspensión para la depuración biológica de aguas residuales. La diferencia fundamental radica en la separación espacial o temporal de las diferentes etapas del proceso.
| Criterio | SBR | Proceso de lodos activados en continuo |
|---|---|---|
| Modo de funcionamiento | Discontinuo / cíclico | De forma continua |
| Reacción biológica | En el reactor SBR | En el tanque de activación |
| Sedimentación | En el mismo reactor | Decantación secundaria independiente |
| Desagüe de agua limpia | Con control de tiempo | Proceso continuo |
| Nitrificación / desnitrificación | Controlable mediante las fases del ciclo | Sobre zonas de proceso separadas espacialmente |
| Cargas variables | Gran flexibilidad gracias a ciclos personalizables | Control hidráulico continuo del funcionamiento |
| Control de procesos | Gran flexibilidad horaria | Gestión continua de procesos |
| Estructura de las instalaciones | Varias funciones en un reactor | A menudo, varios tanques o etapas del proceso |
La diferencia fundamental entre el SBR y un proceso clásico de lodos activados radica en que, en el SBR, el tratamiento biológico y la sedimentación se producen, temporalmente, uno tras otro en el mismo reactor.
SBR o MBBR: ¿qué proceso biológico es el más adecuado en cada caso?
Tanto el SBR como el MBBR son procesos consolidados de tratamiento biológico de las aguas residuales, aunque difieren notablemente en cuanto a la retención de biomasa, el modo de funcionamiento y la separación de sólidos.
SBR
En el reactor secuencial por lotes (Sequencing Batch Reactor), la biomasa se encuentra principalmente en forma de lodos activos en suspensión. La reacción biológica, la sedimentación y la descarga de agua clara se producen de forma separada en el tiempo dentro del mismo reactor.
MBBR
En el reactor de biofilm de lecho móvil, una parte importante de la biomasa crece en forma de biofilm sobre portadores de plástico que se mueven libremente. La biomasa depositada se elimina posteriormente mediante un proceso independiente de separación de sólidos. La biomasa depositada se elimina posteriormente mediante un proceso independiente de separación de sólidos.
¿En qué casos resulta especialmente interesante cada procedimiento?
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Control automatizado del proceso del ALMA BIO SBR
En el sistema SBR, la automatización es especialmente importante, ya que el llenado, la reacción biológica, la sedimentación, la descarga de agua clara y la gestión de lodos deben coordinarse entre sí de forma fiable. El ALMA BIO SBR se diseña específicamente para cada proyecto para caudales de aguas residuales de 50 a 1.000 m³/d y funciona de forma automatizada.
Control de entrada
El llenado se controla en función del estado del ciclo, el nivel de llenado y el volumen disponible del reactor.
Medición del oxígeno
La concentración de oxígeno constituye una base esencial para la regulación de las fases de las reacciones biológicas aeróbicas .
Control de la ventilación
El suministro de aire puede regularse automáticamente en función de la carga biológica y de las necesidades actuales de oxígeno.
Control del agitador
En las fases anóxicas, la biomasa se remueve, sin aportar oxígeno adicional de forma selectiva.
Desagüe de agua limpia
Tras la fase de sedimentación, el agua clara tratada biológicamente se extrae de forma controlada de la zona superior del reactor .
Gestión de lodos
La evacuación de lodos excedentes puede ajustarse de forma automática en función de la antigüedad de los lodos, la concentración de biomasa y el funcionamiento de la planta .
Datos de proceso y análisis
Los tiempos de ciclo, los valores de oxígeno, los caudales de entrada, los estados de funcionamiento y las alarmas pueden visualizarse y evaluarse en el sistema de control .
Características técnicas del ALMA BIO SBR
El ALMA BIO SBR es una planta de tratamiento biológico de aguas residuales diseñada específicamente para cada proyecto, destinada a flujos de aguas residuales industriales de entre 50 y 1.000 m³ al día. El volumen del reactor, la gestión del ciclo, la aireación, la mezcla y la automatización se adaptan a la carga contaminante de las aguas residuales y a la calidad de descarga requerida.
| Parámetros | Realización |
|---|---|
| Procedimiento | Reactor secuencial por lotes (SBR) |
| Potencia hidráulica | 50–1.000 m³/día |
| Modo de funcionamiento | Discontinuo / cíclico |
| biomasa | Lodos activados en suspensión |
| Fases del proceso | Llenado, reacción, sedimentación, extracción de agua clara y extracción de lodos |
| Objetivos biológicos | Degradación de CSB/BSB, nitrificación y desnitrificación |
| Ventilación | Aireadores de membrana o aireadores tubulares, diseñados específicamente para cada proyecto en función de las necesidades de oxígeno y la geometría del reactor |
| Mezcla | Agitador sumergible, agitador central o agitadores laterales, en función del tamaño del reactor y del control del proceso |
| Desagüe de agua limpia | Purgado automático del agua limpia tras la sedimentación |
| Medición | O₂, pH, redox; opcionalmente DQO, NH₄-N, NO₂-N, NO₃-N |
| Automatización | Control automático de ciclos y procesos |
| Integración de sistemas | Instalaciones nuevas y existentes |
Aplicaciones industriales típicas
Las instalaciones SBR son especialmente adecuadas para aguas residuales industriales con cargas orgánicas biodegradables, condiciones de entrada variables o requisitos de eliminación biológica del nitrogeno.
Industria alimentaria
Tratamiento biológico de aguas residuales de producción con carga orgánica, cuyas concentraciones de DQO y DBO varían a lo largo del tiempo.
Industria de bebidas y cervecerías
Tratamiento de aguas residuales de producción altamente biodegradables con ciclos variables de producción y depuración.
Lecherías
Tratamiento biológico de aguas residuales con una elevada carga orgánica que presentan marcadas fluctuaciones en la producción y la carga.
Industria química
Tratamiento de los flujos parciales biodegradables adecuados tras un pretratamiento adaptado a la composición química del agua.
Industria farmacéutica y cosmética
Tratamiento biológico flexible de las aguas residuales de producción que se generan de forma discontinua y que son biodegradables.
Tratamiento descentralizado de aguas residuales
Tratamiento biológico compacto en emplazamientos con generación discontinua de aguas residuales o con una infraestructura limitada; .
¿Qué datos necesitamos para el diseño del SBR?
Para el diseño de un reactor SBR, además del caudal diario de aguas residuales, son especialmente relevantes los perfiles temporales de entrada, las cargas biológicas, la carga de nitrógeno y los valores de salida requeridos .
Datos importantes para el primer diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales (SBR)
- Volumen medio y máximo de aguas residuales generadas
- Cantidades diarias y semanales
- Perfiles de entrada
- CSB y BSB
- DQO biodegradable
- Nitrógeno amoniacal
- Nitrógeno total
- Fósforo
- Valor pH
- Temperatura de las aguas residuales
- Contenido en sólidos
- Plazos de producción
- Picos de carga
- Valores de caudal deseados
- Pretratamiento existente
- Inhibidores conocidos
- Piscinas ya existentes o espacio disponible para su instalación
En función del caudal de aguas residuales, los análisis, el perfil de entrada y los requisitos de descarga, diseñamos el volumen del reactor, el ciclo de funcionamiento, la aireación y las etapas biológicas necesarias del proceso, todo ello adaptándolo específicamente a cada proyecto.
Fotografías de plantas de tratamiento aeróbico de aguas residuales
Preguntas frecuentes: reactor secuencial por lotes ALMA BIO SBR
¿Qué significa SBR en el tratamiento de aguas residuales?
SBR son las siglas de «Sequencing Batch Reactor» (reactor de secuenciación por lotes). En este proceso, las distintas etapas del tratamiento biológico de las aguas residuales se llevan a cabo sucesivamente en un reactor. Las fases típicas son el llenado, la reacción biológica, la sedimentación, la descarga de agua clara y la evacuación de lodos excedentes.
¿Para qué tipo de aguas residuales industriales es especialmente adecuado un SBR?
Un SBR resulta especialmente adecuado para aguas residuales industriales biodegradables con caudales o cargas variables. Entre sus aplicaciones típicas se encuentran, por ejemplo, las industrias alimentaria, de bebidas, láctea, química, farmacéutica y cosmética, así como las plantas de tratamiento de aguas residuales descentralizadas.
¿Se puede poner en funcionamiento un SBR incluso cuando el flujo de aguas residuales es discontinuo?
Sí. Precisamente en el caso de aguas residuales que se generan por lotes o de forma irregular en el tiempo, el funcionamiento cíclico del SBR puede ofrecer ventajas. De este modo, las fases de entrada y de reacción pueden adaptarse a los horarios de producción y a los volúmenes reales de aguas residuales.
¿Es necesario que un SBR cuente con un sistema de clarificación posterior independiente?
Por lo general, no. En el proceso SBR, la biomasa se sedimenta directamente en el reactor. Tras la fase de sedimentación, el agua limpia se extrae de forma controlada por encima de los lodos sedimentados. De este modo, se puede prescindir de una clarificación secundaria clásica independiente.
¿Cómo se determina la duración del ciclo de un SBR?
La duración del ciclo se determina en función de cada proyecto concreto, teniendo en cuenta el caudal de aguas residuales, la carga orgánica, la carga de nitrógeno, la temperatura, la sedimentación y los valores de descarga requeridos. Por lo tanto, no existe un tiempo de ciclo estándar óptimo para todas las instalaciones industriales de tipo SBR.
¿Se puede convertir un depósito ya existente en un reactor SBR?
En principio, la adaptación es posible si el volumen del tanque, su geometría y las condiciones hidráulicas son adecuadas. Además, es necesario adaptar, entre otras cosas, la aireación, la agitación, la salida de agua limpia, la tecnología de medición y la automatización al modo de funcionamiento cíclico.
¿Con qué flexibilidad se puede ampliar un SBR a medida que aumenta el volumen de producción?
La capacidad de ampliación depende del diseño actual de la planta. En función del volumen disponible del reactor, se pueden adaptar la gestión del ciclo y el modo de funcionamiento, o bien añadir líneas SBR adicionales. Por lo tanto, en la fase de diseño se debe tener en cuenta desde el principio un posible aumento de la producción en el futuro.
¿Qué tratamiento previo puede ser necesario antes de un SBR?
Eso depende de la composición de las aguas residuales industriales. Según la aplicación, puede ser necesario, por ejemplo, el cribado, la separación de grasas o sólidos, la neutralización, la homogeneización o un pretratamiento físico-químico. El objetivo es crear condiciones de entrada estables y con un grado suficiente de biodegradabilidad para la etapa biológica SBR.
Nuestros reactores para el tratamiento aeróbico de aguas residuales
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