تصفیه فاضلاب به روش S B R (روش منقطع)

تصفیه فاضلاب به روش راکتور متوالی منقطع (SBR) یک سیستم لجن فعال پر و خالی شونده برای تصفیه فاضلاب می‌باشد. در این سیستم تصفیه فاضلاب ،‌ فاضلاب جهت تصفیه به یک راکتور منقطع واحد منتقل می‌گردد تا اجزای نامطلوب آن حذف گردد و سپس فاضلاب تخلیه می‌گردد. متعادل سازی، هوادهی و زلال‌ سازی همگی می‌تواند با بکارگیری یک واحد راکتور منقطع حاصل شوند. جهت بهینه‌سازی عملکرد سیستم دو یا چند راکتور منقطع در توالی عملکردها تعبیه می‌گردد. سیستمهای SBR به طور موفقیت‌آمیزی برای تصفیه فاضلابهای شهری و صنعتی به کار رفته‌اند. این روشها در تصفیه فاضلابهای با جریان متناوب و یا جریان کم نقش منحصر به فردی دارند.

بر خلاف آنچه تصور می‌شود،‌ فرآیندهای منقطع پر و خالی نظیر SBR روشی نیست که در مقطع فعلی پیشرفت نموده باشد. بین سالهای ۱۹۱۴ الی ۱۹۲۰ سیستمهای مختلف پر و خالی در حال کار بودند. علاقه‌مندی به سیستمهای SBR در اواخر دهه ۱۹۵۰ و اوایل دهه ۱۹۶۰ مجدداً رونق گرفت که علت آن پیشرفت دستگاه‌ها و تکنولوژیهای جدید بود. پیشرفت در تجهیزات هوادهی و سیستمهای کنترل به سیستم SBR اجازه داد تا به طور موفقیت‌آمیزی با سیستم لجن فعال متعارف رقابت نماید.

فرآیند واحد تصفیه فاضلاب SBR و لجن فعال متعارف هر دو به یک صورت می‌باشد. گزارش سال ۱۹۸۳ آژانس محیط زیست آمریکا این واقعیت را با جمله زیر بیان داشت:

سیستم تصفیه فاضلاب  SBR با سیستم لجن فعال متعارف اختلافی ندارد جز آنکه این سیستم به جای آنکه با فضا عمل نماید، با زمان عمل می‌نماید.

تفاوت بین دو تکنولوژی در این است که سیستم  تصفیه فاضلاب SBR با یک کنترل توالی زمان، عملیات متعادل‌سازی، تصفیه بیولوژیکی و زلال‌سازی ثانویه را در یک حوضچه انجام می‌دهد. این مدل از راکتورها، عملاً زلال‌سازی اولیه را نیز در خود شامل می‌شوند.

در یک سیستم لجن فعال متعارف، فرآیندهای فوق هر یک بایستی در مخزنی جداگانه صورت پذیرند.

یک روش اصلاح شده تصفیه فاضلاب  SBR سیستم هوادهی ممتد سیکل تناوبی (ICEAS) می‌باشد. در سیستم ICEAS ، فاضلاب ورودی به طور یکنواخت وارد راکتور می‌گردد. در حقیقت این فرآیند در مقایسه با سیستمهای SBR متعارف، یک سیستم منقطع حقیقی نمی‌باشد.

ساختار طراحی سیستمهای تصفیه فاضلاب  SBR و ICEAS از جهات دیگر بسیار شبیه به یکدیگر می‌باشد.

شرح یک تصفیه‌خانه که با سیستم تصفیه فاضلاب به روش  SBR عمل می‌نماید:

معمولاً فاضلاب ورودی قبل از اینکه وارد مخزن SBR بگردد از یک آشغالگیر و دانه‌گیر عبور می‌نماید. سپس فاضلاب وارد یک راکتور نیمه پر می‌گردد که شامل توده جرمی باقیمانده از سیکل قبلی می‌گردد. هنگامیکه راکتور پر می‌باشد،‌ مشابه یک سیستم لجن فعال متعارف عمل می‌نماید اما بدون یک جریان پیوسته ورودی یا خروجی، هنگامیکه توده جرمی ته‌نشین می‌گردد و مواد آلی فاضلاب توسط میکرو ارگانیسم‌ها مصرف می‌شود،‌ زمانی است که واکنش‌های بیولوژیکی کامل گشته‌اند و دیگر نیازی به هوادهی و اختلاط نمی‌باشد. توده جرمی اضافی در هر زمان در طول سیکل به دور ریخته می‌شود. با نگهداشتن و تنظیم نسبت ماده آلی به توده جرمی در هر سیکل میزان لجن دفعی مازاد مشخص می‌گردد. در سیستمهای لجن فعال متعارف پیوسته، نسبت ماده آلی به توده جرمی با بازگشت لجن از مخزن ته‌نشینی تنظیم می‌گردد که میزان آن وابسته به میزان فاضلاب ورودی و مشخصات و غلظت مواد در حوضچه ته‌نشینی و عوامل دیگر می‌باشد. پس از واحد SBR، توده فاضلاب وارد یک مخزن متعادلسازی می‌گردد تا جهت فرآیندهای بعدی بتوانیم با نرخ جریان ثابتی فاضلاب را وارد سیستم نماییم. در برخی حالات، فاضلاب جهت حذف جامدات اضافی از فیلتر عبور داده می‌شود و سپس ضد عفونی می‌گردد.

در سیستمهای تصفیه فاضلاب  SBR به پمپهای بازگشت لجن فعال و پمپهای لجن اولیه که در سیستمهای لجن فعال متعارف نیاز است، احتیاجی نمی‌باشد. در سیستم SBR معمولاً تنها یک لجن برای دفع وجود دارد. لزوم وجود تغلیظ‌کننده‌های ثقلی قبل از هاضم‌ها بسته به خصوصیات لجن، در هر مورد فاضلاب بایستی بررسی گردد.

یک سیستم SBR به هنگام ورود فاضلاب به داخل آن به عنوان یک سیستم متعادل‌ساز عمل می‌نماید که این امر سیستم را قادر می‌سازد تا بارگذاریها و نیز ورودیهای ماکزیمم را که به صورت منقطع وارد می‌شوند،‌ متعادل نماید. در بسیاری از سیستم‌های لجن فعال متعارف، جهت حفاظت سسیتم بیولوژیکی از جریان ماکزیمم که ممکن است باعث شستن و خارج کردن توده جرمی گردد و یا حفاظت سیستم بیولوژیکی از ماکزیمم بارگذاری که ممکن است فرآیند تصفیه را دچار مشکل نماید از یک مخزن متعادلسازی جداگانه استفاده می‌گردد.

همچنین بایستی توجه گردد که زلال‌ساز اولیه جهت تصفیه فاضلابهای شهری قبل از واحد SBR معمولاً مورد نیاز نمی‌باشد. در تمام تصفیه‌خانه‌های لجن فعال متعارف، زلال‌سازهای اولیه قبل از سیستمهای بیولوژیکی به کار گرفته می‌شوند. هر چند که توسط سازندگان سیستمهای SBR پیشنهاد می‌گردد که هر گاه مجموع جامدات معلق T.S.S و یا میزان اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی (BOD) بیشتر از ۴۰۰ الی ۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر باشد از زلال‌سازهای اولیه استفاده گردد. جهت طراحی بهتر است که از اطلاعات ذخیره شده از پروژه‌های مختلف و نیز اطلاعات سازندگان استفاده گردد و سپس حوضچه زلال‌سازی اولیه و متعادل‌سازی برای سیستم‌های SBR در فاضلابهای شهری و صنعتی تعبیه گردد.

متعادل‌سازی بسته به آنکه فرآیند پس از SBR چه باشد، ممکن است لازم شود. در صورتیکه قبل از فیلتر نمودن فاضلاب از مخزن متعادل‌سازی استفاده نگردد. بایستی فیلتر را طوری طراحی نمود تا قابلیت تحمل و تصفیه فاضلاب عمده خارج شده از سیستم SBR را داشته باشد. طراحی فیلتر به نحوی که سطح بستر آن قابلیت تحمل ورود فاضلاب منقطع ماکزیمم را داشته باشد گاهاً امکانپذیر و اقتصادی نمی‌باشد و لذا بهتر است تا از یک متعادل‌ساز استفاده گردد. متعادل‌ساز جداگانه در سیستمهای لجن فعال متعارف معمولاً به کار گرفته نمی‌شود چرا که جریان خروجی معمولاً به صورت پیوسته و ثابت می‌باشد.