فرایند رآکتور ناپیوسته متوالی یا SBR یک سیستم تصفیه فاضلاب لجن فعال می‌باشد که برای جریان‌های فاضلاب 20 هزار مترمکعب در روز و کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این فرایند، پکیج در طی سیکل‌های متوالی پر شده، فرایند تصفیه جهت حذف آلاینده‌ها انجام شده و پس از آن تخلیه می‌شود. این طرح تصفیه در مکان‌هایی که از نظر مساحت دارای محدودیت زمین هستند بسیار کاربرد دارد.
به علاوه، زمانبندی چرخه‌های رآکتور SBR متناسب با میزان آلاینده‌های ورودی قابل اصلاح هستند. این ویژگی باعث می‌شود تا طرح تصفیه فاضلاب SBR متناسب با میزان حذف پارامترهای آلاینده خروجی بسیار انعطاف‌پذیر باشد. همچنین فرایند رآکتور SBR در صورت نیاز به تصفیه موثرتر همانند فیلتراسیون، مقرون به صرفه‌تر می‌باشد. در ادامه با ما در «نشاگستر پردیس» همراه باشید تا اطلاعات بیشتری را در این زمینه به شما ارائه دهیم:
برای بهینه شدن طرح تصفیه معمولا از دو یا تعداد بیشتر رآکتور SBR استفاده می‌شود. این امر باعث می‌شود تا جریان فاضلاب قبل از رآکتور به صورت پیوسته باشد و در زمانی که یک رآکتور در حال هوادهی و ته‌نشینی است، رآکتور دیگر در سیکل پر شدن باشد. فرایند SBR به صورت کاملا موفقیت‌آمیزی جهت تصفیه فاضلاب خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است و خیلی خوب با مشخصات ورودی و جریان‌های کم و متوسط سازگار است.
واحدهای فرایندی رآکتور SBR و سیستم لجن فعال متداولCAS کامل با هم مشابه هستند. در گزارش سال 1983 آژانس حفاظت محیط زیست آمریکاEPA به صورت خلاصه گفته شد که رآکتور SBR چیزی جز یک فرایند لجن فعال متداول نیست با این تفاوت که پارامترهای زمان به جای مکان کنترل‌کننده اجرای سیستم هستند. این بدان معنی است که سیکل پر شدن رآکتور و واحدهای متعادل‌سازی، هوادهی و شفاف‌سازی که در یک رآکتور انجام می‌شوند، با استفاده از کنترل زمان پشت سر هم انجام می‌شوند؛ در حالی که در فرایند لجن فعال متداول، تمامی واحدهای گفته شده در بالا در مکان‌های جداگانه ساخته شده و بهره‌برداری می‌شوند.
شرح یک طرح تصفیه فاضلاب با استفاده از رآکتور SBR
طرح شماتیک یک طرح تصفیه فاضلاب با استفاده از رآکتور SBR برای فاضلاب خانگی در شکل زیر نشان داده شده است.
همان‌طور که مشخص است یک واحد جداسازی مواد جامد معلق غیرمحلول شامل آشغال‌گیری یا دانه‌گیری قبل از رآکتور SBR اجرا می‌شود. سپس فاضلاب وارد یک رآکتور نیمه‌پر شده که در طول سیکل‌های قبلی حاوی لجن فعال می‌باشد. در اینجا منظور از لجن فعال، باکتری‌هایی است که وظیفه انجام فرایندهای زیستی را بر عهده دارند. یک رآکتور SBR پر شده رفتاری مشابه سیستم لجن فعال متداول، اما بدون جریان ورودی و خروجی پیوسته، دارد. هوادهی و اختلاط پس از کامل شدن واکنش‌های زیستی متوقف شده، لجن تولید شده ته‌نشین می‌شود، و مواد شناور تصفیه شده حذف می‌شوند.
همچنین لجن فعال اضافی که ته‌نشین شده، در زمان‌های مشخصی در روز از رآکتور SBR تخلیه می‌شود. تخلیه کردن متوالی لجن فعال اضافی باعث ثابت نگه داشتن نسبت مواد آلی ورودی به لجن فعال موجود در رآکتور می‌شود. در سیستم‌های پیوسته این نسبت با استفاده از برگشت لجن از واحد شفاف‌سازی ثانویه به داخل رآکتور هوادهی، ثابت نگه داشته می‌شود. در آخر جهت یکنواخت‌سازی جریان خروجی، می‌توان از یک واحد متعادل‌سازی استفاده کرد. همچنین جهت حذف مواد جامد اضافی و معلق، می‌توان از یک سیستم فیلتراسیون کمک گرفت و برای گندزدایی پساب خروجی از یک واحد کلرزنی و مشابه آن استفاده کرد.
از آنجایی که رآکتور SBR در هنگام پر شدن فاضلاب خود باعث متعادل‌سازی جریان می‌شود، در زمان اوج مصرف و تولید فاضلاب می‌تواند از شوک‌های هیدرولیکی شدید که به سیستم وارد می‌شود، جلوگیری نماید. در حالیکه در روش لجن فعال متداول بایستی یک واحد متعادل‌ساز جداگانه قبل از رآکتور هوادهی تعبیه شود، که خود نسبت به رآکتور SBR هزینه جداگانه‌ای را متحمل می‌کند.
معمولا در طرح تصفیه با فرایند SBR برای فاضلاب‌های خانگی، قبل از رآکتور احتیاجی به واحد شفاف‌سازی اولیه نمی‌باشد. در بیشتر سیستم‌های لجن فعال متداول قبل از واحد هوادهی زیستی حتما یک واحد شفاف‌سازی اولیه قرار می‌دهند. به هر حال ممکن است در شرایطی طراح فرایند رآکتور SBR برای TSS و BOD بالای 400 تا 500 میلی‌گرم بر لیتر، یک واحد شفاف‌سازی اولیه توصیه کند. به همین منظور اطلاعات و داده‌های ورودی فاضلاب باید حتما در زمان تولید آن اندازه‌گیری شوند تا طراح و مشاور فرایند بتواند تصمیم بگیرد که آیا نیازی به واحد شفاف‌سازی اولیه می‌باشد خیر.
مزایای طرح رآکتور SBR
- قرارگیری واحدهای متعادل‌سازی، شفاف‌سازی اولیه، تصفیه زیستی و شفاف‌سازی ثانویه در تنها یک رآکتور SBR.
- انعطاف‌پذیری و کنترل عملیاتی.
- حداقل مساحت مورد نیاز برای ساخت واحدها.
- صرفه‌جویی در هزینه‌های ساخت با حذف زلال‌سازها و سایر تجهیزات.
بازده عملکرد فرایند SBR
اولین قدم در طراحی هر طرح تصفیه فاضلاب تعیین پارامترهای پیش‌بینی شده فاضلاب ورودی و الزامات پساب خروجی که سیستم برای آن برآورد می‌شود، می‌باشد. این پارامترهای ورودی عبارتند از دبی طراحی، حداکثر جریان روزانه، BOD5، TSS،PH ، قلیاییت، دمای فاضلاب،TKN ، نیتروژن آمونیاکی و فسفر. برای هرکدام از فاضلاب‌های خانگی و صنعتی، پارامترهای دیگر طرح ممکن است لازم باشد. وقتی مشخصات ورودی و خروجی سیستم مشخص شد، طرح پیشنهادی برآورد می‌شود و بر اساس آن پارامترهای کلیدی طرح انتخاب می‌شوند.
پس از تعیین پارامترهای کلیدی طراحی، تعداد سیکل‌ها در روز، تعداد رآکتورها، حجم تخلیه، اندازه رآکتور و زمان ماند قابل محاسبه است. در عمل قابلیت حذف پارامترهای آلاینده نظیر BOD5،COD ،TSS ، PO4، NH3-H و … توسط فرایند SBR بیش از 95 درصد غلظت اولیه آن‌ها می‌باشد. مطابق استاندارد غلظت پارامترهای آلایندگی در پساب خروجی طرح تصفیه بایستی از حد مجاز تعیین شده پایین‌تر باشد. برای مثال غلظت آلاینده‌ها جهت تخلیه پساب در آب‌های سطحی، استفاده جهت کشاورزی و آبیاری و تخلیه در چاه جاذب باید مطابق جدول زیر باشد.
| پارامتر آلاینده | تخلیه به آب‌های سطحی
(میلی گرم بر لیتر) |
تخلیه به چاه جاذب
(میلی گرم بر لیتر) |
استفاده جهت کشاورزی و آبیاری (میلی گرم بر لیتر) |
| BOD5 | 50 | 50 | 100 |
| COD | 100 | 100 | 200 |
| TSS | 60 | 60 | 100 |
| NH3-H | 2/5 | 2/5 | – |
| PO4 | 6 | 6 | 6 |
| DO | 2 | 2 | 2 |
| میزان باکتری کلیفرم موجود (در 100 میلی لیتر) | 400 | 400 | 400 |
علاوه بر این، تجهیزات هوادهی، دکانتر و لوله‌های مربوطه می‌توانند برآورد شوند. نمونه‌ای از برآورد ظرفیت و تجهیزات لازم جهت طرح پکیج تصفیه فاضلاب به روش SBR برای یک جامعه آماری 100 نفره با توجه به سرانه تولید فاضلاب بهداشتی در جدول زیر آورده شده است. مهندسین شرکت نشاگسترپردیس برای جمعیت‌های مختلف و انواع فاضلاب بهداشتی، صنعتی و بیمارستانی آماده مشاوره و طراحی و ساخت پکیج تصفیه فاضلاب به روش SBR مطابق با نیاز مشتریان خود و همینطور ارائه مشاوره تلفنی در رابطه با فرآیند تصفیه فاضلاب SBR می باشند.
| مقدار | واحد | پارامتر طراحی شده |
| 100 | نفر | جمعیت |
| 250 | لیتر در روز | سرانه تولید فاضلاب |
| 25 | مترمکعب در روز | دبی فاضلاب |
| 5 | مترمکعب | ظرفیت واحد اولیه زباله‌گیری |
| 2 | راکتور | تعداد واحد هوازی |
| 20 | ساعت | زمان ماند هیدرولیکی |
| 25 | روز | زمان ماند توده بیولوژیکی |
| 14 | ساعت در روز | کل زمان موردنیاز هوادهی |
| 6 | ساعت | زمان هر سیکل SBR |
| 8 | سیکل در روز | تعداد کل سیکل |
| 30 | مترمکعب | ظرفیت کل واحدهای هوازی |
| 5 | مترمکعب | ظرفیت واحد کلرزنی |
| 5 | میلی گرم بر لیتر | دوز کلرزنی |
| 1/2 | مترمکعب در ساعت | پمپ از واحد اولیه به هر سیکل |
| 0/37 | کیلووات | |
| 7 | مترمکعب در ساعت | بلوئر هوادهی سایدچنل |
| 0/2 | کیلووات | |
| 6 | مترمکعب در ساعت | پمپ دکانتر تخلیه واحد هوازی |
| 0/55 | کیلووات | |
| 6 | مترمکعب در ساعت | پمپ لجن‌کش واحد هوازی |
| 0/37 | کیلووات |
تشریح مراحل رآکتور SBR
پرکردن- طی مرحله پرکردن، مایع و ماده غذایی (فاضلاب خام یا پساب خروجی از تصفیه اولیه) به رآکتور اضافه می‌شوند. در این مرحله سطح مایع در رآکتور از 75 درصد ظرفیت در انتهای دوره سکون به 100 درصد افزایش می‌یابد. وقتی از دو حوضچه استفاده می‌شود، مرحله پرکردن ممکن است 50 درصد کل زمان چرخه کامل را به خود اختصاص دهد. در طول مرحله پرکردن، رآکتور ممکن است فقط اختلاط داده شوده و یا علاوه بر اختلاط، هوادهی نیز بشود تا واکنش‌های بیولوژیکی در فاضلاب ورودی تقویت گردد.
واکنش- در طول دوره واکنش میکرو ارگانیزم‌ها در شرایط کنترل شده محیطی مواد آلی را مصرف می‌کنند.
ته نشینی- به جامدات فرصت جدا شدن از مایع تحت شرایط آرام داده می‌شود که منجر به تولید روآب زلال قابل تخلیه به صورت پساب می‌گردد.
تخلیه- در دوره تخلیه، پساب زلال از رآکتور تخلیه می‌شود. مکانیزم‌های متعددی برای تخلیه پساب وجود دارد که متداول‌ترین آن‌ها سرریزهای شناور یا قابل تنظیم هستند.
سکون- در سیستم‌های چند حوضچه‌ای از یک دوره سکون با هدف فراهم آوردن زمان کافی برای پر شدن یک رآکتور قبل از ورود جریان به واحد دیگر استفاده می‌شود. چون سکون یک مرحله ضروری در بهره‌برداری از SBR نیست، گاهی از آن صرف‌نظر می‌شود.
دفع لجن در رآکتور SBR
دفع لجن یکی از مراحل مهم دیگر در بهره‌برداری از SBR است که تاثیر زیادی بر عملکرد آن دارد. دفع لجن جزء پنج مرحله اصلی فرایند نیست، چون برای آن زمان خاصی در چرخه فرایند در نظر گرفته نمی‌شود. مقدار و تناوب دفع لجن همانند یک سیستم لجن فعال متداول دارای جریان پیوسته با توجه به نیازهای عملکردی تعیین می‌شود. در بهره‌برداری از یک رآکتور SBR، دفع لجن معمولا در طول مرحله واکنش انجام می‌شود، تا تخلیه جامدات (شامل ذرات ریز و لخته‌های درشت) یکنواخت باشد.
یک ویژگی منحصر به فرد سیستم فرآیند تصفیه فاضلاب SBR این است که در آن به سیستم بازچرخش لجن فعال نیازی نیست. به دلیل انجام هوادهی و ته‌نشینی در یک رآکتور، در مرحله واکنش هیچ لجنی از رآکتور بیرون نرفته و لذا نیازی به بازچرخش لجن جهت نگهداری جرم سلولی در حد مشخص در حوضچه هوادهی نمی‌باشد. فرایند SBR می‌تواند به گونه‌ای اصلاح شود که به صورت جریان مداوم نیز بهره‌برداری شود.