رآکتور ناپیوسته متوالی SBR

تصفیه فاضلاب SBR

تصفیه فاضلاب SBR یک سیستم لجن فعال پر و خالی شونده برای تصفیه فاضلاب است. در سیستم تصفیه فاضلاب SBR، فاضلاب به یک راکتور “ناپیوسته” متوالی اضافه می‌شود. برای حذف اجزای نامطلوب موجود در فاضلاب از این روش تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود. فاضلاب ابتدا وارد راکتورهای متوالی موجود در تصفیه فاضلاب SBR می‌شود و سپس متعادل‌سازی، هوادهی و شفاف‌سازی همه با استفاده از یک راکتور دسته‌ای قابل دستیابی است، انجام می‌شود. برای بهینه‌سازی عملکرد این سیستم، از دو یا چند راکتور ناپیوسته در توالی از پیش تعیین شده استفاده می‌شود.

سیستم‌های تصفیه فاضلاب SBR با موفقیت برای تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی استفاده شده است و به‌طور منحصربه‌فرد برای کاربرد‌های تصفیه فاضلاب با شرایط جریان کم یا متناوب مناسب است.

بین سال‌های ۱۹۱۴ و ۱۹۲۰، چندین سیستم مشابه با تصفیه فاضلاب SBR در حال کار بودند. علاقه به این روش تصفیه با توسعه تجهیزات و فناوری جدید در اواخر دهه ۱۹۵۰ و اوایل دهه ۱۹۶۰ دوباره احیا شد. بهبود در دستگاه‌های هوادهی و کنترل‌ها باعث شد که سیستم‌های تصفیه فاضلاب SBR با موفقیت با سیستم‌های لجن فعال معمولی رقابت کنند.
نسخه اصلاح‌شده تصفیه فاضلاب SBR، سیستم هوادهی گسترده با سیکل متناوب (ICEAS) است. در سیستم ICEAS، فاضلاب نفوذی به‌طور مداوم به‌داخل راکتور می‌رود. این سیستم یک راکتور ناپیوسته واقعی آن متعارف نیست. برای مهار این جریان مداوم ممکن است از دیواره‌ای بافل‌دار برای جلوگیری از متلاطم شدن در ICEAS استفاده شود. تنظیمات طراحی ICEAS و تصفیه فاضلاب SBR در بقیه حالات بسیار مشابه هستند.

تفاوت فناوری تصفیه فاضلاب SBR و لجن فعال متعارف

تفاوت دو فناوری تصفیه فاضلاب SBR و لجن فعال متعارف در این است که تصفیه SBR با استفاده از کنترل توالی زمان‌دار، متعادل‌سازی، تصفیه بیولوژیکی و  شفاف‌سازی ثانویه را در یک مخزن انجام می‌دهد. این نوع راکتورها در تصفیه SBR، در بعضی موارد، شفاف‌سازی اولیه را نیز انجام می‌دهند. در سیستم لجن فعال معمولی، این فرایندهای ذکر شده با استفاده از مخازن جداگانه انجام می‌شود.

توصیف راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

تصفیه‌خانه فاضلاب با استفاده از سیستم تصفیه فاضلاب SBR پساب وارد یک راکتور نیمه پر حاوی بیو مس می‌شود که در طی چرخه‌های قبلی با مواد سازنده فاضلاب سازگار شده است. هنگامی که راکتور پر شود، مانند یک سیستم لجن فعال معمولی رفتار می‌کند.
هوادهی و اختلاط پس از اتمام واکنش‌های بیولوژیکی، ته‌نشینی بیو مس و حذف لایه رویی مایع، متوقف می‌شود. بیو مس اضافی دریک زمانی از چرخه دفع می‌شود. اتلاف مکرر باعث ثابت نگه داشتن نسبت جرم بستر سوبسترا یا رشد مایه به بیو مس از چرخه‌به‌چرخه‌ای دیگر می‌شود. پس از تصفیه، فاضلاب می‌تواند به یک متعادل‌ساز جریان یابد. در برخی موارد فاضلاب برای حذف مواد جامد اضافی فیلتر  و سپس ضدعفونی می‌شود. سیستم انتقال مواد جامد ممکن است از یک سیستم تغلیظ‌کننده و یک هاضم هوازی تشکیل شده باشد.

تصفیه فاضلاب به روش SBR چگونه انجام می‌شود؟

در روش SBR نیازی به پمپ‌های لجن فعال برگشتی (RAS) و پمپ‌های لجن اولیه (PS) مانند آن‌هایی که با سیستم‌های لجن فعال معمولی مرتبط هستند، وجود ندارد و فقط یک نوع لجن برای پکیج تصفیه فاضلاب وجود دارد. نیاز به تغلیظ‌کننده‌های ثقلی قبل از هضم، بنا به ویژگی‌های لجن، تعیین می‌شود. این روش تصفیه هنگام پر کردن مخزن از فاضلاب، به‌عنوان یک حوضچه متعادل‌سازی عمل می‌کند و سیستم را قادر می‌سازد تا جریان‌های شدید یا آلاینده‌های بسیار زیاد در جریان را تحمل کند. در بسیاری از سیستم‌های لجن فعال متداول، برای محافظت از سیستم تصفیه بیولوژیکی در برابر جریان شدید، که ممکن است بیو مس یا آلاینده‌های زیادی را بشوید، ممکن است روند تصفیه را برهم بزند و در این صورت متعادل‌سازی جداگانه لازم است. هم‌چنین لازم به‌ذکر است که صاف‌کننده‌های اولیه معمولاً برای کاربردهای فاضلاب شهری قبل از تصفیه SBR مورد نیاز نیستند.

در بیشتر تصفیه‌خانه‌های فاضلاب به روش لجن فعال، از کلاریفایر اولیه قبل از سیستم تصفیه بیولوژیکی استفاده می‌شود. هر چند، اگر کل مواد معلق (TSS) یا اکسیژن خواهی بیوشیمیایی (BOD) بیشتر از ۴۰۰ تا ۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر باشد، تولیدکنندگان تصفیه SBR ممکن است کلاریفایرهای اولیه یا متعادل‌سازها اولیه را توصیه کند.

بنا به پروسه پایی دستی، ممکن است پس از تصفیه فاضلاب متعادل سازی لازم باشد. اگر قبل از فیلتراسیون از متعادل‌سازی استفاده نشده باشد، فیلترها باید اندازه‌ای شوند تا فاضلاب را از تصفیه  SBR دریافت کنند و در نتیجه سطح زیادی برای فیلتراسیون لازم است. اندازه فیلترها برای دریافت و تصفیه این جریان‌های “دسته‌ای” نیست. به همین دلیل از متعادل سازی بین تصفیه SBR و سیستم‌های فیلتراسیون استفاده می‌شود. متعادل‌سازی جداگانه سیستم تصفیه بیولوژیکی به‌طور کلی برای اکثر سیستم‌های لجن فعال معمولی مورد نیاز نیست، زیرا جریان به‌صورت مداوم و ثابت‌تر است.

مزایای روش SBR

• تساوی، شفاف‌سازی اولیه (در بیشتر موارد)، تصفیه بیولوژیکی و شفاف‌سازی ثانویه را می‌توان در یک مخزن رآکتور بدست آورد.
• انعطاف‌پذیری و کنترل عملکرد در آن بالاست.
• برای نصب تصفیه  SBR به حداقل فضای ممکن نیاز داریم.
• صرفه‌جویی در هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه تصفیه SBR با حذف شفاف‌کننده‌ها و سایر تجهیزات.

محدودیت‌های روش SBR

• سطح بالاتری از دانش و مهارت و اطلاعات (در مقایسه با سیستم‌های معمولی)، به‌ویژه برای سیستم‌های بزرگتر مورد نیاز است.
• سطح بالاتری از نگهداری (در مقایسه با سیستم‌های معمولی) همراه با کنترل‌های پیچیده‌تر، سوئیچ‌های خودکار و شیرهای خودکار نیاز است.
• پتانسیل تخلیه لجن شناور یا ته‌نشین شده در مرحله DRAW یا مرحله رطوبت با برخی از تنظیمات وجود دارد.
• بسته شدن احتمالی دستگاه‌های هوادهی در دوره‌های کاری انتخابی که بستگی به سیستم هوادهی مورداستفاده سازنده دارد. شرکت مهندسین مهاب توانسته است این مشکل را به‌صورت کامل برطرف نماید.
• نیاز بالقوه برای متعادل‌سازی پس از تصفیه SBR، بسته به فرایندهای مرحله قبلی وجود دارد.

ضوابط طراحی روش SBR

برای هر طرح تصفیه‌خانه فاضلاب، اولین قدم تعیین خصوصیات تأثیرگذار پیش‌بینی شده جریان فاضلاب ورودی و نیازهای جریان خروجی برای سیستم پیشنهادی است.

پارامترهای مهم در تصفیه‌خانه فاضلاب

این پارامتر های مهم معمولاً شامل جریان طراحی، حداکثر جریان روزانه BOD5 ، TSS ، pH، قلیائی بودن، دمای فاضلاب، نیتروژن کلدال کل (TKN)، نیتروژن آمونیاک (NH3 -N) و فسفر کل (TP) هستند.

برای فاضلاب‌های صنعتی و خانگی، سایر پارامترهای خاص موجود در فاضلاب نیز ممکن است موردنیاز باشد. پارامترهای جریان خروجی تخلیه‌شونده توسط دولت در مجوز سیستم حذف تخلیه آلاینده‌های ملی (NPDES) تعیین می‌شود. پارامترهایی که به طور معمول برای سیستم‌های تصفیه فاضلاب SBR شهری مجاز هستند، دبی جریان، BOD5 ، TSS و میزان کلیفرم موجود هستند. علاوه بر این، بسیاری از کشورها در حال حرکت به سمت نیاز به حذف مواد آلی و مغذی هستند. بنابراین، پارامتر ها و میزان نیتروژن کل ، TKN ، NH3 -N یا TP نیز ممکن است موردنیاز باشد.

ایجاد الزامات پساب ضروری است زیرا بر توالی عملکرد تصفیه فاضلاب SBR تأثیر می‌گذارد. پس از تعیین پارامترهای کلیدی طراحی تصفیه SBR، می‌توان تعداد چرخه‌های تصفیه  SBR در روز، تعداد حوضچه‌ها مورداستفاده در تصفیه SBR، حجم پساب، اندازه راکتور و زمان تخلیه را محاسبه کرد. هم‌چنین اندازه تجهیزات هوادهی و لوله‌کشی مربوطه را می‌توان پس از طراحی تصفیه فاضلاب SBR تعیین و طراحی کرد. سایر اطلاعات خاص برای اندازه‌گیری تجهیزات هوادهی مانند ارتفاع سیستم تصفیه SBR از سطح متوسط ​​دریا، دمای فاضلاب و غلظت کل مواد جامد محلول مورد نیاز است.

عملکرد تصفیه فاضلاب SBR

روش SBR شامل پنج مرحله اساسی است: استراحت، پر کردن، واکنش، ته نشینی و خارج کردن.

در بیشتر این مراحل بیش از یک استراتژی عملیاتی امکان‌پذیر است. برای کاربردهای تصفیه فاضلاب صنعتی، برای تعیین توالی بهینه کار، معمولاً به مطالعات قبلی نیاز است. برای اکثر تأسیسات تصفیه فاضلاب شهری، برای تعیین توالی کار لازم به مطالعات قبلی سیستم نیست زیرا جریان فاضلاب شهری و تغییرات معمولاً قابل پیش‌بینی است و بیشتر طراحان شهرداری از رویکردهای طراحی محافظه‌کارانه پیروی می‌کنند. مرحله استراحت بین دو مرحله Draw و Fill رخ می‌دهد که طی آن پساب تصفیه‌شده خارج و فاضلاب برای تصفیه به سیستم وارد می‌شود. در طول مدت مرحله استراحت بنا به دبی جریان ورودی و استراتژی عملیات سیستم متفاوت است.

در صورت استفاده از زمان‌های خاموشی متغیر، در این مرحله متعادل‌سازی حاصل می‌شود. بنا به استراتژی کار، مخلوط کردن برای تهویه بیو مس و هدر رفتن لجن نیز می‌تواند در مرحله استراحت انجام شود. فاضلاب پساب در مرحله پر شدن به راکتور تصفیه فاضلاب اضافه می‌شود. از سه تغییر برای مرحله Fill استفاده شده است و بسته به استراتژی عملیاتی ممکن است از همه آن‌ها استفاده شود: پر کردن استاتیک، پر کردن مخلوط و پر کردن هوادهی.

در طی پر شدن استاتیک، فاضلاب به بیو مس موجود در تصفیه فاضلاب SBR اضافه می‌شود. پر شدن استاتیک بدون اختلاط یا هوادهی انجام می‌شود، به این معنی که هنگام شروع اختلاط غلظت زیاد بستر وجود خواهد داشت.