VENTAJAS DEL SISTEMA S.B.R.
La principal ventaja que resume a toda las demás que enumeraremos a continuación es la de su flexibilidad, ya que gracias al control de los tiempos de las fases que componen el ciclo de depuración, tendremos distintas configuraciones del reactor y distintas formas de controlarlo de una manera sencilla e intuitiva, pudiendo atacar distintos problemas (puntas de caudal, puntas de contaminación.) sin que el sistema se separe de la estabilidad, al contrario que ocurre en los sistemas en continuo, donde cualquier variación, ya en caudal ya en carga contaminante nos hará el sistema inestable.
1. Mayor rendimiento obtenido Debido a que un reactor SBR es un flujo pistón ideal, el rendimiento obtenido con respecto a un reactor de mezcla completa (reactor biológico en continuo), para un mismo volumen, siempre es mayor. Ésta es una de las ventajas más significativas, pero no sólo corresponde a un valor experimental sino que conceptualmente el sistema S.B.R. al ser en discontinuo tiene mayor rendimiento como a continuación pasaremos a demostrar:
Donde Q: caudal (l/s)
Ce: concentración DQO de entrada (mg/l).
Cs: concentración DQO de salida (mg/l).
V: volumen (l).
Como sabemos, los reactores en continuo, mezcla completa, y los discontinuos, S.B.R., son fundamentalmente diferentes. En los reactores de mezcla completa, la concentración del efluente y del reactor son las mismas, mientras que en los reactores de proceso discontinuo tienen características del flujo pistón y del mezcla completa, del tal forma que en la fase de reacción el tanque funciona como un flujo pistón ideal, donde no todo el reactor es homogéneo sino que la concentración varía con el tiempo. Esto reverbera tanto en el volumen del reactor como en la concentración de DQO en la salida. Consideraremos por tanto dos casos suponiendo que la concentración de la DQO en la entrada es Ce, el caudal es Q, y la constante de velocidad de reacción es k (siguiendo una cinética de primer orden), siendo estos valores los mismos para ambos reactores:
la concentración en el reactor decrece de la misma manera.
En un reactor de mezcla completa, no todas las moléculas pasan la misma cantidad de tiempo en el reactor, algunas permanecen mucho tiempo mientras que otras poseen un tiempo de residencia muy corto. Como todas estas partículas están mezcladas, en la salida obtenemos un valor medio de C(t)/C(0).
Comprobemos a continuación que el valor medio obtenido en un reactor de mezcla completa es mayor que en un S.B.R. Para ello, consideremos que sucede cuando
k x t = k x V / Q = 2
que es aproximadamente el valor obtenido en el primer ejemplo de la tabla .
Entonces tenemos que:
Este es el valor de la relación Cs/Ce en un reactor tipo S.B.R.
Para el reactor en continuo asumamos que la mezcla en el mismo se realiza dividiendo la entrada del vertido en dos zonas del tanque. En una primera, el tiempo de permanencia será de un cuarto del tiempo total que estaría en el S.B.R., mientras que en la segunda la residencia del vertido será de cuatro veces la del reactor discontinuo (así el tiempo medio de residencia en el reactor de mezcla completa será igual que el del S.B.R., siendo ambas iguales a V/Q).
De esta forma se sigue que en la segunda zona, al ser el tiempo de retención cuatro veces mayor que en el S.B.R. tenemos:
Mientras en la primera zona, al ser menor el tiempo de retención, deducimos que:
Tal como hemos indicado anteriormente, la concentración de salida será la media de las otras dos, por tanto tenemos que Cs/Ce = 0’30.
Así, el resultado para el reactor en mezcla completa es mayor que para el reactor en discontinuo (0’3 frente a 0’14), aunque el tiempo de residencia medio sea el mismo para ambos.
Con la ayuda de la gráfica adjunta lo veremos aún más claro:
La diferencia es debida a que la concentración decrece exponencialmente con el tiempo para una reacción de primer orden. Así, la zona que pasa en el reactor de mezcla completa menor tiempo (el valor de k x t más bajo) sale con una concentración mayor que la del SBR mientras que la que permanece más tiempo en el tanque la salida es menor, siempre en relación con el SBR
Podemos comprobar que para el mismo volumen, el reactor S.B.R. es más eficiente que el reactor tipo mezcla completa y para igual concentración de salida sólo un pequeño S.B.R. es necesario. ¿Por qué ocurre esto?, la explicación es sencilla. En un reactor tipo S.B.R. todas y cada una de las moléculas que entran en el sistema pasan la misma cantidad de tiempo en el reactor; ese período es igual a V/Q. Como el decrecimiento de la ecuación de primer orden ocurre según una función exponencial
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