SBR

تصفیه فاضلاب به روش (sequencing batch reactor)SBR یا همان راکتور ناپیوسته متوالی یک فرآیند هوازی تصفیه فاضلاب می باشد.مهمترین هدف تصفیه فاضلاب اصلاح کیفیت آن به نحوی است که مصرف فاضلاب تصفیه شده یا دفع فاضلاب به محیط زیست بدون اشکال و بدون بهم زدن وضع اکوسیستم محیط دریافت کننده آن امکان پذیر باشد.

قلب سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR را یک راکتور ناپیوسته متوالی (SBR) تشکیل می دهد. فرآیند آن نوعی فرآیند لجن فعال بوده که تمام فازهای تصفیه بیولوژیکی در یک مخزن اتفاق می افتد. تفاوت اصلی این فرآیند با سایر فرآیندهای متداول لجن فعال در عدم نیاز به مخازن جداگانه برای هوادهی و ته‌نشینی می باشد.

سیستم های تصفیه فاضلاب به روش SBR شامل دو مخزن واکنش می باشد که به صورت موازی عمل می کنند و یا شامل یک مخزن متعادل ساز و یک مخزن واکنش است. نوع مخزن استفاده شده وابسته به خصوصیات جریان فاضلاب ورودی می باشد. تنظیمات و ویژگی های این سیستم به گونه ای می باشد که در آن امکان ورود جریان به صورت پیوسته وجود دارد اما در آن امکان گندزدایی یا نگهداری لجن هوادهی وجود ندارد.

سیستم های تصفیه فاضلاب به روش SBR انواع مختلفی دارند که از جمله آن ها می توان به سیستم های جریان مداوم/زمانی، سیستم های جریان غیرمداوم/زمانی، سیستم های حجمی، سیستم های چرخه متناوب (SBR ای که از هوادهی جت استفاده می کند) و … که بسته به نیاز مشتری و ویژگی‌های مورد نیاز طراحی می شوند، اشاره نمود.

مهمترین نکته در طراحی و انتخاب نوع سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR ویژگی ها و خصوصیات فاضلاب ورودی، نوع نیاز واحد استفاده کننده و کیفیت مورد نیاز خروجی با توجه به قوانین و استانداردهای موجود می باشد. پکیج های تصفیه فاضلاب به روش SBR معمولاً برای دبی های ۳۷ تا ۷۵۰ مترمکعب در روز کاربرد دارند، اما می توان این اعداد را با توجه به نیاز مشتری و متناسب با آن تغییر داد.

معمولاً در سیستم های تصفیه فاضلاب به روش SBR برای ذخیره مقادیر بالای آب، پیش از واحد گندزدایی یک مخزن متعادل ساز قرار می گیرد. در صورتی که این کار صورت نگیرد، استفاده از یک فیلتر بزرگ برای همسان سازی جریان زیاد ورودی به سیستم گندزدایی ضروری خواهد بود. همچنین پکیج های تصفیه فاضلاب به روش SBR غالباً فاقد زلال سازهای اولیه و ثانویه برای ته نشینی می باشند.

معمولاً در یک چرخه ی تصفیه توسط SBR تعداد ۵ مرحله وجود دارد: پر شدن، واکنش، ته نشینی، تخلیه و استراحت. مدت زمان هرکدام از این مراحل توسط PLC تعیین می شود (امکان کنترل مداوم و از راه دور سیستم). در مرحله ی پر شدن، فاضلاب خام وارد حوضچه ها شده و با بیومس ته نشین شده از چرخه قبل، مخلوط می گردد. در بعضی موارد در این مرحله هوادهی نیز انجام می شود. سپس در مرحله ی واکنش، حوضچه هوادهی شده و اکسیداسیون و نیتریفیکاسیون صورت می گیرد.

در طول مرحله ی ته نشینی، هوادهی و اختلاط متوقف شده و به جامدات اجازه ی ته نشینی داده می شود. سپس فاضلاب تصفیه شده از حوضچه ها وارد مرحله تخلیه می گردد. در آخرین مرحله نیز حوضچه تا شروع سیکل بعدی فرآیند استراحت خواهد نمود. در طول این زمان بخشی از مواد جامد از حوضچه خارج شده و به عنوان لجن مازاد از سیستم دفع می شود. شکل زیر ترتیب عملکرد در یک سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR را نشان می دهد.

ویژگی های ساختاری و طراحی SBR:
اجزای مهم داخلی این سیستم شامل سیستم هوادهی که خود معمولاً دربرگیرنده ی دیفیوزرها و بلوئر می باشد، میکسر شناور، دکانتر خروجی، پمپ تخلیه لجن و چندین فلوتر است. تابلو برق نیز معمولاً در نزدیکی اتاق کنترل قرار دارد.

زمانی که میزان دبی مجموعه کمتر از ۱۹۰ مترمکعب در روز می باشد، می توان از یک مخزن فلزی از پیش ساخته استفاده نمود. این مخزن به یک حوضچه SBR، یک هاضم هوازی لجن و یک چاه پمپاژ جریان ورودی تقسیم می شود. در مواردی که تصفیه خانه به قدری بزرگ باشد که توانایی که تصفیه ۳۸۰ تا ۵۷۰۰ مترمکعب فاضلاب در روز را داشته باشد، معمولاً از مخازن بتنی استفاده می گردد.

طراحی سیستم های تصفیه فاضلاب به روش SBR می تواند تنها بر مبنای حذف BOD کربنی یا حذف توام BOD کربنی و نیتروژن باشد. می توان با به کارگیری چند مرحله فرآیند غیر هوازی در طول ته نشینی به مقدار مناسبی از نیتریفیکاسیون و حذف کربن نیز دست یافت.

با فراهم نمودن دوره های غیر هوازی پس از سیکل های هوازی، می توان شرایط مناسب برای دی‌نیتریفیکاسیون و حذف بیولوژیکی فسفر را نیز مهیا نمود. این کار باعث از بین رفتن DO شده و به دنبال آن مصرف نیترات موجود توسط میکروارگانیسم ها، باعث حذف نیترات به صورت عنصر نیتروژن آزاد می گردد. قرار دادن یک فرآیند بی هوازی پس از فرآیند غیرهوازی موجب رشد و افزایش باکتری هایی می شود که فسفر موجود در فاضلاب را حذف می کنند.

بخش زیادی از فسفر در فاز بی هوازی آزاد می شود اما فسفر اضافی در خلال سیکل های هوازی بعدی وارد توده های سلولی می گردد. از آنجایی که فسفر به توده های سلولی رسوخ نموده است، باید برای حذف کامل آن از تخلیه ی سلولی استفاده نمود. برای تصفیه لجن نباید از شرایط و فرآیندهای بی هوازی استفاده نمود چرا که ممکن است منجر به آزاد سازی فسفر گردد.

مدت زمان عملکرد چرخه ی یک سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR با نسبت کم غذا به میکروارگانیسم (F:M) برای یک الگوی متوسط جریان شهری، چیزی در حدود ۴ ساعت (۶سیکل) در روز می باشد. سیستمی که دارای دو راکتور باشد ۱۲ سیکل در روز و سیستمی که ۴ راکتور داشته باشد ۲۴ سیکل در روز خواهد داشت. میزان توزیع و تعداد سیکل های روزانه ی سیستم را می توان متناسب با استانداردهای مورد نیاز یا الگوی جریان ورودی، تغییر داد.

توالی چرخه ها توسط حجم ایجاد شده برای مدیریت جریان ورودی، کنترل می گردد. اگر جریان ورودی به طور چشمگیری کمتر از مقدار جریان طراحی شده گردد، تنها بخشی از ظرفیت راکتور مورد استفاده قرار می گیرد و در این حالت می توان با کاهش دوره های هوادهی از مصرف بیش از حد انرژی و هوادهی اضافی جلوگیری نمود.

اگر مقدار جریان ورودی بسیار بیشتر از حالت شود، سیستم کنترلی مجموعه این افزایش را تشخیص داده و سیکل را به حالت تنظیمات اوج بار جریان خواهد برد. دراین شرایط موجب کوتاه شدن هوادهی، ته نشینی و توالی تخلیه‌ها، به حداقل رساندن فرآیند غیرهوازی و ایجاد چرخه ی روزانه بیشتر می گردد. در نتیجه جریان هیدرولیکی در سیستم گنجانده شده و فاضلاب رقیق شده در زمان کوتاه تری پردازش می‌شود، که برای افزایش بازدهی فرآیندهای ذکر شده می توان از PLC استفاده نمود.

استفاده از سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR در مقیاس های کوچک می تواند موجب بروز مشکلات زیادی در عملکرد، تعمیر و نگهداری و بارگذاری گردد. بنابراین به دلیل گسترده بودن بازه ی بارهای هیدرولیکی و مواد آلی تولید شده از سوی جوامع کوچک، معیارهای طراحی در این سیستم باید به دقت و بسیار محافظه کارانه انتخاب گردد. این نوع طراحی ها معمولاً از نسبت کمتر غذا به میکروارگانیسم (F:M) و زمان ماند هدرولیکی (HRT) و SRT بیشتری استفاده می کنند.