United States
Environmental Protection
Agency
Office of Water
Washington, D.C.
EPA 832-F-99-073
Septiembre de 1999
4vEPA Folleto informativo de
tecnologia de aguas residuales
Reactores secuenciales por tandas
DESCRIPCION
El reactor secuencial por tandas (Sequencing
Batch Reactor, SBR) es un sistema de lodos
activados para tratamiento del agua residual que
utiliza ciclos de llenado y descarga. En este
sistema el agua residual entra en una tanda a un
reactor unico, recibe tratamiento para remover
componentes indeseables y luego se descarga.
La homogenizacion de caudales, la aireacion y
la sedimentacion se logran en ese reactor unico.
Para optimizar el desempefio del sistema, se
utilizan dos o mas reactores en una secuencia de
operacion predeterminada. Los sistemas SBR
han sido utilizados con exito para tratar aguas
residuales tanto municipales como industriales.
Estos sistemas son especialmente efectivos para
aplicaciones de tratamiento de agua residual
caracterizadas por caudales reducidos o
intermitentes.
Los procesos de llenado y descarga por tandas,
similares a los de reactores SBR no son un
desarrollo reciente como se cree comunmente.
Entre 1914 y 1920 varies sistemas de llenado y
descarga se encontraban en operacion. El
interes en los SBR se revivio a finales de la
decada de 1950 e inicios de la decada de 1960
con el desarrollo de nuevos equipos y
tecnologia. Las mejoras de los sistemas de
aireacion y de controles permitieron que los
SBR compitieran con exito con los sistemas
convencionales de lodos activados.
Los procesos unitarios de los SBR y los
sistemas convencionales de lodos activados son
iguales. Un informe de la EPA de 1993 resumio
esto al indicar que "los SBR son simplemente
sistemas de lodos activados que operan en el
tiempo en lugar del espacio". La diferencia
entre las dos tecnologias es que los SBR logran
la homogenizacion de caudales, el tratamiento
biologico y la sedimentacion secundaria en un
tanque unico usando una secuencia de tiempo
controlada. Este tipo de reactor realiza tambien,
en algunos casos, la sedimentacion secundaria.
En un sistema convencional de lodos activados
estos procesos serian realizados en tanques
separados.
Una version modificada de SBR es el sistema de
aireacion extendida de ciclo intermitente
(Intermittent Cycle Extended Aeration System,
ICEAS). En el sistema ICEAS el agua residual
afluente entra al reactor en forma continua.
Como tal, no es un sistema de SBR
convencional. Una pared de deflexion puede ser
usada en el ICEAS para dispersar el flujo
continuo. Con esta exception, las
configuraciones de disefio de los ICEAS y los
SBR son muy similares.
Description de una planta de tratamiento que
utiliza reactores SBR
La Figura 1 muestra un esquema tipico de flujo
del proceso de una planta municipal de
tratamiento de aguas residuales que utiliza
reactores SBR. El agua residual afluente
generalmente pasa a traves de rejillas y
desarenacion antes de llegar al SBR. El agua
residual entra luego a un reactor parcialmente
-------
lleno que contiene la biomasa ya aclimatada a
los componentes del agua residual durante los
ciclos anteriores. Una vez que el reactor se
llena, este opera como un sistema convencional
de lodos activados pero sin el flujo continue de
afluente o descarga de efluente. La aireacion y
la mezcla se descontinuan despues de
completarse las reacciones biologicas, se
sedimenta la biomasa y se remueve el
sobrenadante. El exceso de biomasa se purga en
cualquier punto del este ciclo. La purga
frecuente hace que de un ciclo al siguiente se
mantenga una relacion de masas casi constante
entre el sustrato afluente y la biomasa. En los
sistemas de flujo continuo, esa relacion de
masas debe mantenerse constante mediante un
ajuste continuo de la tasa de recirculacion del
lodo activado en respuesta a variaciones del
caudal afluente, sus caracteristicas y la
concentration del lodo de purga del tanque de
sedimentation. A continuation del reactor
SBR, la tanda de agua residual puede fluir a un
tanque de homogenizacion de caudales en donde
el flujo de agua residual a otras unidades de
proceso puede ser controlado a una tasa
determinada. En algunos casos el agua residual
es filtrada para remocion adicional de solidos y
luego desinfectada.
Como se ilustra en la Figura 1, el sistema de
manejo de solidos puede consistir de un
espesador y un digestor aerobico. Al utilizar
SBR no se necesitan bombas para la
recirculacion de lodos activados ni para los
lodos primaries, como se requiere en sistemas
convencionales de lodos activados. Con el
sistema SBR tipicamente solo se maneja un tipo
de lodo. La necesidad de uso de espesadores
por gravedad antes de la digestion debe
determinarse caso por caso dependiendo de las
caracteristicas del lodo.
Un reactor SBR sirve como tanque de
homogenizacion de caudales durante su llenado
con agua residual, lo cual permite que el sistema
tolere caudales o cargas maximas en el afluente
y los homogenice dentro del reactor. En
muchos sistemas convencionales de lodos
activados se requiere que la homogenizacion de
caudales se haga en forma separada para
proteger al sistema biologico de caudales
elevados que diluirian la biomasa, o de cargas
altas que podrian alterar el sistema de
tratamiento.
AFLUENTE
1
1
MAN
SOL
ORE
W
EJODE
DOS, DESECHO
USOBENEFICO
t
t
DIGESTION
EFLUENTE
ESPESAMIENTO
t
fc fc fc>
WWW
AMIZADOf SBR HOMOGENIZACION FILTRACION DESINFECCION
flOLIDO DE CAUDALES
Fuente: Parsons Engineering Science, 1999.
FIGURA 1 DIAGRAMA DE FLUJO DEL
PROCESO DE UN SBR TlPICO
Se debe enfatizar tambien que normalmente los
sedimentadores primarios no son requeridos con
anterioridad al SBR en aplicaciones de aguas
residuales municipales. En la mayoria de las
plantas de sistemas convencionales de lodos
activados se requiere el uso de sedimentadores
primarios antes del sistema biologico. Sin
embargo, el uso de sedimentadores primarios
puede ser recomendado por el fabricante del
sistema SBR si el total de solidos suspendidos
totales (SST) o la demanda bioquimica de
oxigeno (DBO) son mayores a valores entre 400
y 500 mg/L. El historial de datos debe ser
evaluado para determinar si es recomendable el
uso de sedimentadores primarios o la
homogenizacion de caudales para aplicaciones
municipales o industriales.
La homogenizacion de caudales puede ser
requerida despues del reactor SBR dependiendo
del proceso que se ubique aguas abajo. De no
usarse homogenizacion antes de la filtration, los
-------
filtros deben ser dimensionados para recibir toda
la tanda de agua residual del SBR, lo cual
requeriria una extensa superficie de filtration.
El disefio de filtros para recibir una tanda
completa de tratamiento generalmente no es
factible, siendo esta la razon por la cual se
utiliza homogenizacion de caudales entre el
reactor SBR y la filtration aguas abajo. La
homogenizacion normalmente no es requerida
en sistemas convencionales de lodos activados
porque el caudal se recibe en forma continua y
mas constante.
APLICABILIDAD
Los sistemas SBR son utilizados tipicamente
para caudales iguales o menores a 5 millones de
galones por dia (mgd). La operation mas
sofisticada requerida para las plantas de SBR de
mayor tamafio tiende a desestimular el uso de
ese tipo de plantas para caudales mayores.
Debido a que esos sistemas tienen una
superficie relativamente pequefia, son muy
utiles en areas en donde se tienen limitaciones
de terreno. Ademas, los ciclos del sistema
pueden ser facilmente modificados para
remocion de nutrientes si esto fuera requerido
en el futuro. Esto hace que los sistemas SBR
sean extremadamente flexibles para adaptarse a
los cambios en las normas regulatorias de
parametros del efluente tales como la remocion
de nutrientes. Los sistemas SBR son tambien
muy efectivos en terminos de costo de cuando
se requieren tratamientos adicionales al
biologico, tales como la filtration.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Algunas de las ventajas y desventajas de los
sistemas SBR se enumeran a continuation:
Ventajas
• La homogenizacion de caudales, la
sedimentation primaria (en la mayoria de
los casos), el tratamiento biologico y la
sedimentation secundaria pueden lograrse
en un tanque reactor unico.
• Flexibilidad de operation y control.
• Area superficial minima.
• Ahorro potential de inversion de capital por
la elimination de sedimentadores y otros
equipos.
Desventajas
Se requiere un nivel mayor de sofisticacion
(en comparacion a los sistemas
convencionales) de las unidades de
programacion temporal y controles,
especialmente en sistemas de mayor tamafio.
de mantenimiento
los sistemas
• Un nivel mas alto
(comparado con i^ ^^^^^^
convencionales) asociado con el tipo mas
sofisticado de controles, interruptores
automaticos y valvulas automaticas.
• Descarga potential de lodos flotantes o
sedimentados durante la fase de descarga o
decantacion del reactor en algunas
configuraciones de SBR.
Taponamiento potential de los dispositivos
de aireacion durante ciclos operatives
especificos dependiendo del sist
aireacion utilizado por el fabricante.
sistema de
-------
• Necesidad potencial de homogenizacion de
caudales dependiendo de los procesos
utilizados aguas abajo.
CRITERIOS DE DISENO
Para el disefio de cualquier planta de tratamiento
de aguas residuales el primer paso es el
determinar las caracteristicas anticipadas del
agua residual y los requerimientos para el
efluente del sistema propuesto. Los parametros
del afluente incluyen tipicamente el caudal de
disefio, el caudal diario maximo, el DBOs, los
SST, el pH, la alcalinidad, el nitrogeno total
Kjeldahl (NTK), el nitrogeno amoniacal (NHs-
N) y el fosforo total. Pueden requerirse tambien
otros parametros para aguas residuales
industriales y domesticas.
Se debe contactar a la agencia reguladora estatal
para determinar los requerimientos para el
efluente de la planta propuesta. Estos
parametros de descarga son determinados por
cada estado en el permiso del Sistema Nacional
de Elimination de las Descargas Contaminantes
(National Pollutant Discharge Elimination
System, NPDES). Los parametros que
normalmente se incluyen en los permisos para
sistemas municipales son el caudal, la DBOs, los
SST y las bacterias coliformes fecales. Ademas,
muchos estados estan adoptando la remocion de
nutrientes, por lo cual tambien pueden
requerirse el nitrogeno total, el NTK, el NHs-N
y el fosforo total. Es imperativo establecer los
requerimientos del efluente porque estos
impactan la secuencia de operacion de los
sistemas SBR. Por ejemplo, si se tiene un
requerimiento de NHs-N o NTK, entonces es
necesario tener nitrificacion. Si se tiene un
limite de nitrogeno total, tanto nitrificacion
como desnitrificacion seran necesarios.
Una vez que se determinan las caracteristicas
del afluente y el efluente, el ingeniero
normalmente consulta con fabricantes de SBR
en cuanto a las recomendaciones de disefio.
Con base en estos parametros y otros
especificos para el sitio de tratamiento, tales
como la temperatura, se seleccionan los
parametros clave de disefio del sistema. Un
ejemplo de esos parametros para la carga de un
sistema de aguas residuales se sefiala en la Tabla
1.
Una vez se determinan los parametros clave de
disefio, se puede calcular el numero de ciclos
por dia, el numero de tanques, el volumen de
decantacion, el tamafio del reactor y los tiempos
de retencion. Ademas, se puede dimensionar el
equipo de aireacion, el decantador y las tuberias
asociadas. Otra information especifica del sitio
es necesaria para seleccionar el tamafio de los
equipos de aireacion, tal como la elevation del
terreno sobre el nivel del mar, la temperatura del
agua residual y la concentracion total de solidos
disueltos.
TABLA 1 PARAMETROS CLAVE DE
DISENO PARA TASAS DE CARGA
CONVENCIONALES
Relacion alimento a
microorganismos (F/M)
Duracion del ciclo de
tratamiento
Concentracion tfpica
de solidos suspendidos
en el licor mezclado a
nivel bajo de agua
Tiempo hidraulico de
retencion
Industrial
0.15-
0.4/dfa
4.0 horas
2,000-
2,500 mg/L
6-14 horas
Municipal
0.15-0.6/dfa
4.0 - 24 horas
2,000-4,000
mg/L
varfa
Fuente: AquaSBR Design Manual, 1995.
La operacion de un reactor SBR se basa en el
principio de llenado-descarga, el cual consiste
de los siguientes 5 pasos basicos: Inactividad,
Llenado, Reaction, Sedimentation y Descarga.
Mas de una estrategia operacional es factible
-------
durante la mayoria de esos pasos. Para
aplicaciones de aguas residuales industrials
normalmente se requieren estudios de
tratabilidad para determinar la secuencia optima
de operation. Para la mayoria de las plantas de
tratamiento de agua residual domestica no se
requieren dichos estudios para determinar la
secuencia de operation porque el flujo de agua
residual domestica y sus variaciones
caracteristicas son generalmente predecibles;
ademas, la mayoria de los disefiadores de ese
tipo de plantas utilizan disefios de tipo
conservador.
El paso de Inactividad tiene lugar entre los
pasos de Descarga y Llenado, durante los cuales
se hace la remocion del efluente tratado y se
adiciona el afluente de agua residual. La
duration del paso de Inactividad varia
dependiendo del caudal afluente y la estrategia
de operation. La homogenizacion de caudales
puede hacerse durante este paso si se utilizan
tiempos variables de inactividad. La mezcla
para acondicionar la biomasa y la purga del lodo
tambien pueden ser llevados a cabo durante el
paso de Inactividad dependiendo de la estrategia
operational.
El agua afluente se afiade al reactor durante el
paso de Llenado. Las siguientes modalidades
son utilizadas en el paso de Llenado, y
cualquiera de ellas puede ser usada dependiendo
de la estrategia operational: llenado estatico,
llenado con mezclado y llenado con aireacion.
Durante el llenado estatico, el agua residual
afluente se afiade a la biomasa ya presente en el
reactor. El llenado estatico no tiene mezcla ni
aireacion, lo cual significa que se tendra una alta
concentration de sustrato (alimento) una vez se
inicie la mezcla. Una alta relation alimento a
microorganismos (food to microorganism ratio,
F/M) crea un medio propicio para que los
organismos crezcan en floculos en vez de
filamentos; esto da al lodo buenas caracteristicas
de sedimentation. Ademas, las condiciones de
llenado estatico favorecen a los organismos que
hacen almacenamiento interno de productos
durante condiciones de alta concentration de
sustrato, lo cual es un requisite para la remocion
biologica del fosforo. El llenado estatico puede
ser comparado con el uso de compartimientos
"selectores" para el control de la relation F/M
en un sistema conventional de lodos activados.
El llenado con mezcla es llevado a cabo
mezclando los compuestos organicos del
afluente con la biomasa, para iniciar asi las
reacciones biologicas. Durante el llenado con
mezcla, las bacterias degradan biologicamente
los compuestos organicos y utilizan el oxigeno
residual u otro compuesto receptor de electrones
alterno como los nitratos. En este medio la
desnitrificacion puede ocurrir en condiciones
anoxicas. La desnitrificacion es la conversion
biologica de nitratos a gas nitrogeno. Un medio
anoxico se define como la condition en la cual
no se presenta oxigeno libre y el nitrato es
utilizado por los microorganismos como
receptor de electrones. En un sistema
conventional de remocion biologica de
nutrientes (Biological Nutrient Removal, BNR)
el llenado con mezcla es comparable a la zona
anoxica que se utiliza para la desnitrificacion.
Tambien se pueden obtener condiciones
anaerobicas durante la fase de llenado con
mezcla. Una vez que los organismos han
utilizado los nitratos, el sulfato se convierte en
el compuesto receptor de electrones. Las
condiciones anaerobias se caracterizan por la
falta de oxigeno y el uso del sulfato como
compuesto receptor de electrones.
El llenado con aireacion tiene lugar cuando se
suministra aire al contenido del reactor para
iniciar reacciones aerobicas que se completan en
el paso de Reaction. El llenado con aireacion
reduce el tiempo requerido para el paso de
Reaction.
Las reacciones biologicas se completan en el
paso de Reaction, en el cual se presenta las
modalidades de reaction con mezcla y reaction
con aireacion. Durante las reacciones con
aireacion se completan las reacciones aerobicas
-------
que se iniciaron durante el llenado aireado, y
puede lograrse la nitrification. La nitrification
es la conversion del nitrogeno en forma
amoniacal a nitritos y fmalmente a nitratos. Si
se selecciona la modalidad de reaction con
mezcla se puede llegar a condiciones anoxicas
para la desnitrificacion. Condiciones anaerobias
tambien pueden ser obtenidas en la modalidad
de reaction con mezcla para la remocion del
fosforo.
El paso de Sedimentation ocurre normalmente
durante condiciones de reposo en el reactor
SBR. En algunos casos una agitation moderada
durante las fases iniciales de la sedimentation
puede producir un efluente mejor clarificado y
lodo sedimentado de mayor concentration. En
un reactor SBR no existen corrientes de afluente
o efluente que interfieran con el proceso de
sedimentation como si es el caso de los sistemas
convencionales de lodos activados.
El paso de Descarga usa un decantador para
remover el efluente tratado, y es el proceso en el
cual se diferencian mas los fabricantes de
sistemas SBR. En general, existen decantadores
flotantes y fijos. Los flotantes tienen varias
ventajas con relation a los fijos segun se discute
en la section de description de tanques y
equipos.
Construction
La construction de sistemas SBR normalmente
requiere una superficie menor a la de los
sistemas convencionales de lodos activados
porque con el uso de SBR a menudo se elimina
la necesidad de sedimentadores primaries y
nunca se requieren los secundarios. El tamafio
de los tanques en si mismos varia para cada sitio
especifico, pero en general se tiene una ventaja
con el uso de sistemas SBR cuando el sitio
propuesto tiene limitaciones de terreno. La
Tabla 2 presenta algunos ejemplos ilustrativos
sefialando dimensiones generates para diferentes
caudales. El tamafio de esos sistemas es
especifico para cada sitio y por eso los ejemplos
no representan cada tipo posible de sistema para
un tamafio dado.
La construction de un tanque de SBR y los
equipos es en realidad comparable o mas simple
que la de un sistema conventional de lodos
activados. En plantas de tipo BNR para
remocion biologica de nutrientes, el SBR
elimina la necesidad de bombas y tuberias para
la recirculacion de lodos activados. Tambien
puede eliminar la necesidad de recirculacion
interna de los solidos suspendidos del licor
mezclado (mixed liquor suspended solids,
MLSS) si esta es utilizada en un sistema
conventional de BNR para el retorno del
nitrogeno en forma de nitratos. El sistema de
control operativo del SBR es mas complejo que
el del sistema conventional de lodos activados,
e incluye interruptores automaticos, valvulas
automaticas e instrumentation. Estos controles
son muy sofisticados en los sistemas de mayor
tamafio. Los fabricantes de SBR sefialan que la
mayoria de las instalaciones en los Estados
Unidos son utilizadas para sistemas pequefios de
aguas residuales con capacidad menor a 2
MOD; algunas referencias bibliograficas
recomiendan los sistemas SBR solo para
pequefias comunidades en donde el terreno es
limitado. Este no es siempre el caso, sin
embargo, ya que el sistema de SBR mas grande
del mundo es una planta de 10 MGD en los
Emiratos Arabes Unidos.
TABLA 2 EJEMPLOS ILUSTRATIVOS
PARA VARIAS INSTALACIONES DE
SBR
Flujo
(MGD)
0.012
Reactores
No.
1
Tamafio
(pies)
18x12
Volumen
(106
galones)
0.021
Sopladores
No.
1
Tamafio
(HP)
15
-------
0.10
1.2
1.0
1.4
1.46
2.0
4.25
5.2
2
2
2
2
2
2
4
4
24x24
80x80
58x58
69x69
78x78
82x82
104x80
87x87
0.069
0.908
0.479
0.678
0.910
0.958
1.556
1.359
3
3
3
3
4
3
5
5
7.5
125
40
60
40
75
200
125
Nota: Estos ejemplos ilustrativos y las estimaciones de
dimensiones fueron proporcionados por Aqua-Aerobic
Systems, Inc. y son especfficos para el sitio de ubicacion
del sistema de tratamiento.
Description de tanques y equipos
El sistema de SBR consiste de un tanque, los
equipos de aereacion y mezcla, un decantador y
un sistema de control. Los elementos centrales
de un sistema de SBR son la unidad de control y
los interruptores y valvulas automaticas que
regulan la secuencia y duration de las diferentes
operaciones. Los fabricantes de los SBR deben
ser consultados en lo referente a tanques y
equipos. Generalmente se usa un sistema
completo de SBR recomendado y suministrado
por un solo fabricante. Sin embargo, es posible
que un ingeniero disefie sistemas individuates de
SBR ya que todos los tanques, equipos y
controles pueden ser obtenidos de diferentes
fabricantes. Este procedimiento no es tipico
para instalaciones de SBR dado el nivel de
sofisticacion de la instrumentation y los
controles asociados con el sistema.
El tanque del SBR se construye normalmente de
acero o de concrete. Para aplicaciones
industriales los tanques mas comunes son los de
acero con revestimiento para control de
corrosion, mientras que los de concrete son los
mas comunes para el tratamiento de aguas
domesticas municipales. Para la mezcla y
aereacion, los sistemas de aereacion de chorro
son tipicos ya que permiten el mezclado con o
sin aereacion, pero otros sistemas de aireacion y
mezcla son tambien utilizados. Los sopladores
de desplazamiento positive se usan
generalmente en el disefio de los SBR para
manejo de variaciones de nivel del agua residual
en el reactor.
Como se menciono anteriormente, el decantador
es el elemento principal que diferencia a los
fabricantes de SBR. Los tipos de decantadores
incluyen los flotantes y los fijos. Los flotantes
tienen la ventaja de mantener sumergido el
orificio de toma muy cerca de la superficie del
agua para minimizar la remocion de solidos en
el efluente durante el paso de Descarga. Los
decantadores flotantes tambien ofrecen
flexibilidad operacional en respuesta a
volumenes variables de llenado y vaciado. Los
decantadores fijos se instalan en la pared del
tanque y pueden ser empleados si se usa una
fase extendida de Sedimentation. El extender
esta fase minimiza la posibilidad de que los
solidos en el agua residual floten sobre el
decantador. En algunos casos, los decantadores
fijos son menos costosos y pueden ser disefiados
para permitir que el operador baje o suba su
nivel. Los decantadores fijos no ofrecen la
flexibilidad de operacion de los flotantes.
Seguridad y salud ocupacional
La seguridad ocupacional debe ser una
preocupacion principal en cada disefio y sistema
operativo. Un sistema disefiado y operado en
forma apropiada minimiza posibles problemas
de seguridad ocupacional y de salud.
Publicaciones tales como los manuales de
practica profesional para disefio y operacion de
plantas de tratamiento de aguas residuales
(Manual of Practice No. 8, Design of Municipal
Wastewater Treatment Plants, and Manual of
Practice No. 11, Operation of Municipal
Wastewater Treatment Plants) deben ser
consultados para minimizar los riesgos
-------
ocupacionales. Otros manuales apropiados de
tratamiento de aguas residuales industriales y las
normas federates y estatales deben ser tambien
consultadas para el disefio y la operation de
sistemas de tratamiento de aguas residuales.
DESEMPENO
La efectividad de un sistema SBR es
comparable a la de sistemas convencionales de
lodos activados y depende del disefio del
sistema y de criterios especificos del sitio de la
planta. Los sistemas SBR logran una buena
remocion de DBO y nutrientes dependiendo del
modo de operation. Para los SBR la eficiencia
de remocion de DBO generalmente es del 85 al
95 por ciento. Los fabricantes de sistemas SBR
normalmente proveen una garantia de proceso
para la production de efluentes con maximo de:
• lOmg/LdeDBO
• 10 mg/L de SST
• 5-8 mg/L de nitrogeno total
• 1-2 mg/L de fosforo total
OPERACION Y MANTENIMIENTO
Los SBR normalmente eliminan la necesidad de
usar sedimentadores primaries y secundarios
separados en la mayor parte de los sistemas
municipales, reduciendo asi los requisites de
operation y mantenimiento (O/M). Ademas, no
se requieren bombas de recirculacion de lodos.
En sistemas convencionales de remocion
biologica de nutrientes pueden ser necesarias
bombas de recirculacion para los reactores
atoxicos, los mezcladores de la zona anoxica,
los tanques de substancias toxicas y los equipos
de aereacion de estos tanques, y la recirculacion
interna de nitratos de los MLSS. Con el SBR
esto puede lograrse en un solo reactor usando
los equipos de aereacion y mezcla, minimizando
asi los requisites de O/M que se necesitarian de
otra manera para los sedimentadores y las
bombas.
automaticas y
estos sistemas
mantenimiento
convencionales
Dado que los elementos criticos de un sistema
de SBR son los controles, las valvulas
los interruptores automaticos,
pueden necesitar un mayor
que en los sistemas
de lodos activados. Un
incremento en el nivel de sofisticacion tambien
significa que existen mas elementos que pueden
fallar o requerir mantenimiento. El nivel de
sofisticacion puede ser muy alto en las plantas
de tratamiento de SBR de mayor tamafio,
requiriendose un alto esfuerzo de
mantenimiento de las valvulas e interruptores
automaticos.
Una flexibilidad operativa muy significativa
esta asociada con los sistemas SBR. Un SBR
puede ser ajustado para simular cualquier
proceso de un sistema conventional de lodos
activados incluyendo los de BNR. Por ejemplo,
los tiempos de retention en la modalidad de
Reaction con aireacion de un SBR pueden ser
modificados para lograr la simulation de un
sistema de estabilizacion por contacto con un
tiempo hidraulico de retention (THR) de 3.5 a 7
horas o, al punto opuesto del espectro, un
sistema de tratamiento de aereacion extendida
con un THR de 18 a 36 horas. Para una planta
de BNR, la modalidad de Reaction con
aireacion (condiciones aerobicas) y la
modalidad de reaction con mezcla (condiciones
anoxicas) pueden ser alternadas para lograr la
nitrification y desnitrificacion. La modalidad
de llenado con mezcla y de reaction con mezcla
-------
pueden ser usados para lograr la desnitrificacion
usando condiciones anoxicas. Ademas, estas
modalidades pueden ser finalmente usadas para
lograr condiciones anaerobias en las cuales se
produce la remocion del fosforo. Los sistemas
convencionales de lodos activados normalmente
requieren un volumen adicional de tanques para
contar con esa flexibilidad. Los sistemas SBR
operan en el tiempo en lugar del espacio, y por
esto el numero de ciclos por dia puede ser
modificado para controlar los limites deseados
del efluente, lo cual es una flexibilidad adicional
asociada con los SBR.
COSTOS
Esta section incluye algunas pautas generates
asi como algunas estimaciones globales para
propositos de pi anifi cation. Debe tenerse en
cuenta que las estimaciones de costos de
inversion y operation son especificas para cada
sitio.
Las estimaciones de costo a nivel de
presupuesto, presentadas en la Tabla 3 se basan
en proyectos realizados entre 1995 y 1998. Los
costos a nivel de presupuesto incluyen a los
sopladores, los difusores, las valvulas operadas
electronicamente, los mezcladores, las bombas
de lodo, los decantadores y los paneles de
control. Todos los costos han sido actualizados
al valor de marzo de 1998 usando un indice de
costo de construccion de 5875 del ENR
(Engineering News Record) para esa fecha; los
valores se han redondeado a miles de dolares.
TABLA 3 COSTO DE LOS EQUIPOS DE
SBR CON BASE EN DIFERENTES
PROYECTOS
(MGD)
0.012
0.015
1.0
1.4
1.46
2.0
4.25
(dolares)
94,000
137,000
339,000
405,000
405,000
564,000
1,170,000
Fuente: informacion del fabricante Aqua Aerobics, 1998.
En la Tabla 4 se proporciona un rango de costos
de equipos para diferentes caudales de disefio.
De nuevo, los costos de equipos no incluyen los
tanques, las obras en el sitio de trabajo, la
excavation y relleno, la instalacion, los gastos
fijos y ganancias del contratista, los servicios
legates, administrativos y de ingenieria, o las
contingencias. Estos elementos deben ser
incluidos para calcular el costo global de un
si sterna SBR. Los costos de otros procesos de
tratamiento como el tamizado, la
homogenizacion de caudales, la filtration, la
desinfeccion o la digestion aerobica deben ser
tambien incluidos de ser requeridos.
TABLA 4 COSTO DE EQUIPOS A NIVEL
DE PRESUPUESTO CON BASE EN
DIFERENTES CAUDALES
Caudal
de disefio
(mgd)
1
5
10
15
20
1
Costo de equipos a nivel de
presupuesto (dolares)
150,000-350,000
459,000-730,000
1,089,000-1,370,000
2,200,000
2,100,000-3,000,000
150,000-350,000
Caudal
de disefio
Costo de equipos a nivel
de presupuesto
Los ranges de costos de construccion para un
sistema completo de SBR instalado para
tratamiento de aguas residuales se presentan en
la Tabla 5. La variation en las estimaciones se
-------
deben al tipo de instalaciones de manejo de
lodos y las diferencias entre instalaciones
recientemente construidas y los sistemas que
utilizan instalaciones de plantas existentes. For
esto, en algunos casos las estimaciones incluyen
otros procesos requeridos en una planta de SBR
para tratamiento de aguas residuales.
TABLA 5 COSTO INSTALADO POR
GALON DE AGUA RESIDUAL TRATADA
Caudal
de diseno
(MGD)
0.5-1.0
1.1 -1.5
1.5-2.0
Costo de equipos a nivel de
presupuesto
(dolares por galon)
1.96-5.0
1.83-2.69
1.65-3.29
Nota: Las estimaciones de costo a nivel de presupuesto
fueron proporcionados por Aqua-Aerobics Systems, Inc.,
agosto 1998.
Normalmente existe una economia de escala
asociada con los costos de construccion, lo cual
significa que las plantas de mayor tamafio
generalmente pueden ser construidas a un menor
costo por galon que los sistemas de menor
tamafio. La construccion de paredes conjuntas
en los sistemas de mayor tamafio, util en
reactores SBR de forma cuadrada o rectangular,
da como resultado esta economia de escala.
Los costos de operacion y mantenimiento
asociados con un sistema de SBR pueden ser
muy similares a los de los sistemas
convencionales de lodos activados. Los costos
tipicos de elementos asociados con sistemas de
tratamiento de aguas residuales incluyen los
salaries, los gastos generates, los suministros, el
mantenimiento, la administration de operacion,
los servicios, los compuestos quimicos, la
seguridad ocupacional y el entrenamiento, las
pruebas de laboratorio y el manejo de solidos.
Los requisites laborales y de mantenimiento
pueden reducirse con los SBR por cuanto los
sedimentadores, los equipos asociados y las
bombas de recirculacion de lodos activados
pueden no ser necesarios. Por otra parte, las
necesidades de mantenimiento de los
interruptores y las valvulas automaticas que
controlan la secuencia de operacion pueden ser
mayores que en los sistemas convencionales de
lodos activados. Los costos de O/M son
especificos para cada instalacion y tienen un
rango de $800 a $2,000 dolares por galon
tratado.
REFERENCIAS
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K.A. of Aqua-Aerobic Systems.
Copyright 1995.
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of Sequencing Batch Reactors. Prepared
for U.S. EPA. U.S. EPA Contract No.
68-03-1821.
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Irvine, Robert L. Technology Assessment
of Sequencing Batch Reactors. Prepared
for U.S. EPA. U.S. EPA Contract No.
68-03-3055.
Liu, Liptak, and Bouis. Environmental
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York: Lewis Publishers.
Manufacturers Information. Aqua-
Aerobics, Babcock King-Wilkinson,
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10.
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Hill.
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Norcross, K.L., Sequencing Batch
Reactors - An Overview. Technical
Paper published in the IAWPRC 1992
(0273-1221/92). Wat. Sci. Tech., Vol.
26, No. 9-11, pp.2523 -2526.
Peavy, Rowe, and Tchobanoglous:
Environmental Engineering. New York:
McGraw-Hill, Inc.
4545 North Henry Boulevard
Stockbridge, GA30281
Gary Hooder, Operator
Martinsburg WWTP
133 East Allegheny
Martinsburg, PA 16662-1112
Mitchell Meadows, Lead Operator
1300 Recker Highway
Auburndale, FL 33823
Teresa Schnoor, Administrator
Antrim TWP
P.O. Box 130
Greencastle, PA 17225
Charles Sherrod, Chief Operator
Blountstown WWTP
125 West Central Avenue
Blountstown, FL 32424
11. U.S. EPA. Innovative and Alternative
Technology Assessment Manual,
EPA/430/9-78-009. Cincinnati, Ohio,
1980.
12. U.S. EPA. EPA Design Manual,
Summary Report Sequencing Batch
Reactors. EPA/625/8-86/011, August
1986.
13. Manual of Practice (MOP) No. 8, Design
of Municipal Wastewater Treatment
Plants, 14. Manual of Practice (MOP)
No. 11, Operation of Municipal
Wastewater Treatment Plants.
La mention de marcas o productos comerciales
no significa que la Agencia de Protection
Ambiental de los Estados Unidos respalda o
recomienda su uso.
Para mayor information contactarse con:
Municipal Technology Branch, U.S. EPA, Mail
Code 4204, 401 M St., S.W., Washington, D.C.,
20460
INFORMACION ADICIONAL
Brad Holtsinger, Chief Operator
City of Stockbridge WWTP
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