REACTOR ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE CON LECHO/MANTO DE LODOS (UASB)

La innovación técnica de este tipo de reactores reside en un dispositivo situado en la parte superior del reactor (separador de tres fases- GSS) que permite separar internamente la biomasa, el efluente tratado y el biogás. Con ello se consigue acumular grandes cantidades de biomasa - muy activa - que adopta la estructura de gránulos compactos con una elevada capacidad de sedimentación. Es el más extendido a escala industrial.

La abreviación U. A. S. B. se define como Upflow Anaerobic  Sludge Blanquet o Reactor Anaerobio de Manto de Lodos de Flujo Ascendente. Esta tecnología proveniente de Bélgica y Holanda, es aplicada especialmente al tratamiento de aguas residuales con alto contenido de materia orgánica. El primer trabajo publicado de un reactor de lecho suspendido data del año 1910 y se le denomino “tanque biolítico”, con tiempos hidráulicos de retención de 8,5 horas. Posteriormente, un nuevo invento se llevó a cabo en 1957 que consistió en un lecho suspendido con separador interno sólido-líquido, seguido de un filtro  anaerobio.

El reactor UASB, fue desarrollado en Holanda por Lettinga y sus colaboradores en los años 70. El diseño de un reactor UASB consiste en una zona de reacción en la parte inferior, en la que se acumula la biomasa, la de mejor sedimentabilidad en el fondo y encima los lodos más ligeros.

La operación de los reactores UASB se basa en la actividad autorregulada de diferentes grupos de bacterias que degradan la materia orgánica y se desarrollan en forma interactiva, formando un lodo o barro biológicamente activo en el reactor.

Dichos grupos bacterianos establecen entre sí relaciones simbióticas de alta eficiencia metabólica bajo la forma de gránulos cuya densidad les permite sedimentar en el digestor. La biomasa permanece en el reactor sin necesidad de soporte adicional. Una de las ventajas del tratamiento anaeróbico sobre el tratamiento aeróbico es la producción de gas metano como fuente energética y la baja producción de lodo biológico.

El tratamiento de aguas residuales con reactores tipo U.A.S.B. es el más difundido en América Latina desde 1988. Estos reactores reemplazaron de cierta forma en las plantas de tratamiento aerobio a los sedimentadores primarios, sedimentadores secundarios, biodigestores para el tratamiento de lodos y gran parte de los sistemas de lodos activados, pues logran eficiencias de remoción comprendidas entre el 60 y 80% de la DQO y la DBO en función de la concentración inicial del agua residual. 

Los U.A.S.B. funcionan como tratamiento primario, tratamiento secundario, pero no llegan a eficiencias de remoción superiores al 82%.Para lograrlo, deben ser complementados por sistemas aerobios tradicionales como lodos activados, filtros percoladores o lagunas.

El reactor UASB está siendo experimentado con éxito en el tratamiento de aguas residuales muy diversas de procesos de la industria de alimentos, industriales, urbanas y lixiviados, aunque inicialmente se desarrolló para aguas residuales de tipos principalmente solubles y de concentración media. El tratamiento anaerobio se recomienda para el lixiviado con una relación de DBO/DQO entre 0,7 y 0,3 (residuos parcialmente estabilizados).

El afluente es alimentado por el fondo del reactor, donde se pone en contacto con el lodo; la degradación anaerobia de los sustratos orgánicos ocurre en el lecho del lodo, y allí se produce el biogás, o sea, tanto la acidificación como la metanogénesis ocurren en el mismo reactor.

El flujo combinado ascendente de las aguas residuales, puede hacer que algunos de los sólidos del lodo lleguen a la parte superior del reactor, donde un separador gas-sólido-líquido, impide la salida de los sólidos del reactor separándolos del gas producido y del efluente líquido. El biogás es captado bajo una campana y conducido hacia la superficie del reactor. Algunos sólidos son arrastrados con el agua hacia el sedimentador, situado encima de la campana de gas, donde los sólidos sedimentan y retornan al manto de lodos, el efluente cae a un canal situado en la parte superior del reactor, donde es descargado. Las grandes concentraciones de biomasa con elevada actividad que se consiguen, permiten el funcionamiento a alta carga orgánica con buenas eficacias de eliminación.

La biomasa activa puede estar en forma de gránulos compactos o en forma de lodos floculentos con buena sedimentabilidad lo cual convierte en su característica principal la retención de la biomasa sin necesidad de soporte.

Otras características son:

• Mayor superficie para la adhesión de Microorganismos.
• Mayor concentración de bacterias que en otros sistemas, lo cual permite operar con velocidades de carga orgánica más elevadas.
• Minimización de problemas de colmatación por sólidos.
• Elevada velocidad de transferencia de materia, que facilita el tratamiento de aguas con un alto contenido de materia orgánica.
• Pérdida de presión en el lecho moderada.
• Concentración de lodos volátiles en la fuente moderada.

Ventajas:

• Baja producción de lodos (10% en relación al tratamiento aerobio).
• Bajos requerimientos nutricionales.
• El proceso puede manejarse con altas cargas intermitentes. Los lodos se conservan (sin alimentación) por largos períodos de tiempo. Producción de metano aprovechable.
• Bajos costos de operación al no requerir oxígeno.
• Identificación y medición de productos intermedios que proporcionan parámetros de control adicionales.
•  Costo de inversión bajo.
• La fermentación ácida y metánica, así como la sedimentación tienen lugar en el mismo tanque, por lo cual las plantas son muy compactas.
• Como no hay relleno, se reduce la posibilidad de cortos circuitos, obstrucciones y puntos muertos.
• El consumo de potencia es bajo, puesto que el sistema no requiere ninguna agitación mecánica.
• La retención de biomasa es muy buena y por eso no es necesario reciclar el lodo.

Desventajas:

• Las bacterias anaerobias (particularmente las metanogénicas) se inhiben por un gran número de compuestos.
• El arranque del proceso es lento.
• Su aplicación debe ser monitoreada.
• Puede requerir un pulimiento posterior de su efluente.
•  Generación de malos olores si no es eficazmente controlado.

Publicado por:

LETTINGA, G. VAN VELSEN, A. HOBMA, S. DE ZEEUW, W. y KLAPWIJK, A. Use of the upflow sludge blanket (UASB) reactor concept for biological wastewater treatment, especially for anaerobic treatment. Biotechnology and Bioengineering (1980), Vol 22, N° 4, p 699-734.

RUIZ, I. ÁLVAREZ, J. SOTO, M. El potencial de la digestión anaerobia en el tratamiento de aguas residuales urbanas y efluentes de baja carga orgánica. Universidad de La Coruña. Facultad de Ciencias. 1999. p 51-55