SBR y MBR: Una alternativa técnica sostenible

Un reactor secuencial discontinuo (SBR) es un sistema de tratamiento biológico de aguas residuales mediante lodos activados, cuya principal característica es que todos los procesos necesarios para el tratamiento se realizan secuencialmente en un mismo reactor.

Este tipo de proceso tiene ciertas ventajas, por lo que se ha implementado en muchas plantas industriales durante décadas. Una de las principales ventajas de estos procesos es que no requieren altas inversiones y tienen costos de operación moderadamente bajos. Sin embargo, un SBR tiene varias limitaciones, como su discontinuidad, que requiere un tanque de almacenamiento previo, la incapacidad de lograr una calidad de efluente suficientemente alta para cumplir con los límites de descarga y la baja estabilidad de operación, que es muy sensible a la carga y el flujo. variaciones. Otra característica esencial de este tipo de procesos es el hecho de que los lodos se separan del agua depurada por sedimentación en el propio reactor, por lo que el proceso depende en gran medida de la sedimentabilidad de los lodos biológicos. Existe por tanto un alto riesgo de abultamiento, produciendo una pérdida de biomasa activa y teniendo efectos negativos en la calidad del vertido.

En este artículo, nos centramos en las tecnologías MBR con membranas externas.

Las principales ventajas del MBR son su diseño compacto, operación simple y altamente automatizada, su pequeña huella y los pequeños volúmenes biológicos requeridos. Las plantas ofrecen una alta estabilidad de proceso, incluso en caso de variaciones de carga, debido a microorganismos altamente especializados y una alta calidad de descarga libre de sólidos. La razón de esto es la retención segura de la biomasa activa con la ayuda de módulos de ultrafiltración.

Por el contrario, los procesos MBR suelen requerir mayores inversiones que otras tecnologías de tratamiento de agua.

A la hora de elegir una tecnología de tratamiento en particular, se deben tener en cuenta diferentes factores, como las características de entrada de las aguas residuales, la calidad de descarga requerida, el espacio disponible y los costos de inversión que el cliente puede aceptar.

En base a estas consideraciones, cada tecnología tiene sus correspondientes aplicaciones y nichos de mercado. Las principales diferencias técnicas entre SBR y MBR, que permiten la selección de la tecnología adecuada, son las siguientes:

Características del proceso: El sistema SBR es un proceso discontinuo (proceso por lotes) que trabaja con concentraciones de biomasa por debajo de 5 g/l MLSS para asegurar una sedimentación adecuada y alturas de tanque habituales de hasta 6 m. El MBR, por su parte, es un proceso continuo (operación 24/7) que trabaja con concentraciones de hasta 25 g/l MLSS y alturas de tanque de hasta 10 m, ya que la separación se realiza por membranas y no por sedimentación. Debido a estas diferencias, los procesos MBR requieren volúmenes y huellas biológicos más pequeños que los procesos SBR.

Calidad del efluente: El efluente de un MBR está completamente libre de sólidos en suspensión ya que la ultrafiltración representa una barrera física. Debido a este hecho, los microorganismos también son más especializados (mayor edad de los lodos), lo que permite alcanzar altas tasas de demanda química de oxígeno (DQO) y de eliminación de nitrógeno. En general, los procesos MBR logran calidades de efluentes significativamente más altas que los procesos SBR (DQO 50-60% más bajo que en los procesos SBR en las mismas condiciones y concentraciones de nitrógeno por debajo de 10 mg/l). En cuanto a las tasas de desnitrificación, aunque la concentración de nitrato del efluente es comparable en ambas tecnologías, el SBR tiene un mayor riesgo de inhibición del proceso biológico que el MBR debido a la combinación de altas concentraciones de amonio y altos valores de pH durante la desnitrificación anóxica. fase.

Producción de lodos excedentes: Debido a la mayor concentración de biomasa y edad de los lodos, la cantidad de lodos excedentes producidos en un MBR es significativamente menor que la de un proceso SBR.

Estabilidad del proceso: Los procesos SBR son mucho más sensibles a las variaciones en la composición de las aguas residuales, que a menudo provocan cambios en la biomasa, afectando la sedimentación y, en consecuencia, provocando una pérdida de biomasa y el deterioro de la calidad de la descarga. El sistema de separación de biomasa MBR con membranas está menos influenciado por las características reológicas de los lodos, lo que permite un alto grado de adaptación a los cambios en la entrada sin afectar el proceso. Por otro lado, al ser el MBR un proceso continuo, la configuración de los parámetros de operación (pH, oxígeno disuelto, temperatura, dosificación de químicos) es estable y continua en el tiempo, lo que hace que el control y operación de la planta sea más fácil que en un SBR.

Consumo de energía: Para las mismas aguas residuales, el consumo de energía de un MBR es generalmente más alto que en un SBR, en gran parte debido a los altos requisitos de energía de las bombas de ultrafiltración MBR. Sin embargo, esto se compensa en parte por la mayor eficiencia energética de la aireación MBR.

Combinación con etapas de postratamiento: Debido a la alta calidad del efluente obtenido en un MBR y al hecho de que el efluente está completamente libre de sólidos, la combinación con etapas de postratamiento de refinación (reducción de sal, reciclaje) es más simple y eficiente. en el caso de un proceso MBR que en el caso de un proceso SBR.

En algunos casos, el proceso SBR instalado no es suficiente para lograr los objetivos de tratamiento requeridos. Las posibles causas son diversas: cambios en las características de las aguas residuales reales respecto a las consideradas en el diseño (concentraciones, caudal), modificación de los requisitos de vertido, diseño incorrecto del proceso, etc.

En este caso, una alternativa tecnológica de mejora es la actualización de un SBR a un MBR, lo que permite reutilizar la mayor parte de la planta existente y cumplir con los requisitos de descarga de manera confiable, rápida y económica.

El estudio técnico de los requisitos para la conversión de un SBR en un MBR es específico de cada central, pero existe un conjunto de criterios generales comunes a tener en cuenta:

Análisis de condiciones reales: el cliente debe proporcionar información detallada sobre la situación real en la planta

Características detalladas de los requisitos de descarga presentes y/o futuros de aguas residuales existentes, limitaciones específicas del proyecto (espacio, alturas, ubicación, ruido, futuro cambio de regulaciones, otras consideraciones técnicas)

• Datos detallados de la planta SBR actual (ingeniería, diseño, dimensionamiento de equipos, datos operativos)

• Motivos por los que el cliente cree que el SBR no cumple con las expectativas y requisitos (capacidad de tratamiento insuficiente, incumplimiento de los valores límite de vertido, incumplimiento de otras normativas específicas, problemas y dificultades de funcionamiento, costes elevados, etc.)

Con todos los datos recopilados, se debe realizar un estudio detallado y justificado sobre las razones técnicas específicas del funcionamiento inadecuado del SBR, que típicamente incluyen el diseño o dimensionamiento incorrecto de las diferentes unidades del sistema (volumen biológico, aireación, refrigeración). , nutrientes, programación, etc.), el incumplimiento sistemático de los requisitos de vertido o problemas de funcionamiento (abultamiento, formación de espuma, etc.).

Con base en el análisis anterior, se presentan las intervenciones requeridas para la conversión de un SBR en un MBR reutilizando la mayor parte de la planta SBR existente.

Una de las actuaciones imprescindibles para convertir un SBR en un MBR es la instalación de una unidad de ultrafiltración con membranas externas para la separación de fangos activados conectada al reactor biológico SBR existente, que básicamente funcionará en continuo como un reactor de nitrificación aireado para la eliminación de BACALAO. Además, se debe analizar la adecuación del resto de equipos (aireación, enfriamiento, zonas de anoxia, dosificación de reactivos, etapas de postratamiento, etc.) al nuevo proceso y actualizar el sistema de operación con un nuevo programa PLC/SCADA. .

Los sistemas de ultrafiltración de membrana externa son muy compactos y generalmente se entregan "aptos para su propósito", preinstalados en bastidores o en contenedores marítimos estándar. Por esta razón, la conversión de un SBR en un MBR suele ser un proyecto rápido y sencillo con una interfaz mínima para el sistema SBR existente.

Una unidad de ultrafiltración externa requiere muy poco espacio. Dependiendo de la aplicación, es posible instalar un sistema completo de ultrafiltración con una capacidad hidráulica de hasta 500 m3/d en un contenedor comercial de 40' (largo 12 m, ancho 2,5 m).

La conversión de un SBR en un MBR es una alternativa técnica sostenible, con las siguientes ventajas y mejoras respecto al SBR existente:

• Reutilización de la mayor parte del sistema SBR existente

• Aumento de la carga de DQO y nitrógeno a tratar hasta cinco veces sin necesidad de aumentar el volumen biológico

• Alta calidad del efluente (libre de sólidos en suspensión, baja carga de DQO, amonio prácticamente nulo) para cumplir con límites de vertido muy estrictos y posibilidad de reutilización del agua

• Combinación directa, económica y eficiente con pasos de post-tratamiento

• Soluciones muy compactas con huellas muy pequeñas

• Instalación simple y rápida con una interfaz mínima entre el SBR y las nuevas unidades

• Solución económica con capacidad de tratamiento mejorada y calidad de vertido a bajo coste de inversión.