El reactor de cargas secuenciales (SBR) es una de las principales tecnologías en el tratamiento biológico de efluentes con cultivos en suspensión que se ha utilizado satisfactoriamente en agua residual urbana (Lee y col., 2004; Puig y col., 2005) como en aguas de desechos industriales (Vives y col., 2003; Cassidy y Belia, 2005). El funcionamiento de los SBR se basa en la secuencia de ciclos de llenado y vaciado. Los procesos unitarios que intervienen son idénticos a los de un proceso convencional de lodos activados. En ambos sistemas intervienen la aireación y la sedimentación-clarificación. No obstante, en las plantas convencionales, los procesos se llevan a cabo simultáneamente en tanques separados, mientras que en los SBR los procesos tienen lugar secuencialmente en el mismo tanque (Metcalf y Eddy, 1995). Todos los sistemas SBR tienen en común 5 etapas, que tienen lugar de forma secuencial.
• Llenado: el objetivo de esta fase es la adición de sustrato (afluente, agua residual bruta o efluente primario).
• Reacción: durante esta fase se completan las reacciones iniciadas durante la fase de llenado, tiene lugar bajo condiciones de agitación pudiendo ser anaeróbica, anóxica o aeróbica.
• Sedimentación: el objetivo de esta fase es permitir la separación de los lodos para conseguir un sobrenadante clarificado como efluente secundario.
• Extracción: en esta fase se realiza la extracción del efluente clarificado.
• Fase inactiva: en esta fase se puede realizar la purga de lodos activados, aunque puede llevarse a cabo durante cualquier fase dependiendo del modo de operación.
• Diseño simple y compacto debido a la ausencia de un clarificador separado (Cervantes, 2009).
• Ahorro potencial de costos de capital mediante la eliminación de clarificadores y otros equipos como los utilizados en los procesos de desnitrificación. Al requerir un solo reactor lo hace ideal para industrias que no dispongan de espacio suficiente (EPA, 1999).
• Las cargas hidráulicas elevadas no producen arrastre de los sólidos del licor de mezcla (Metcalf y Eddy, 1995).
• Flexibilidad, versatilidad y control de operación. Alta capacidad de adaptación y tolerancia a variaciones de la carga orgánica (EPA, 1999).
• Posibilidad de ajustar secuencias de condiciones anaeróbicas, anóxicas y aeróbicas lo que lo hacen ideal en la eliminación biológica de nutrientes (Cuil y col, 2009).
• Sistema automatizado que puede controlar y ajustar con facilidad la aireación a lo largo del ciclo, cargas del efluente, periodos de reacción y decantación. Gran capacidad para manejar variaciones de carga del efluente diurnas, nocturnas y estacionales (Freitas y col, 2009).

Considerando que la purga de lodos puede realizarse durante la etapa de reacción, el proceso puede ser simplificado. La operación cíclica de un SBR puede definirse con cuatro etapas (Schmidell y col., 2007): TC = TF + TR+ TS+ TW (1.11) Donde: TC = tiempo total del ciclo TF = tiempo de llenado TR =tiempo de reacción TS = tiempo de sedimentación TW = tiempo de extracción del efluente
El ciclo está conformado por las siguientes fases: llenado del agua residual, fase de reacción, que comprende una etapa anaeróbica por percolador y una etapa aeróbica por lecho fijo, y finalmente las fases de sedimentación y clarificación. En la primera etapa de la fase de reacción ocurre el proceso de nitrificación; en la fase anóxica es necesario disponer de una fuente de carbono para poder llevar a cabo el proceso de desnitrificación (Metcalf y Eddy, 1995). El carbono orgánico requerido para la desnitrificación es el elemento crítico en los procesos convencionales de remoción de nitrógeno (Li y col., 2014). Por lo tanto, resulta necesario lograr un proceso de remoción de nitrógeno a partir del máximo aprovechamiento de la fuente de carbono orgánico presente en las aguas residuales.