تصفيه فاضلاب بهداشتی به روش فرآیند رآکتور ناپيوسته متوالی
تصفيه فاضلاب بهداشتی به روش فرآیند رآکتور ناپيوسته متوالی
(Sequencing Batch Reactor (SBR
شکل 1. شماتیکی از فرآیند رآکتور ناپیوسته متوالی (SBR)
تصفيه فاضلاب به روش رآکتور متوالی منقطع يک سيستم لجن فعال است كه همه عمليات متعادل‌سازی، تصفيه بيولوژيكی و زلال‌ساز ثانويه را در يك حوضچه به صورت متوالی انجام می‌دهد. معمولا فاضلاب قبل از ورود به مخزن از يک آشغالگير عبور می‌كند. سپس وارد رآکتور محتوی توده جرمی مانده از دور قبلی می‌شود.
در سيستم‌های لجن فعال متعارف پيوسته، نسبت ماده آلی به ميكروارگانيسم‌ها، با بازگشت لجن از حوض زلال‌ساز تنظيم می‌شود كه مقدار آن به عوامل متعددی از جمله مقدار فاضلاب ورودی و مشخصات مواد در حوضچه ته‌نشينی و ... بستگی دارد. اين سيستم به هنگام ورود فاضلاب به صورت يک سيستم متعادل‌ساز عمل می‌كند كه اين امر به بارگذاری‌ها و ورودی‌های ماكزيمم كه به صورت منقطع وارد سيستم می‌شوند، تعادل مي‌بخشد. يک تفاوت اين سيستم با ساير سيستم‌های بيولوژيكی در اين است كه قبل از آن از زلال‌ساز اوليه استفاده نمی‌شود. مگر آنكه مجموع جامدات معلق درون فاضلاب و یا BOD بیشتر از 500-400 میلی‌گرم در لیتر باشد.
در اين سيستم حداقل دو تانک مورد استفاده است، به گونه‌ای كه همزمان با پرشدن يک تانک، تانک ديگر در مرحله واكنش، ته نشينی جامدات و تخليه پساب خواهد بود. در حوض SBR معمولا 4 کار به صورت متوالی انجام می‌شود كه شامل پرشدن، هوادهی، ته‌نشينی و تخليه است. گاهی يک مرحله ديگر نيز برای تحمل مقادير زياد جريان در نظر می‌گيرند كه به آن سكون می‌گويند. معمولا HRT در محدوده 30-18 ساعت در نظر گرفته می‌شود كه براساس دبی ورودی فاضلاب و حجم تانک متغير است. SBR از هواده‌های جت و یا دیفیوزرهای درشت با میکسرهای مستغرق معمولا جهت هوادهی استفاده می‌شود.
تفاوت اين روش با فرآيند لجن فعال متعارف اين است كه در سيستم SBR فرآیند به شكل سری و جدا جدا در يک تانک مشترک انجام می‌شود كه اين مراحل به ترتيب شامل موارد زير است:
- تغذيه
- هوادهی
- ته‌نشينی
- جداسازی مكانيكی آب از مواد جامد معلق
-سكون
1- مرحله تغذيه:
در اين مرحله فاضلاب خام يا خروجی استخرهای ته‌نشينی اوليه به رآکتور وارد می‌شود. اين مرحله تقريبا يک چهارم زمان يک چرخه كامل در فرآیند SBR را به خود اختصاص می‌دهد.
2- مرحله هوادهی:
اين مرحله تقريبا يک سوم كل زمان چرخه فرآيند را به خود اختصاص می‌دهد، در واقع بخش عمده تصفيه بيولوژيكی فاضلاب در داخل رآکتور، در اين مرحله انجام می‌شود.
3- مرحله ته‌نشينی:
در اين مرحله به دنبال جدا كردن مواد جامد بيولوژيكی از فاضلاب هستند تا بتوانند مايع شفافی را توليد كرده و آماده دفع كنند. اين مرحله معمولا به دليل سكون بالای محتويات داخل رآکتور نسبت به سيستم‌های با جريان پيوسته بسيار بهتر عمل می‌كند.
4- مرحله تخليه:
اين مرحله حدودا 45 دقيقه زمان می‌برد كه تقريبا بين يک بيستم تا يک سوم كل زمان چرخه را به خود اختصاص می‌دهد. همچنین در این مرحله سرريزهای قابل تنظيم يا شناور، آب شفاف قسمت بالايی رآکتور را تخليه می‌كنند.
5- مرحله سكون:
اين مرحله از فرآيند به دليل ضروری نبودن، از مراحل فرآیند SBR قابل حذف است.
در اين فرآيند مقدار و تعداد دفعات تخليه و دفع لجن با توجه به مقدار و كيفيت فاضلاب ورودی به تصفيه‌خانه تعيين می‌شود كه عمل تخليه و دفع لجن معمولا در حين مراحل ته‌نشينی يا سكون انجام می‌شود.
مهمترين ويژگی فرآیند SBR این است که نيازی به برگشت لجن ندارد. چون هر دو مرحله هوادهی و زلال‌ساز در يک رآکتور انجام می‌شود و هيچ لجنی از دست نمی‌رود و نيازی به برگشت لجن نيست.
از مزايای روش SBR می‌توان به موارد زير اشاره نمود:
- كاهش سرمايه‌گذاری اوليه
- كاهش حجم لجن دفعی
- عدم شسته شدن لجن فعال در زمان‌های پيک جريان
- کاهش مصرف انرژی در مقايسه با سيستم‌های لجن فعال
- تحمل بالا در مقابل شوک‌های هيدروليكی و آلی
- دستيابی به راندمان بسيار بالا
- انجام كل عمليات تصفيه در يک رآکتور
- عدم نياز به برگشت لجن
- آسانی توسعه و افزايش ظرفيت آن
- سادگی فرآیند و عدم نیاز زلال‌ساز نهايی و پمپاژ لجن برگشتی
و همچنين با توجه به فشردگی تأسيسات و قابليت انعطاف در بهره‌برداری، حذف مواد مغذی را می‌توان با تغييرات بهره‌برداری انجام داد. علاوه بر این این فرآیند در اندازه‌های مختلف طرح تصفيه‌خانه کاربردی است.
از معايب اين فرآیند می‌توان به موارد زير اشاره كرد:
- کنترل فرآيند خيلی پيچيده است.
- جريان‌های ناگهانی زياد، می‌تواند بهره‌برداری را مختل كند، مگر اينكه در طراحی محاسبه شده باشد.
- در تخليه منقطع ممكن است نياز به يكنواخت‌سازی قبل از فيلتراسيون و گندزدايی باشد.
- نياز به مهارت بيشتر در نگهداری ابزارات، تجهيزات پايش و شيرهای خودكار وجود دارد.
- بعضی از طرح‌ها از تجهيزات هوادهی با بازدهی كم استفاده می‌كنند.
جدول 1. پارامترهای هیدرولیکی طراحی فرآیند SBR
| نوع رژیم جریان | - | از نوع منقطع |
| زمان ماند جامدات | روز | 10-30 |
| نسبت F/M | kg BOD5/ kg MLVSS.d | 0/04-0/1 |
| بارگذاری حجمی | Kg BOD/m³.d | 0/1-0/3 |
| غلظت جامدات معلق مخلوط در مايع (MLSS) | mg/L | 15000-2000 |
| زمان ماند هیدرولیکی | ساعت | 40-15 |
| درصد برگشت لجن | درصد | 100-25 |