REACTOR ANAEROBIO POR LOTES EN SERIE (ASBR)

Los reactores ASBR (anaerobic sequencing batch reactor) como su nombre lo indica, funcionan mediante lotes secuenciales y han sido estudiados como una alternativa de tratamiento a los sistemas continuos debido a la versatilidad de su operación. La operación típica de un reactor ASBR, originalmente fue propuesta por Dangue et al., 1992, compuesta por cuatro etapas:

1. Alimentación.
2. Reacción.
3. Sedimentación.
4. Descarga.

Durante la alimentación, el agua residual a tratar con presencia de materia orgánica, es introducida al reactor en un periodo de tiempo relativamente corto. En la fase de reacción hay una variación en la concentración de los componentes constituyentes, mostrando picos de concentración de los compuestos intermedios y producción de biogás. Este paso es el más importante y puede corresponder hasta un 80% o más de la duración total del ciclo.

La fase de sedimentación corresponde a la separación sólido-líquido la que es llevada a cabo en el interior del reactor, por lo que no se requiere de una unidad de separación adicional, dado que la utilización de biomasa granular en el reactor favorece el proceso de sedimentación. Cabe destacar, que las características de sedimentación de la biomasa utilizada son muy importantes para el correcto desarrollo de ésta etapa para evitar el lavado de la biomasa durante la descarga. Debido a las características de las diferentes etapas involucradas en la operación de reactores de tipo ASBR, es importante mencionar algunos aspectos fundamentales para un adecuado funcionamiento. Uno de ellos corresponde a las distintas estrategias de alimentación que pueden ser implementadas de acuerdo a los requerimientos del residuo a tratar. Se han implementado comúnmente dos estrategias que corresponden a alimentación por lote y por lote alimentado, ésta última implementada principalmente cuando se trata algún compuesto que presenta características inhibitorias a los microorganismos encargados de la degradación.

Otro aspecto operacional que es importante destacar corresponde al mecanismo de agitación. La importancia de la agitación se debe a que proporciona un adecuado contacto entre el sustrato y los microorganismos en la fase de reacción. Si bien, esto es un factor importante, una fuerte y excesiva agitación, puede causar daños en la biomasa granular disminuyendo la eficiencia de separación. Los caminos para producir este movimiento, en el caso se reactores de tipo ASBR, corresponde a la recirculación del flujo de biogás producido en el reactor (no aplicables para el tratamiento de aguas de baja carga por el poco biogás producido), recirculación de líquido o sistemas mecánicos de recirculación.

El tiempo de residencia hidráulico equivalente es otro factor a considerar y es proporcional a la duración de cada ciclo. Éste depende, a su vez, de las características del agua residual y de la carga orgánica a eliminar, entre otros aspectos.

Como se mencionó anteriormente, ésta tecnología anaerobia muestra una serie de ventajas para el tratamiento de efluentes procedentes de distintas actividades, pero además es interesante destacar una ventaja de tipo cinética que presenta con respecto a otras tecnologías, como por ejemplo sistemas de operación en continuo. Si consideramos una cinética de tipo Monod (saturación), al comienzo de la etapa de reacción se favorecerá la velocidad de reacción ya que la concentración de sustrato será la máxima, a diferencia de un reactor continuo donde siempre se trabaja con la concentración de sustrato de salida (valor bajo del orden de Ks), que disminuye la velocidad del proceso. Esta ventaja cinética permite suponer que un ASBR puede alcanzar mayores productividades con sustratos diluidos de lenta biodegradación, como también para residuos sólidos donde de acuerdo a una cinética de primer orden una mayor concentración de sustrato favorece la velocidad del proceso hidrolítico.

Aplicaciones de reactores ASBR:

Los reactores de tipo ASBR han presentado una gran versatilidad para el tratamiento de distintos tipos de aguas residuales, las cuales pueden contener una variedad de compuestos con diferentes características. Algunos de los reportes registrados a escala laboratorio de diferentes aplicaciones de reactores ASBR, se presentan a continuación:

• Tratamiento aguas residuales sintéticas con fenol en reactores ASBR.
• Tratamiento de aguas residuales provenientes de la automotriz en un reactor ASBR.
• Tratamiento de aguas residuales provenientes de la industria cervecera, utilizando biomasa granular.
• Tratamiento de lodos porcinos diluidos.
• Tratamiento de aguas residuales porcinas a temperaturas psicrófilas (20°C).
• Tratamiento de lixiviado de vertedero.

Un interesante estudio en este tipo de reactores ASBR de acuerdo a la flexibilidad de operación y a las ventajas cinéticas que presenta, corresponde a evaluar su comportamiento no solo desde el punto de vista operacional, sino que también poblacional, ante la presencia de diferentes efectores negativos que se puedan presentar durante su funcionamiento. Este es el caso de tratamientos de compuestos de difícil degradación presentes en diferentes tipos de aguas residuales, que en la mayoría de los casos, son compuestos que generen ciertas características inhibitorias sobre los microorganismos encargados de la degradación de la materia orgánica. Otro efector negativo que puede afectar su comportamiento, es a la variación de parámetros operacionales como es el caso de la temperatura.