فرایند تصفیه فاضلاب به روش SBR

تصفیه فاضلاب به روش SBR یا Sequencing Batch Reactor به بهبود کیفیت فاضلاب با راکتور ناپیوسته متوالی می باشد. این سیستم یک انواع فرآیند تصفیه فاضلاب است که در شرایط هوازی تصفیه را انجام داده و قلب آن را یک راکتور ناپیوسته متوالی (SBR) تشکیل می دهد. این فرآیند به نوعی فرآیند لجن فعال بوده که تمام فازهای تصفیه بیولوژیکی آن در یک مخزن انجام می پذیرد. این سیستم با سایر فرآیند های لجن فعال یک تفاوت اصلی دارد که آن عدم نیاز به مخازن جداگانه برای هوادهی و ته‌نشینی می باشد. در ادامه روش تصفیه فاضلاب sbr، مراحل تصفیه و کاربرد آن بررسی خواهد شد.

فرآیند تصفیه فاضلاب به روش SBR چیست؟

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

پکیج 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) اشاره کرد و با توجه به ویژگی‌های مورد نیاز فاضلاب خروجی طراحی می شوند.

طراحی پکیج تصفیه فاضلاب به روش SBR

مهم ترین نکته در طراحی و انتخاب نوع سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR توجه به ویژگی و خصوصیات فاضلاب ورودی، نوع نیاز واحد استفاده کننده و کیفیت مورد نیاز خروجی با توجه به قوانین و استانداردهای موجود است. پکیج های تصفیه فاضلاب به روش SBR معمولاً برای دبی های 37 تا 750 مترمکعب در روز استفاده می شوند، اما می توان این اعداد را با توجه به نیاز مصرف کننده و متناسب با آن تغییر داد.

در روش تصفیه فاضلاب SBR، اکسیژن به منظور کاهش BOD و COD به درون مخزن ها تزریق می شود تا فاضلاب برای تخلیه به منابع آبی و یا استفاده مجدد مناسب باشد. این فرایند حداقل شامل دو مخزن مجزا با یک ورودی است تا بتوان جریان را در زمان مشخص بین هر مخزن منتقل کرد.

همانطور که در شکل بالا مشاهده می کنید، جریان ورودی فاضلاب قبل از ورود به سیستم وارد آشغال گیر می شود. سپس فاضلاب درون SBR و بوسیله مجموعه ای از راکتورهای ناپیوسته تصفیه شده تا به غلظت مورد نیاز خروجی برسد. فاضلاب مازاد و دفعی از SBR به هاضم رفته و در انتها وارد قسمت استفاده مجدد، دفع یا مدیریت مواد جامد می شود. سپس پساب تصفیه شده وارد واحد گندزدایی می گردد.

معمولاً در سیستم های تصفیه فاضلاب به روش SBR برای ذخیره مقادیر بالای آب، پیش از واحد گندزدایی از یک مخزن متعادل ساز استفاده می شود. در صورتی که این کار انجام نپذیرد، 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 معمولا فاقد زلال سازهای اولیه و ثانویه برای ته نشینی می باشند.

مراحل و عملکرد فرایند تصفیه فاضلاب به روش SBR

مبنای تصفیه به روش SBR پر شدن و تخلیه است. هر مخزن در این روش پس از پر شدن به عنوان یک مخزن تصفیه عمل می کند و پس از پایان زمان تصفیه پیش بینی شده، پساب اجازه خروج پیدا کرده و مخزن تخلیه می شود. روش های پرکردن مخزن و تصفیه با توجه به نوع هوادهی و اختلاط در هر تصفیه خانه متفاوت است. دفع لجن در مراحل پایانی تصفیه، مرحله ته نشینی و یا مرحله استراحت اتفاق می افتد.

عموما در یک چرخه تصفیه فاضلاب توسط سیستم SBR پنج مرحله وجود دارد: پر شدن (Fill)، واکنش (React)، ته نشینی (Settle)، تخلیه (Draw) و استراحت (Idle).

مدت زمان هرکدام از این مراحل توسط تابلو برق PLC مشخص می شود. در مرحله ی پر شدن، فاضلاب خام وارد حوضچه ها شده و با بایومس ته نشین شده از چرخه قبل، ترکیب می گردد. در بعضی موارد در این مرحله هوادهی نیز صورت می گیرد. سپس در مرحله ی واکنش، حوضچه هوادهی شده و اکسیداسیون و نیتریفیکاسیون انجام می شود.

طی مرحله ته نشینی، هوادهی و اختلاط متوقف شده و به جامدات اجازه ته نشینی داده می شود. سپس فاضلاب تصفیه شده از حوضچه ها وارد مرحله تخلیه می شود. 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 گردد. شکل زیر ترتیب عملکرد در یک سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR را نشان می دهد.

پر کردن مخزن و آشغال گیری

فاضلاب ورودی معمولا فاضلاب خام آشغال گیری شده توسط آشغالگیر و دانه گیری شده است که توسط جاذبه و یا پمپ به مخزن وارد می شود. حجم فاضلاب ورودی بر اساس فاکتور های مختلفی مانند بار محاسبه شده، زمان ماند و زمان ته نشینی پیش بینی شده محاسبه می شود. زمان پر شدن مخزن ها به حجم هر مخزن، تعداد مخازن و دبی ورودی فاضلاب بستگی دارد.

تصفیه بیولوژیکی

واکنش های بیولوژیکی که از ابتدای پر شدن مخزن شروع می شوند در این مرحله کامل می شود. البته در مرحله پر شدن مخزن شرایطی مانند اکسیژن محلول پایین و اکسیژن محلول بالا ممکن است مورد نیاز باشد. سیستم های هوادهی مختلفی مانند دیفیوزر، هوادهی مکانیکی و یا با جت را می توان در مخازن به کار برد. با این حال سیستم هوا دهی ایده آل باید بتواند شدت اختلاط مختلف از صفر تا اختلاط کامل را فراهم کند. سطح پساب در طول تصفیه باید در بالاترین حد خود باقی بماند بنابراین دفع لجن روشی مناسب برای کنترل سن لجن است. دفع لجن در این مرحله، موجب کاهش حجم لجن و کاهش حجم جامدات محلول می شود.

ته نشینی و حذف جامدات

در راکتور های متوالی، حذف جامدات در حالت سکون (بدون ورود و خروج فاضلاب) رخ می دهد. این مقدار ممکن است حجمی معادل ده برابر ته نشینی ثانویه در روش های رایج لجن فعال باشد. این مزیت مهم در زلال سازی به این دلیل است که کل مخزن در مرحله ته نشینی به عنوان زلال ساز عمل می کند. با توجه به اینکه همه زیست توده در مخزن باقی می ماند نیازی به سخت افزار هایی که در فرایند های رایج لجن فعال مورد استفاده قرار می گیرد نیست.

تخلیه پساب از پکیج تصفیه فاضلاب sbr

تخلیه پساب ممکن است به روش های مختلف صورت پذیرد. از لوله های از پیش تعبیه شده به همراه شیر تخلیه و پمپ، سر ریز های مختلف در سطح پساب برای تخلیه پساب استفاده می شود. بدون توجه به روش مورد استفاده برای تخلیه باید توجه داشت که مواد شناور همراه با پساب خارج نشوند. زمان تخلیه معمولا از پنج تا سی درصد کل چرخه مخزن تعیین می شود. زمان تخلیه نباید خیلی طولانی شود زیرا ممکن است باعث شناور شدن لجن ها و خروج آن با پساب شود.

مدت استراحت و دفع لجن ته نشینی

زمان بین تخلیه و پر شدن مجدد زمان استراحت مخزن است. برخلاف نام این مرحله، مرحله استراحت زمان مناسبی برای دفع لجن ته نشین شده است. دفع لجن هر دو یا سه ماه صورت می گیرد. افزایش دفعات تخلیه در صورت امکان توصیه می شود چرا که باعث بالا بردن بازده تصفیه و ته نشینی لجن می شود.

روش تصفیه SBR قابلیت انعطاف بیشتری نسبت به تنظیم زمان تصفیه، بازده تصفیه و غلظت ورودی آلاینده در مقایسه با روش های معمول لجن فعال دارد. به عنوان مثال علاوه بر کنترل سن لجن و غلظت جامدات محلول که در فرایند های رایج صورت می پذیرد، این روش قادر است تا مدت زمان هر چرخه، مدت زمان هر مرحله، الگوی اکسیژن محلول ورودی در بالا و پایین آب را کنترل کند.

تجهیزات فرایند تصفیه SBR

همانند سیستم های رایج، آشغال گیر و دانه گیر به عنوان پیش تصفیه در این روش مورد استفاده قرار می گیرد. مخزن ها به شکل مربع و یا مستطیل طراحی می شوند و از جنس پلی اتیلن و یا فلزی باشند. لجن باقی مانده را می توان با فرایند های هوازی یا بی هوازی تصفیه کرد و همچنین قبل از دفع آن را تغلیظ و آبگیری نمود. مهم ترین تجهیزات تصفیه فاضلاب به روش SBR شامل موارد زیر می باشد.

• مخزن تصفیه
• فرایند دفع لجن
• تجهیزات هوادهی
• خروجی پساب
• تجهیزات کنترل فرایند

استفاده از بلوئر و دیفیوزر هوادهی در روش SBR

در این روش از بلوئر برای هوادهی استفاده می شود و معمولا از دیفیوزر ها و یا جت برای انتقال هوا به درون فاضلاب استفاده می شود. از جت ها بیشتر در تصفیه فاضلاب صنعتی استفاده می شود. همچنین برای تصفیه غیر هوازی برای حذف مواد مغذی نیز می توان از جت استفاده کرد. اما به طور کلی از دیفیوزر های حباب ریز به طور گسترده در این روش استفاده می شود. هوادهی در مراحل مختلف از جمله پر کردن و تصفیه می تواند صورت پذیرد.

خصوصیات بنیادی و طراحی سیستم 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 می شود. تابلو برق نیز معمولاً در نزدیکی اتاق کنترل قرار می گیرد.

انتخاب نوع مخزن تصفیه فاضلاب

زمانی که میزان دبی سیستم کمتر از 190 مترمکعب در روز باشد، می توان از یک مخزن فلزی پیش ساخته استفاده نمود. این مخزن به یک حوضچه SBR، یک هاضم هوازی لجن و یک چاه پمپاژ جریان ورودی تقسیم می گردد. در مواردی که تصفیه خانه به قدری بزرگ باشد که ظرفیت آن 380 تا 5700 مترمکعب فاضلاب در روز باشد، معمولاً از مخازن بتنی استفاده می کنند.

مبانی تصفیه فاضلاب به روش sbr

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

با فراهم نمودن بخش های غیر هوازی پس از سیکل های هوازی، می توان شرایط مناسب برای دی‌نیتریفیکاسیون و حذف بیولوژیکی فسفر را نیز فراهم 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.

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

مدت زمان چرخه سیستم SBR

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 حدود 4 ساعت (6سیکل) در روز می باشد. سیستمی که دارای دو راکتور باشد 12 سیکل در روز و سیستمی که 4 راکتور داشته باشد 24 سیکل در روز خواهد داشت. میزان توزیع و تعداد سیکل های روزانه سیستم را می توان متناسب با استانداردهای مورد نیاز یا الگوی جریان ورودی، تغییر داد.

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

استفاده از سیستم کنترلی PLC

اگر مقدار جریان ورودی بسیار بیشتر از حالت طراحی شود، سیستم کنترلی، سیکل را به حالت تنظیمات اوج بار جریان خواهد برد. در این شرایط به علت کوتاه شدن هوادهی، ته نشینی و توالی تخلیه‌ها، فرآیند غیرهوازی و ایجاد چرخه ی روزانه به حداقل می رسد. 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 کرد.

انتخاب سیستم SBR

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 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.

لجن حاصل از تصفیه فاضلاب به روش SBR

همان طور که ذکر شد بخشی از لجن که لجن مازاد نام دارد از سیستم دفع می شود و بخشی دیگر برای استفاده در مرحله بعد در کف مخزن باقی می ماند.

با نگه داشتن و تنظیم نسبت ماده آلی به توده جرمی در هر سیکل میزان لجن اضافی که باید دفع شود تعیین می‌گردد.

در سیستم‌های لجن فعال متعارف پیوسته، نسبت ماده آلی به توده جرمی (نسبت F/M) با بازگشت لجن از مخزن ته نشینی تنظیم می‌ گردد. میزان آن وابسته به میزان فاضلاب ورودی و مشخصات و غلظت مواد در حوضچه ته نشینی و عوامل دیگر می‌ باشد.

لجن مازاد، بعد از خروج از سیستم، جهت تصفیه و بی خطر سازی وارد یکی از فرآیندهای دفع لجن می گردد.

مزایای پکیج تصفیه فاضلاب به روش SBR

• از آن جاییکه در این روش فرایند های متعادل سازی، هوادهی و زلال سازی در یک مخزن صورت می پذیرد. بنابراین برای هر فرایند به مخزن جداگانه نیاز ندارد و منابع مکانیکی و دستی را کاهش داده و نیاز به نیروی انسانی را کم می کند.
• بازدهی بالا: قابلیت حذف نیتروژن و فسفر را دارد. آلاینده هایی مانند آمونیاک و فسفات به ترتیب 96 و 88 درصد در این روش کاهش می یابد.
• هزینه تعمیرات و نگهداری آن بسیار کم است.
• مقرون به صرفه بودن: این روش نسبت به بیشتر فرایند های بیولوژیکی ارزان تر است
• مصرف انرژی: مصرف انرژی در روش SBR نسبت به سایر فرآیند ها کمتر است.
• نگهداری هواده ها : هیچ قسمت متحرکی از اجزای الکتریکی هوادهی در داخل خود مخزن وجود ندارد. این امر هزینه های تعمیر و نگهداری و تعویض را کاهش می دهد و باعث می شود عملیات کارآمدتر انجام شود.

کاربرد راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

• تصفیه فاضلاب در مناطقی با محدودیت زمین، قوانین سخت گیرانه محیط زیستی و شدت جریان های پایین فاضلاب
• تصفیه فاضلاب در شدت جریان های ۵ میلیون گالن در روز یا کمتر
• کاربرد در سایت هایی با محدوده گسترده ای از شدت جریان ورودی و بار آلی بالا که به حداقل اپراتور نیاز دارند.
• کاربرد در تجهیزاتی که نیازمند نیتریفیکاسیون، دی نیتریفیکاسیون و حذف فسفر هستند.
• پارک ها و مجتمع های مسکونی
• کمپ ها و سایت های ساختمانی و کارگری
• مدارس و مراکز آموزشی در حومه شهرها و روستاها
• تصفیه فاضلاب هتل و مجتمع های مسافری
• صنایع داروسازی، آبمیوه سازی، لبنیات، کاغذ و نیشکر و زائدات شیمیایی
• پکیج تصفیه فاضلاب مجتمع مسکونی
• کمپ ها، کارگاه های ساخت و ساز
• مدارس و مراکز آموزشی
• تصفیه فاضلاب صنایع لبنی، غذایی، کاغذ سازی و غیره.

راندمان تصفیه فاضلاب به روش SBR

راندمان تصفیه یک سیستم SBR به طور موثری تحت تاثیر عملکرد اپراتور می‌باشد. می توان با انجام آموزش های لازم اپراتورها را به نیروهای متخصصی تبدیل نمود. عملکرد پکیج های SBR قابل اطمینان بوده و در اغلب مواقع با راندمان حذف فرآیندهای هوادهی گسترده مطابقت دارند.

علاوه بر این، سیستم های تصفیه فاضلاب به روش SBR به دلیل بهینه سازی فعالیت های میکروبی از طریق تنش غیرهوازی و استفاده بهتر از اکسیژن در سیکل ها، راندمان حذف BOD کربنی بالاتری نسبت به سایر سیستم ها دارا می باشند.

معایب پکیج تصفیه فاضلاب به روش SBR

• سخت بودن تنظیم مدت زمان سیکل ها برای جوامع کوچک.
• در صورت نیاز به تصفیه بیشتر ممکن است نیازمند استفاده از متعادل ساز بصورت جداگانه باشیم.
• دفع لجن باید به صورت منظم و پرتکرار صورت گیرد.
• بالا بودن میزان مصرف انرژی.
• پیچیدگی مکانیکی از نظر زمان بندی و کنترل پساب
• تعمیر و نگهداری پیچیده تر به دلیل استفاده از سوئیچ های خودکار و شیرهای خودکار
• امکان تخلیه لجن شناور یا ته نشین نشده با پساب

تعمیر و نگهداری

برای اطمینان از عملکرد مناسب سیستم، تعمیر و نگهداری مناسبی برای بخش های مختلف سیستم باید صورت پذیرد. اقدام های عملیاتی شامل نمونه برداری و نظارت بر مقادیر DO، pH و MLSS می‌باشد. سایر آنالیزها و نمونه گیری ها متناسب با استانداردهای موجود خواهد بود.

تعمیر و نگهداری های معمول برای سیستم های تصفیه فاضلاب SBR شامل سرویس دوره ای بلوئرهای هوادهی (بررسی میزان روغن و تسمه های موجود)، بازرسی و سرویس پمپ های مستغرق، روغن کاری دکانتر و سایر موارد که بنا به نیازهای سیستم و توصیه های سازنده مورد نیاز است.

ساخت پکیج تصفیه فاضلاب به روش SBR

برای سفارش ساخت پکیج تصفیه فاضلاب به روش SBR در ظرفیت و ابعاد اختصاصی می توانید از خدمات آبسازه استفاده کنید. این سیستم ها بعد از آنالیز دقیق فاضلاب و مقدار دبی آن طراحی با رعایت استانداردها انجام شده و با بهترین متریال باکیفیت تولید میشوند. جهت کسب الطاعات بیشتر می توانید با کارشناسان فروش آبسازه تماس بگیرید.