تصفیه فاضلاب به روش sbr

روش تصفیه فاضلاب SBR چیست؟ یکی از دستگاه تصفیه پساب صنعتی به صورت هوازی است. همچنین این دستگاه‌ها جز سیستم‌های تصفیه فاضلاب به شیوه لجن فعال هستند. این روش‌ها به دلیل استفاده از شیوه بیولوژیکی کاربرد زیادی در صنایع مختلف دارند. کیفیت آب خروجی در این روش تا حد قابل قبولی بالا است. به گونه‌ای که در برخی مواقع از آن دوباره استفاده می‌شود. لذا خرج این آب‌ها از کارخانه بی خطر است. در این مقاله به معرفی روش تصفیه فاضلاب و پساب صنعتی SBR می‌پردازیم.

قسمت اصلی سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR از یک راکتور ناپیوسته متوالی (SBR) تشکیل شده است. فرآیند این روش نوعی فرآیند لجن فعال است که تمام قسمت‌های تصفیه بیولوژیکی در یک مخزن اتفاق می‌افتد. تفاوت اصلی این فرایند با سایر فرایندهای متداول لجن فعال در عدم استفاده از مخازن جداگانه برای هوادهی و ته‌نشینی است. در ادامه توضیحات مربوط به این روش و همچنین معایب و مزایای تصفیه فاضلاب به روش SBR را می‌توانید مشاهده کنید.

معرفی روش تصفیه فاضلاب صنعتی SBR

روش تصفیه فاضلاب صنعتی SRB و یا همان سیستم پساب راکتور ناپیوسته متوالی یکی از روش‌های هوازی در این رابطه است. این سیستم در گذشته جهت تصفیه فاضلاب و پساب جوامع کوچک مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما مزایای تصفیه فاضلاب به روش SBR در حذف انواع مواد مغذی باعث شده که امروزه برای تصفیه خانه‌های بزرگ (تا حجم حدود ۲۰۰۰۰ متر مکعب در شبانه روز) مورد استفاده قرار گیرد. سیستم SBR را می‏توان نوعی روش لجن فعال دانست که در آن راکتور از فاضلاب پر شده و سپس به تدریج در طی یک سیکل زمانی فاضلاب و مواد ته نشین شده تخلیه می‏گردد.

در واقع در هر دستگاه تصفیه پساب صنایع SBR عملکرد به این صورت است که ته نشینی مواد جامد مایع مخلوط و تخلیه مایع روئی در همان مخزن انجام می‌گیرد؛ بنابراین به حوض ته نشینی نهائی و پمپ برگشت لجن فعال نیازی ندارد. روش‌ها و پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی روش عملکرد خاصی داشته که در ادامه به آن اشاره می‌کنیم.

عملکرد روش تصفیه پساب SBR

عملکرد این روش به این صورت است که بعد از واکنش رآکتورها موارد میکروارگانیسم از طریق ته‌نشین شدن از فاضلاب جدا می‌شوند. این شیوه یکی از روش‌های مهم در جداسازی این موارد به شمار می‌رود. در ادامه مراحل عملکرد در این روش را برای شما آورده‌ایم:

 مرحله ابتدایی یعنی آشغالیگری
 مرحله پرکردن (Fill) مرحله ورود فاضلاب خام به راکتور
 مرحله واکنش (React) مرحله انجام واکنش‌های بیولوژیکی
 مرحله ته نشینی (Settle) مرحله جدا شدن میکروارگانیسم‌ها از پساب تصفیه شده و ته نشینی
 مرحله تخلیه (Draw) مرحله خروج فاضلاب تصفیه شده از راکتور
 مرحله استراحت یا خارج از دسترس (Idle) مرحله بعد از تخلیه و قبل از پر کردن مجدد راکتور
در ادامه هر یک از این مراحل عملکرد سیستم SBR را به طور خلاصه بررسی می‌کنیم:

آشغال گیر

جریان ورودی فاضلاب پیش از ورود به سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR وارد آشغال گیر تعبیه شده می‌گردد. سپس فاضلاب درون SBR و توسط مجموعه‌ای از راکتورهای ناپیوسته تصفیه شده تا به غلظت مورد نیاز خروجی برسد. فاضلاب مازاد و دفعی از SBR به هاضم رفته و در نهایت وارد قسمت استفاده مجدد، دفع یا مدیریت مواد جامد می شود. سپس پساب تصفیه شده وارد واحد گندزدایی می‌گردد.

معمولاً در سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR برای ذخیره مقادیر بالای آب، پیش از واحد گندزدایی یک مخزن متعادل ساز قرار می‌گیرد. در صورتی که این کار صورت نگیرد، استفاده از یک فیلتر بزرگ برای همسان سازی جریان زیاد ورودی به سیستم گندزدایی ضروری خواهد بود. همچنین پکیج‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR غالباً فاقد زلال سازهای اولیه و ثانویه برای ته نشینی هستند.

ورود فاضلاب خام به راکتور

هدف از این مرحله، افزودن سوبستر فاضلاب خام به راکتور است. با انجام این مرحله سطح فاضلاب در راکتور که در انتهای دوره بهره برداری کاهش یافته و به 25 درصد ظرفیت راکتور رسیده، به یکباره به 100 درصد افزایش می‌یابد. چنان‌که این فرایند در رآکتور به صورت زمانی کنترل گردد در این صورت پر شدن راکتور چیزی حدود 25 درصد از سیکل زمانی کامل بهره برداری از رآکتور شامل خواهد شد.

انجام واکنش‌های بیولوژِکی از طریق استفاده از راکتور ها:
هدف از این مرحله، تکمیل واکنش‌هایی برای اجرای مواردی بوده که موجب حذف موارد بیولوژیکی از فاضلاب می‌شود. معمولاً مرحله واکنش 35 درصد از سیکل زمانی کامل بهره برداری از راکتور را شامل می‌گردد.

اهمیت ته نشینی در سیستم‌های SBR

مرحله رسوب یکی از مهم‌ترین مراحل تصفیه در تمامی روش ای هوازی به خصوص سیستم تصفیه فاضلاب SBR است. در این مرحله جداسازی مواد جامد صورت می‌گیرد تا بدین طریق فاضلاب تصفیه شده زلال شده، تخلیه گردد. فرآیند ته نشینی در این سیستم به علت ساکن بودن مواد بهتر از سیستم جریان پیوسته است.

تخلیه:
در سیستم‌های SBR مکانیزم‌های مختلف جهت انجام فرایند خروج فاضلاب وجود دارند. از جمله این مکانیزم‌ها، می‌توان سرریزهای قابل تنظیم و شناور را نام برد. زمان انجام این مرحله بین 5 تا 30 درصد از کل سیکل بهره برداری است.

مرحله نهایی سکون

در این مرحله باید سیستم برای آماده سازی بدون استفاده قرار گیرد. به عبارت دیگر این زمان برای ایجاد شرایط لازم برای رآکتور جهت تکمیل سیکل پر شدن رآکتور اهمیت زیادی دارد.
به طور کلی وظایف این سیستم برای کاهش مواد سمی داخل آب است. در ادامه به توضیح کوتاهی در خصوص این مورد برای شما آورده شده است.

وظایف سیستم تصفیه فاضلاب SBR

یکی از مهم‌ترین وظایف و کاربردهای دستگاه‌های تصفیه فاضلاب SBR کاهش مواد معلق در پساب‌ها است. از طرفی مواد دیگر مانند ازت و فسفر را در این آب‌ها کاهش می‌دهد. همچنین این سیستم تا حد زیادی غلظت مواد آلی قابل اکسیداسیون را پایین می‌آورد. در آخر یکی از مهم‌ترین کاربردهای سیستم‌های SBR و یا همان رآکتور ناپیوسته متوالی در حذف ارگانیسم‌های بیماری زا است. این سیستم به دلایل تأثیرگذاری بالا در عمل تصفیه مزایای بسیاری دارد. در ادامه برای معرفی بیشتر این سیستم به آنها اشاره می‌کنیم.

کاربردهای تصفیه فاضلاب به روش راکتور فعال متوانی یا SBR

به طور کلی کاربرد اصلی پکیج تصفیه فاضلاب صنعتی و … نیاز به بررسی مناطقی و تعداد نفرات دارد در حالت کلی از این پکیج‌ها در صنایع، کارخانجات، تولیدی‌ها، مناطق تفریحی، روستاها و … استفاده می‌گردد.
پکیج تصفیه فاضلاب SBR مناسب مناطقی با فضای کم، استانداردهای بالای (سخت‌گیرانه) تصفیه و جریان کم فاضلاب مانند مناطق تفریحی، مناطق عمرانی، مدارس روستایی، هتل‌ها و … است. این سیستم‌ها همچنین برای تصفیه فاضلاب صنایعی مانند دارو، آبمیوه، لبنیات، کاغذ و فاضلاب‌های شیمیایی کاربردی هستند.

باوجودآنکه سیکل‌های ثابت با مدت زمان مشخص فرایندها برای اغلب مواقع مناسب و کارآمد هستند، اما این موارد می‌بایست به صورت منحصر به فرد و مختص برای هر تصفیه فاضلاب در نظر گرفته شود. SBRها برای مناطقی که نیاز به حداقل استفاده از نیروی انسانی (کمترین میزان حضور نیروی انسانی) و بازه گسترده‌ای از میزان بارگذاری مواد آلی را دارا هستند نیز مناسب هستند.

صنایعی که میزان بارگذاری BOD در آن‌ها بالا است، مانند صنایع شیمیایی و غذایی، می‌توانند از پکیج تصفیه فاضلاب به روش SBR برای تصفیه فاضلاب خود استفاده کنند. این سیستم‌ها همچنین برای نیتریفیکاسیون، دی نیتریفیکاسیون و حذف فسفر نیز مناسب هستند. مهم‌تر از همه آنکه این سیستم برای مناطقی که امکان تغییر استانداردهای زیست محیطی و سخت‌گیرانه‌تر شدن آن‌ها وجود دارد بسیار مناسب هستند، چرا که این سیستم انعطاف پذیر بوده و می‌توان از گزینه‌های متعددی برای تصفیه فاضلاب در آن استفاده نمود. با این حال در صورت نیاز به استفاده از تصفیه تکمیلی در پایین دست SBR، ممکن است برخی مزایای اقتصادی این سیستم کم رنگ گردد.

مزایای و معایب پکیج‌ها و سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR

مزایای روش راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

1. SBRها می‌توانند به طور پیوسته نیتریفیکاسیون، دی نیتریفیکاسیون و حذف فسفر را انجام دهند.
2. بالا بودن میزان انعطاف پذیری در عملکرد.
3. عدم نیاز به استفاده از پمپ انتقال فاضلاب
4. کاهش زیاد مصرف برق
5. قابلیت استفاده در تمامی اقلیم‌ها و مناطق
6. کیفیت بالای پساب خروجی بر اساس استانداردهای سازمان محیط زیست
7. قابلیت استفاده مستقیم جهت آبیاری فضای سبز و موارد مشابه
8. تشخیص هوشمند کم باری و شوک ورودی و مدیریت آن
9. مدولار بودن و قابلیت خارج کردن یک یا چند پکیج از مدار
10. قابلیت کنترل تنش سطوح از درون سیستم امکان بهینه سازی راندمان تصفیه و کنترل میزان حذف نیتروژن، میکروارگانیسم‌های رشته‌ای و ثبات کلی سیستم را فراهم می‌کند.
11. به دلیل آنکه تمام واحدهای فرایند در یک مخزن عمل می‌کنند، نیازی به تنظیم مداوم هوادهی و میزان تخلیه نمی‌باشد.
12. پدیده بالکینگ لجن مشکل ساز نخواهد بود.
13. با استفاده از یک چرخه‌ی غیر هوازی در سیستم می‌توان میزان نیترات و نیتروژن را به مقدار قابل توجهی کاهش داد.
14. نیاز به راهبری و تعمیر و نگهداری در این سیستم‌ها بسیار کم است.
15. در ظرفیت مشابه، سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR نسبت به هوادهی گسترده فضای کمتری را اشغال می‌کنند.
16. می‌توان این سیستم‌ها را از راه دور کنترل نموده و اعمال تغییرات در نحوه‌ی عملکرد آن‌ها ساده است.
17. سیستم این امکان را به شما می‌دهد تا از طریق لجن دفعی (مازاد) اقدام به کنترل خودکار و مثبت غلظت جامدات معلق مایع مخلوط (MLSS) و زمان ماند مواد جامد (SRT) نمایید.

معایب روش راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

• مشکل بودن تنظیم مدت زمان سیکل‌ها برای جوامع کوچک.
• در صورت نیاز به تصفیه بیشتر ممکن است نیاز به استفاده از متعادل ساز جداگانه‌ای باشد.
• دفع لجن باید به صورت منظم و پرتکرار صورت گیرد.
• بالا بودن میزان مصرف انرژی.

ویژگی‌های ساختاری و طراحی SBR

اجزای مهم داخلی این سیستم شامل سیستم هوادهی که خود معمولاً دربرگیرنده‌ی دیفیوزرها و بلوئر است، میکسر شناور، دکان‌تر خروجی، پمپ تخلیه لجن و چندین فلوتر است. تابلو برق نیز معمولاً در نزدیکی اتاق کنترل قرار دارد.

زمانی که میزان دبی مجموعه کمتر از ۱۹۰ مترمکعب در روز است، می‌توان از یک مخزن فلزی از پیش ساخته استفاده نمود. این مخزن به یک حوضچه SBR، یک هاضم هوازی لجن و یک چاه پمپاژ جریان ورودی تقسیم می‌شود. در مواردی که تصفیه خانه به قدری بزرگ باشد که توانایی که تصفیه ۳۸۰ تا ۵۷۰۰ مترمکعب فاضلاب در روز را داشته باشد، معمولاً از مخازن بتنی استفاده می‌گردد.

طراحی سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR می‌تواند تنها بر مبنای حذف BOD کربنی یا حذف توأم BOD کربنی و نیتروژن باشد. می‌توان با به‌کارگیری چند مرحله فرایند غیر هوازی در طول ته نشینی به مقدار مناسبی از نیتریفیکاسیون و حذف کربن نیز دست یافت.

با فراهم نمودن دوره‌های غیر هوازی پس از سیکل‌های هوازی، می‌توان شرایط مناسب برای دی نیتریفیکاسیون و حذف بیولوژیکی فسفر را نیز مهیا نمود. این کار باعث از بین رفتن DO شده و به دنبال آن مصرف نیترات موجود توسط میکروارگانیسم‌ها، باعث حذف نیترات به صورت عنصر نیتروژن آزاد می‌گردد. قرار دادن یک فرایند بی هوازی پس از فرآیند غیرهوازی موجب رشد و افزایش باکتری‌هایی می‌شود که فسفر موجود در فاضلاب را حذف می‌کنند.

بخش زیادی از فسفر در فاز بی هوازی آزاد می‌شود؛ اما فسفر اضافی در خلال سیکل‌های هوازی بعدی وارد توده‌های سلولی می‌گردد. از آنجایی که فسفر به توده‌های سلولی رسوخ نموده است، باید برای حذف کامل آن از تخلیه‌ی سلولی استفاده نمود. برای تصفیه لجن نباید از شرایط و فرایندهای بی هوازی استفاده نمود چرا که ممکن است منجر به آزاد سازی فسفر گردد.

مدت‌زمان عملکرد چرخه‌ی یک سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR با نسبت کم غذا به میکروارگانیسم (F:M) برای یک الگوی متوسط جریان شهری، چیزی در حدود ۴ ساعت (۶ سیکل) در روز است. سیستمی که دارای دو راکتور باشد ۱۲ سیکل در روز و سیستمی که ۴ راکتور داشته باشد ۲۴ سیکل در روز خواهد داشت. میزان توزیع و تعداد سیکل‌های روزانه‌ی سیستم را می‌توان متناسب با استانداردهای مورد نیاز یا الگوی جریان ورودی، تغییر داد.

توالی چرخه‌ها توسط حجم ایجاد شده برای مدیریت جریان ورودی، کنترل می‌گردد. اگر جریان ورودی به طور چشمگیری کمتر از مقدار جریان طراحی شده گردد، تنها بخشی از ظرفیت راکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد و در این حالت می‌توان با کاهش دوره‌های هوادهی از مصرف بیش از حد انرژی و هوادهی اضافی جلوگیری نمود.

اگر مقدار جریان ورودی بسیار بیشتر از حالت شود، سیستم کنترلی مجموعه این افزایش را تشخیص داده و سیکل را به حالت تنظیمات اوج بار جریان خواهد برد. در این شرایط موجب کوتاه شدن هوادهی، ته نشینی و توالی تخلیه‌ها، به حداقل رساندن فرآیند غیرهوازی و ایجاد چرخه‌ی روزانه بیشتر می‌گردد. در نتیجه جریان هیدرولیکی در سیستم گنجانده شده و فاضلاب رقیق شده در زمان کوتاه‌تری پردازش می‌شود که برای افزایش بازدهی فرایندهای ذکر شده می‌توان از PLC استفاده نمود.

استفاده از سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR در مقیاس‌های کوچک می‌تواند موجب بروز مشکلات زیادی در عملکرد، تعمیر و نگهداری و بارگذاری گردد؛ بنابراین به دلیل گسترده بودن بازه‌ی 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 طراحی‌ها معمولاً از نسبت کمتر غذا به میکروارگانیسم (F:M) و زمان ماند هیدرولیکی (HRT) و SRT بیشتری استفاده می‌کنند.

کارایی پکیج‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR

کارایی تصفیه یک پکیج تصفیه فاضلاب SBR به طور چشمگیری تحت تأثیر عملکرد اپراتور است که می‌توان با انجام آموزش‌های لازم اپراتورها را به نیروهای متخصصی تبدیل نمود. عملکرد SBRها قابل اطمینان بوده و در اغلب مواقع با راندمان حذف فرایندهای هوادهی گسترده تطابق دارند.
علاوه بر این، سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR به دلیل بهینه سازی فعالیت‌های میکروبی از طریق تنش غیرهوازی و استفاده بهتر از اکسیژن در سیکل‌ها راندمان حذف BOD کربنی بالاتری نسبت به سایر سیستم‌ها دارا است.

تعمیر و نگهداری پکیج‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR

برای اطمینان از عملکرد مناسب سیستم، تعمیر و نگهداری برای بخش‌های مختلف سیستم باید صورت گیرد. رویه‌های عملیاتی شامل نمونه برداری و نظارت بر مقادیر DO، pH و MLSS است. سایر آنالیزها و نمونه گیری‌ها متناسب با استانداردهای موجود خواهد بود.
تعمیر و نگهداری‌های معمول برای سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR شامل سرویس دوره‌ای بلوئرهای هوادهی (بررسی میزان روغن و تسمه‌های موجود)، بازرسی و سرویس پمپ‌های مستغرق، روغن کاری دکان‌تر و سایر موارد که بنا به نیازهای سیستم و توصیه‌های سازنده مورد نیاز است.

روش کار سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR

سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR شامل دو مخزن واکنش است که به صورت موازی عمل می‌کنند و یا شامل یک مخزن متعادل ساز و یک مخزن واکنش است. نوع مخزن استفاده شده وابسته به خصوصیات جریان فاضلاب ورودی است. تنظیمات و ویژگی‌های این سیستم به گونه‌ای است که در آن امکان ورود جریان به صورت پیوسته وجود دارد؛ اما در آن امکان گندزدایی یا نگهداری لجن هوادهی وجود ندارد.

انواع سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR

سیستم‌های تصفیه فاضلاب به روش SBR انواع مختلفی دارند که از جمله آن‌ها می‌توان به سیستم‌های جریان مداوم/زمانی، سیستم‌های جریان غیرمداوم/زمانی، سیستم‌های حجمی، سیستم‌های چرخه متناوب SBR ای که از هوادهی جت استفاده می‌کند که بسته به نیاز مشتری و ویژگی‌های مورد نیاز طراحی می‌شوند، اشاره نمود.

مهم‌ترین نکته در طراحی و انتخاب نوع سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR ویژگی‌ها و خصوصیات فاضلاب ورودی، نوع نیاز واحد استفاده کننده و کیفیت مورد نیاز خروجی با توجه به قوانین و استانداردهای موجود است. پکیج تصفیه فاضلاب معمولاً برای دبی‌های ۳۷ تا ۷۵۰ مترمکعب در روز کاربرد دارند، اما می‌توان این اعداد را با توجه به نیاز مشتری و متناسب با آن تغییر داد.

جمع بندی

معمولاً در یک چرخه‌ی تصفیه توسط SBR تعداد ۵ مرحله وجود دارد: پر شدن، واکنش، ته نشینی، تخلیه و استراحت. مدت زمان هرکدام از این مراحل توسط PLC تعیین می‌شود (امکان کنترل مداوم و از راه دور سیستم). در مرحله‌ی پر شدن، فاضلاب خام وارد حوضچه‌ها شده و با بیومس ته نشین شده از چرخه قبل، مخلوط می‌گردد. در بعضی موارد در این مرحله هوادهی نیز انجام می‌شود. سپس در مرحله‌ی واکنش، حوضچه هوادهی شده و اکسیداسیون و نیتریفیکاسیون صورت می‌گیرد.

در طول مرحله‌ی ته نشینی، هوادهی و اختلاط متوقف شده و به جامدات اجازه‌ی ته نشینی داده می‌شود. سپس فاضلاب تصفیه شده از حوضچه‌ها وارد مرحله تخلیه می‌گردد. 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 می‌شود. شکل زیر ترتیب عملکرد در یک سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR را نشان می‌دهد.

دفع لجن یکی از مهم‌ترین مراحل فرآیند تصفیه فاضلاب به روش SBR است و به شکل چشمگیری کارآیی سیستم را تحت تاثیر قرار می‌دهد. این فرآیند به عنوان یک مرحله‌ی اصلی در نظر گرفته نمی‌شود چرا که لجن در بازه‌ی زمانی مشخصی از سیکل، از سیستم دفع نمی‌شود. میزان و نرخ این دفع توسط نیازهای عملکردی سیستم تعیین و اندازه گیری می‌گردد. ازآنجاکه هوادهی و ته نشینی هر دو در یک مخزن صورت می‌گیرند، سیستم تصفیه فاضلاب به روش SBR نیازی به استفاده از سیستم RAS ندارد. این امر موجب جلوگیری از هدررفت لجن در طول مرحله‌ی واکنش شده و نیاز به برگشت جریان از زلال ساز به مخزن هوادهی را از بین می‌برد.

سوالات متداول