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:
- Alimentación.
- Reacción.
- Sedimentación.
- 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.
