I. Reactor por lotes de secuenciación (SBR)
El proceso del Sequencing Batch Reactor (SBR), también conocido como proceso de lodos activados intermitentes, consta de uno o más tanques SBR. Durante la operación, las aguas residuales ingresan a los tanques en lotes, pasando secuencialmente por cinco etapas independientes: afluente, reacción, sedimentación, efluente e inactiva. El afluente y el efluente están controlados por el nivel del agua, mientras que la reacción y la sedimentación están controladas por el tiempo. La duración de un ciclo de operación varía según la carga y los requisitos de efluente, oscilando generalmente entre 4 y 12 horas, y la reacción representa el 40%. El volumen efectivo del tanque es la suma del volumen del afluente y el volumen de lodo requerido dentro del ciclo.
En comparación con los métodos de flujo continuo, el método SBR ofrece velocidades de reacción más rápidas, mayor eficiencia de tratamiento y mayor resistencia a los golpes de carga. Debido a la alta concentración de sustrato y al gran gradiente de concentración, los estados anóxicos y aeróbicos alternos inhiben la proliferación excesiva de bacterias aeróbicas obligadas, promoviendo la eliminación biológica de nitrógeno y fósforo. Además, la edad más corta de los lodos evita que las bacterias filamentosas se vuelvan dominantes, reduciendo así la acumulación de lodos. En comparación con los métodos de flujo continuo, el proceso SBR tiene una trayectoria de flujo más corta y una estructura más simple. Cuando el volumen de agua es pequeño, solo se necesita un reactor intermitente, lo que elimina la necesidad de tanques de sedimentación y ecualización dedicados y recirculación de lodos, lo que resulta en menores costos operativos.
II. Método de adsorción-regeneración (estabilización por contacto)
Este método aprovecha al máximo la capacidad de eliminación inicial del lodo activado. En poco tiempo (10 a 40 min), la materia orgánica suspendida y coloidal del agua residual se elimina mediante adsorción. La separación líquido-sólido luego purifica las aguas residuales, eliminando aproximadamente entre el 85% y el 90% de la DBO5. Del lodo activado saturado, una porción que requiere recirculación se introduce en un tanque de regeneración para su posterior oxidación y descomposición para restablecer su actividad; el lodo restante se descarga en el sistema de tratamiento de lodos sin mayor oxidación ni descomposición. Este proceso se realiza en dos tanques separados (tanque de adsorción y tanque de regeneración) o en dos secciones de un mismo tanque. Tiene una gran capacidad para soportar impactos de carga y puede eliminar la necesidad de un tanque de sedimentación primario. Su principal ventaja son los importantes ahorros en inversiones en infraestructura. Es más adecuado para tratar aguas residuales que contienen altos niveles de sustancias suspendidas y coloidales, como aguas residuales de curtido y aguas residuales de coquización, y ofrece flexibilidad de proceso. Sin embargo, debido al tiempo de adsorción más corto, la eficiencia del tratamiento no es tan alta como la de los métodos tradicionales.
III. Zanja de oxidación
La zanja de oxidación es un tipo especial de método de aireación prolongada. Su planta se asemeja a una pista de carreras, con dos cepillos (discos) giratorios de aireación instalados en la zanja. También se utilizan aireadores de superficie, aireadores de chorro o dispositivos de aireación de tipo riser-. Cuando el equipo de aireación está funcionando, impulsa el líquido de la zanja para que fluya rápidamente, logrando suministro de oxígeno y agitación.
En comparación con los métodos de aireación ordinarios, las zanjas de oxidación tienen ventajas como una menor inversión en infraestructura, un mantenimiento y una gestión más sencillos, un efecto de tratamiento estable, una mejor calidad del efluente, una menor producción de lodos, una mejor eliminación de nitrógeno y fósforo y una mayor adaptabilidad a los impactos de carga.
IV. Proceso de lodos activados cíclicos de afluencia continua (ICEAS)
El reactor ICEAS tiene una zona de pre-reacción (que ocupa el 10 % del volumen del tanque) en la parte delantera. El tanque de reacción consta de una zona de pre-reacción y una zona de reacción principal, logrando un afluente continuo y un efluente intermitente. La zona de pre-reacción generalmente se encuentra en estado anaeróbico y anóxico, donde la materia orgánica es adsorbida por lodos activados. Esta zona también tiene una función de selección biológica, inhibiendo el crecimiento de bacterias filamentosas y evitando la acumulación de lodos. La materia orgánica adsorbida se oxida y descompone mediante lodos activados en la zona de reacción principal.
El influente continuo resuelve la contradicción entre influente e influente intermitente. Sin embargo, este proceso tiene efectos deficientes de sedimentación y purificación, es propenso a la acumulación de lodos, tiene una baja carga de lodos, un tiempo de reacción prolongado, requiere un mayor volumen de equipo e implica una mayor inversión.
V. Proceso Biológico de Eliminación de Nitrógeno y Fósforo (A/A/O)
Las aguas residuales ingresan primero al tanque anaeróbico y se mezclan con el lodo devuelto. Bajo la acción de las bacterias de fermentación anaeróbica facultativa, la materia orgánica de moléculas grandes-fácilmente biodegradables presente en las aguas residuales se convierte en bacterias acumuladoras de polifosfato-(PAB). Los PAB son absorbidos por los PAB y almacenados dentro de las bacterias; la energía necesaria proviene de la descomposición de las cadenas de PAB. Posteriormente, las aguas residuales ingresan a la zona anóxica, donde las bacterias desnitrificantes utilizan la matriz orgánica en las aguas residuales para desnitrificar el NO3 traído por el licor mezclado devuelto. Cuando las aguas residuales ingresan al tanque aeróbico, la concentración de materia orgánica es baja. Los PAB obtienen energía principalmente descomponiéndolos dentro de sus cuerpos para la proliferación bacteriana. Al mismo tiempo, absorben fósforo soluble del entorno circundante y lo almacenan como cadenas de PAB, que luego se descargan del sistema como exceso de lodo. La baja concentración de materia orgánica en la zona aeróbica del sistema favorece el crecimiento de bacterias nitrificantes autótrofas en esta zona.
La combinación orgánica de tres condiciones ambientales diferentes-anaeróbicas, anóxicas y aeróbicas-y diferentes tipos de comunidades microbianas puede eliminar simultáneamente materia orgánica, nitrógeno y fósforo. El proceso es sencillo, con un corto tiempo de retención hidráulica. El SVI es generalmente inferior a 100, lo que evita la acumulación de lodos. El lodo tiene un alto contenido de fósforo, normalmente superior al 2,5%. En el tanque anaeróbico-anóxico, sólo se necesita una agitación suave para mezclar el lodo sin aumentar el oxígeno disuelto. El tanque de sedimentación debe evitar condiciones anaeróbicas-anóxicas para evitar que las bacterias acumuladoras de polifosfato- liberen fósforo, lo que reduciría la calidad del efluente, y que la desnitrificación produzca N2, lo que interferiría con la sedimentación. El efecto de eliminación de nitrógeno se ve afectado por la relación de recirculación del licor mezclado, mientras que el efecto de eliminación de fósforo se ve afectado por el oxígeno disuelto (OD) y el oxígeno nitrato transportado en el lodo devuelto. Por tanto, es imposible mejorar la eficacia de eliminación de nitrógeno y fósforo.
