Reactor Biológico Secuencial

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**Los autores** https://steemitimages.com/DQmNzSCfcKrPFrUzoZkNrky5vcn7S98NcwH7F3TWPEjxpV5/2.png

Hola amigos de Steemit, en esta ocasión vengo a hablarles sobre energía sustentable a través de un reactor biológico, quizás se pregunten muchos de ustedes, ¿y qué es eso? De eso se trata este post, ijntentaré explicarlo de la mejor manera... Mi persona (José Bernal- izquierda) junto a Manuel Rodríguez (derecha), ambos jóvenes Ingenieros Civiles egresados de La Universidad del Zulia (LUZ), hemos mostrado y compartimos un gran interés por la ingeniería sanitaria aplicada en el campo ambiental, mostrando ademas preocupación por la falta de conciencia e interés de la sociedad latina, especialmente la sociedad venezolana ante la problemática de la contaminación de los cuerpos de agua y sistemas cloacales. Es por ello que hemos realizado en varias oportunidades investigaciones de esta naturaleza, el fin de tratar el agua residual, y dejarla apta para ser dispuesta en las redes cloacales. Dichas aguas son generadas principalmente por el sector industrial, que sin mayor pudor, estas aguas altamente toxicas y contaminadas terminan en nuestros cuerpos de agua; como por ejemplo el Lago de Maracaibo y Valencia. Toda esta problemática es patrocinada por un gobierno carente de cultura ciudadana y aun más ecológica, sin ningún tipo de interés por hacer cumplir las normas vigentes en lo que respecta a la materia. Los resultado de dichas investigaciones han sido exitosos, en su primera fase a nivel laboratorio y posterior a ello, aplicándolos en la vida real. Todo esto bajo la tutoría del Prof. Ing Químico Sedolfo Carrasquero (en el centro de la imagen). Junto a él, hemos tenido la oportunidad hacer varias publicaciones de artículos científicos en revistas de Francia, así como participar en proyectos de ingeniería sustentable a nivel latinoamericano como lo es “El Premio Odebrecht”, creyendo y apostando siempre por un mejor país y mundo, ratificando que en este país hay talento de sobra, y que más pronto que tarde se empezará a dar valor a nuestra comunidad de profesionales. A continuación se presenta una pequeña reseña del trabajo que se realiza dentro de los laboratorios del Departamento de Ingenieria Sanitaria y Ambiental. En esta oportunidad se presenta un Reactor por Carga Secuencial (SBR), sus funciones, utilidades y los resultados que se pueden lograr. Sin más preámbulo, empecemos definiendo algunos conceptos básicos.

¿Qué es el agua?

El agua es un recurso indispensable para que se pueda desarrollar la vida en nuestro planeta, siendo un compuesto químico muy estable, formado por átomos de hidrogeno y oxigeno, de formula H2O. El agua es inodora, insípida e incolora, y su enorme presencia en la Tierra (el 71% de ésta se encuentra cubierta de agua) determina en buena parte la existencia de vida en nuestro planeta. El agua es la única sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de la materia. Existe en estado sólido como hielo, encontrándose en los glaciares y casquetes polares, y en forma de nieve, granizo y escarcha. Como líquido se halla en las nubes de lluvia formadas por gotas de agua, en forma de rocío en la vegetación, y en océanos, mares, lagos, ríos, etc. Como gas, o vapor de agua, existe en forma de niebla, vapor y nubes. Fuente

https://steemitimages.com/DQmSVzi4Z9DNkDR68m2LtLFFEbXFp5MyWA7QHfg3VtDwvMb/image.png https://steemitimages.com/DQmSjyqJuQRSAVxdqwaYES89rok8zibdokm6qm63dPsM2JU/image.png Fuente (1,2) Pero cuando sustancias químicas u organismos patógenos entran en contacto con la misma debido a los procesos industriales, el crecimiento poblacional, y el constante desarrollo tecnológico, se tiene la alteración en su composición original, viéndose reflejado en propiedades físicas como color, olor y sabor, siendo las primeras que permiten identificar y diagnosticar cuándo el agua está contaminada, causando daños a la salud de quienes la consumen y al entorno receptor de la misma. https://steemitimages.com/DQmZfzvZvNchANYEowPy5soYwdaE2MLFmaGUDwMjokSmKv9/image.png https://steemitimages.com/DQmS6rnayzQCY1Ukmi54Ai4ZHvdjoQDqBxUzMhzapanqkFu/image.png

Fuentes (1,2)

Los efluentes industriales se caracterizan por ser de composición muy diversa y compleja, debido a que se generan por sistemas productivos diferentes, en los cuales las materias primas e insumos que se utilizan le proporcionan características particulares a cada tipo de agua residual generada, por lo que resulta conveniente la aplicación de un tratamiento que pueda adaptarse al gran número de contaminantes que se encuentran contenidos en estos efluentes. https://steemitimages.com/DQmaEisZeat3XaFExMsantcFJcP4L5pYyjPECuTky7uHyh4/3.png

Fuente

La descarga sin tratar de volúmenes cada vez mayores de aguas residuales en ríos, lagos o estuarios, disminuye aceleradamente la capacidad de autopurificación de estos ecosistemas y las masas de agua receptoras pierden las propiedades necesarias para mantener el equilibrio de los mismos. Venezuela cuenta con normas como el Decreto 883 (Gaceta Oficial, 1995) y la Ley de aguas (2007), sin embargo, la mayoría de los vertidos de aguas residuales, tanto domésticos como industriales, no son sometidos a ningún tratamiento de depuración, sino que simplemente se descargan al sistema de drenaje municipal y en los cuerpos de aguas (ríos, lagos, embalses), dejando que los sistemas naturales, con mayor o menor eficacia, degraden los desechos de forma natural ![5.png](https://steemitimages.com/DQmdQkPEDrEygGGW9qZpbw469Qzn2Re1tDjtQYH77gmsSf7/5.png)

Fuente

Un ejemplo de efluentes contaminantes son los que provienen de las industrias procesadoras de productos cárnicos, que debido a la presencia de materia orgánica, nitrógeno, fosforo, grasas entre otros, generan problemas como la eutrofización de las corrientes naturales, poniendo en riesgo la vida en los ecosistemas acuáticos.

https://steemitimages.com/DQmduHv8gw3PfNJooCK3y3ACMU27AxUk4jujCc4M3sifpni/image.png https://steemitimages.com/DQmUAMz5Sd1oUsj1xS88zTzCBFY8EnLt27y7xMbFemybB9p/image.png Fuente (1,2)

Es por ello que surge la necesidad de remover simultáneamente la materia orgánica, el nitrógeno y el fósforo en este tipo de efluentes a través de tratamientos biológicos con sistemas no convencionales de lodos activados, como lo son los reactores por carga secuencial SBR (Figura 1). Estos SBR además de ser efectivos en la eliminación de materia orgánica y nitrógeno para tratar efluentes de industrias cárnicas, son más económicos y generan menor cantidad de subproductos que los sistemas biológicos convencionales.

**Figura 1** https://steemitimages.com/DQmRDjFyrAeyzNiLEsrncsjoR58EC2TFy7A6jwzq5SrSDLP/5.png

¿Qué es un Reactor por Carga Secuencial?

Los reactores biológicos secuenciales (SBR) son reactores discontinuos en los que el agua residual se mezcla con un lodo biológico en un medio aireado. El proceso combina en un mismo tanque las tres etapas, basado en el uso de un sólo reactor que opera en forma discontinua secuencial. Las etapas se muestran a continuación: https://steemitimages.com/DQmTPGRWEDbsJQYtv7HkmyyMrRnYMVd3F9DVumsNKV3rMWu/3.png

¿Cómo está constituido un reactor a escala piloto o laboratorio?

Se puede utilizar un cilíndro graduado como Reactor por Carga Secuencial (SBR) con características de 14,5 cm de diámetro y 26 cm de alto con un volumen total del dispositivo de 4 L, ideal para poder hacer la mezcla de lodo activado y el agua residual. El volumen que se recomienda utilizar es de 2 L, del cual un 30 % corresponde a lodo activado y el resto a agua residual industrial. Ademas dispone de dos bombas peristalticas, tuberias flexibles, compresor de aire y temporizadores.

¿Por qué esa dosificación?

Porque debido a investigaciones y experiencias anteriores se ha demostrado que esta proporción de volumen es la más adecuada para que se realice de manera optima los procesos de mezclado, sedimentación y purificación.

¿Cómo es la secuencia para que se del proceso biológico?

Tal como se muestra en el bosquejo de un SBR (Figura 2), las bombas peristálticas serán las encargadas de introducir el agua residual al cilindro y una vez purificada la otra bomba se encarga de extraerla de dicho cilindro, Este proceso se realiza a través de tuberías flexibles transparentes. Las bombas peristálticas que conforman el sistema de bombeo pueden ser de características Cole-Parmer, modelos 77202-60 y 77201-60 y dispositivos reguladores de tiempo (Excelline, modelo GTC-E-120AS). Una vez el agua en el cilindro, se debe hacer inyección de oxigeno para airear la mezcla a través de un compresor de aire conectado a una tubería flexible transparente de 5 mm, enlazada en serie con un dispositivo difusor (tubería flexible con orificios) dispuesto en el fondo para suministrar aire en forma ascendente a la mezcla contenida en el reactor. Figura 2 https://steemitimages.com/DQmQfwrjD9bdxXACn8dEnq59nMs94eRHtiP8XJnNNchjQ7Z/4.png A continuación se muestra con imágenes, el proceso previamente explicado. https://steemitimages.com/DQme72joE1yLHYJHbTo27FAg4geL8JEpUDQ2FRzj9fCBCRh/image.png https://steemitimages.com/DQme4NGv8BKna4FyxDTfTsQvk6W98sh8Tv2u31J5D84Bjn6/image.png https://steemitimages.com/DQmR32NhsbAggEkDtMMsjQmv7CLj1DSAphDdAizbsp3W2h2/image.png

Las fases típicas que constituyen la operación de un reactor por carga secuencial, con su secuencia para tratar los efluentes industriales:

Tratamiento preliminar

El tratamiento preliminar es una operación física, ya que se emplea para separar sólidos de gran tamaño, sólidos suspendidos y flotantes, grasas, y compuestos orgánicos volátiles. Su objetivo es remover la mayor parte de los sólidos y materiales flotantes que se encuentran en el agua residual cruda y que pueden ocasionar problemas o bajar la eficiencia en las siguientes etapas del tratamiento, específicamente en tuberías y equipos de bombeo, filtración, aireación, entre otros.

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Tratamiento primario

El objetivo del tratamiento primario es remover a través de los procesos de sedimentación, coagulación, precipitación y flotación, contaminantes que pueden sedimentar, como sólidos sedimentables y suspendidos, y aquellos que puedan flotar, como son las grasas, aceites y espumas. Cierta cantidad de nitrógeno orgánico, fósforo orgánico, microorganismos patógenos y metales pesados asociados con sólidos sedimentables son también removidos durante esta etapa de tratamiento, pero los constituyentes coloidales y disueltos no son afectados. http://www.emesa.com.mx/img/planta_de_tratamiento_selector.jpg

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Tratamiento Secundario

Se emplean procesos biológicos, cuyo objetivo es remover la mayor parte de la materia orgánica y nutrientes como nitrógeno y fósforo, a través de procesos bioquímicos, en los cuales los microorganismos son los responsables de la biodegradación. http://tratamientodeaguasresiduales.net/wp-content/uploads/2014/04/planta-tratamiento-aguas-residuales.jpg

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Tratamiento terceario

El objetivo de este tratamiento es eliminar la concentración de materia orgánica remanente de un tratamiento secundario, desinfectar el agua residual tratada para eliminar microorganismos patógenos, eliminar color y olores indeseables, remover detergentes, fosfatos y nitratos residuales, que ocasionan espuma y eutrofización, respectivamente. http://rionoticias.co/wp-content/uploads/2017/01/DSC_0764.jpg

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Te has preguntado, ¿cuáles son las ventajas de usar un SBR?

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Los SBR son una alternativa a los tratamientos convencionales de agua residual, en los últimos años se ha demostrado su efectividad por parte de distintos investigadores en todo el mundo. Algunas de las ventajas de los SBR son: • Efluentes de gran calidad y menor cantidad de sólidos en suspensión, debido, a la decantación estática y controlada que permite el sistema, influyendo en una reducción directa en otros parámetros de control de calidad del efluente. • Presenta mayor resistencia frente a variaciones bruscas de temperatura. • Permite controlar los ciclos de carga de agua bruta, estableciendo criterios de cómo, cuanto y cuando realizarlos. • Una vez establecidos los parámetros de funcionamiento del sistema, ante la diversidad de vertidos que puedan existir en una industria, es sencilla y automática el control de la operación del sistema. • Debido a que se requiere un solo tanque para realizar todo el proceso lográndose una mayor estabilidad y flexibilidad. • Este tipo de tecnología es ideal, por su capacidad de adaptación y tolerancia a las variaciones de carga orgánica, para aquellos casos donde existen condiciones de carga y volumen que varían constantemente. • Por su parte los costos de inversión son menores ya que no requieren de los típicos decantadores secundarios, presentando así un diseño compacto y es una solución ideal para aquellas industrias que no dispongan de suficiente espacio. Un SBR requiere mucho menos espacio que los sistemas convencionales como lodos activados. De igual forma se mencionan algunas de las desventajas que tienen los SBR, las cuales son pocas frente a otros tipos de tratamiento: http://userscontent2.emaze.com/images/e849d2db-f7f3-4a68-8286-e063b653ab85/8bb587d1-90bb-41a3-a300-37a1875ea846.png

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• Los reactores biológicos secuenciales requieren una mayor capacitación técnica del personal que va a explotarlo debido a la exigencia de cambio de parametrización en el funcionamiento del sistema ante cambios de calidad de vertido de la industria. • Son sistemas que necesitan mayores inversiones en el sistema de aireación y mayor demanda de energía puntualmente, debido a la alimentación discontinua del sistema, siendo de suma importancia un buen dimensionamiento y con margen de seguridad, en el sistema de aireación. • Es una tecnología que no es aplicable a todo tipo de efluente orgánico, la presencia de compuestos tóxicos puede afectar negativamente el desempeño de este tratamiento, favorecidos los impactos tóxicos por la alimentación puntual. Alguno de los parámetros de que se estudian en un efluente a través de de un SBR se presentan en la tabla 1: Tabla 1 https://steemitimages.com/DQmPPq1LTyag9cMknTpu9DjBmLCfWSA9HYDwFvvq5UiWDAw/bb.png

Una vez explicado que es un SBR, qué necesita, como funciona y sus resultados, llegamos a la :

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Los SBR es una excelente opción ecológica que, debido a su versatilidad, economía y fácil operación, es un proyecto al que apuesta la comunidad de ingenieros químicos y civiles que constantemente están haciendo investigación y generando nuevos recursos a lo largo de nuestro talentoso país (Venezuela). Desde el punto de vista social, logra despertar la consciencia de la sociedad, especialmente la del sector agroindustrial, alimenticio, y ciudadano haciendo entender la necesidad de tratar el agua residual que generan y descargan en los sistemas cloacales urbanos y cuerpos de agua de la región, por medio del uso de tecnologías limpias. De no ser así, el impacto ambiental que estos generan, es alto y el precio de dañar los ecosistemas es aun mayor, disminuyendo la calidad de vida en el planeta.

Algunas fuentes citadas: Agua, Energía y Medioambiente Servicios Integrales S.L.U (2015). Ventajas y Desventajas de los reactores biológicos secuenciales. Aguas residuales info. Recurso electrónico. Consultado el: 2/04/2016 Angulo, N., Carvajal, K., Cardenas, C., Araujo, I., Morillo, G., Melo, P., Beltran, A., Diaz, A. (2015). Comparación de condiciones operacionales de un reactor discontinuo secuencial en tratamiento de un efluente lácteo. Rev, Tec, Ing, Univ, Zulia, Vol 38. Nº 1, 50 – 57 2015. Barajas, M. (2002). Eliminación biológica de nutrientes en un reactor biológico secuencial. Trabajo Doctoral de Ciencias Biológicas. Departament d`Enginyeria Hidràulica, Marítima i Ambiental. Universitat Politècnica de Catalunya. Barcelona, España. p.p. 345. Caixeta, C., Cammarota, M., Xavier, A. (2002). Slaughterhouse wastewater treatment: evaluation of a new three-phase separation system in a UASB reactor.Bioresource Technology. Pp. 81: 61 -69. Caldera, Y. (2009). Eficiencia de una planta de tratamiento de aguas residuales de una industria avícola. Accelerated Degree Program Doctorate of Science in Environmental Engineering. Tecana American University. Carrera, J. (2001). Eliminación Biológica de Nitrógeno en un efluente con alta carga. Departamento de Ingeniería Química. Tesis doctoral. Universidad Autónoma de Barcelona. España. Carrasquero, S., Marquina, D., Soto, J., Viloria, S., Pire, M., Díaz, A. (2015). Remoción de nutrientes en aguas residuales de un matadero de reses usando un reactor biológico secuencial. Ciencia e Ingeniería Neogranadina, 25(2): pp 43-60, 2015.

Espero que te haya gustado y hayas podido adquirir algún conocimiento científico ambiental, de ser así, habremos cumplido con la finalidad de este post. Además, es una manera de mostrarle al mundo la gran cantidad de herramientas que tenemos disponibles para reducir el impacto ambiental generado por nosotros mismos, demostrando en la gran mayoría de los casos, soluciones simples y de bajo costo, requiriendo solo voluntad para hacer las cosas.

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