راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

عناوین

پکیج های تصفیه فاضلاب بهداشتی به صورت دستگاه هایی جهت تصفیه فاضلاب با قابلیت نصب در فضاهای کوچک ساخته می شوند. طبق نظر تولید کنندگان، پکیج های تصفیه فاضلاب می توانند برای تصفیه جریان ها با دبی ۰.۰۰۲ MGD یا به اندازه ۰.۵ MGD به صورت پیش ساخته طراحی شوند، گرچه این دستگاه ها معمولاً با دبی ۰.۰۱ و ۰.۲۵ MGD طراحی می گردند.(Metcalf and Eddy,1991). متداول ترین انواع پکیج های تصفیه فاضلاب شامل هوادهی گسترده، راکتور ناپیوسته متوالی، نهرهای اکسیداسیون، پکیج تثبیت تماس، راکتور تماس بیولوژیکی چرخان و فرآیندهای فیزیکی / شیمیایی (متکلف و ادی ،۱۹۹۱).

راکتورهای ناپیوسته متوالی

یک راکتور ناپیوسته متوالی (SBR) حاصل از تغییراتی در فرآیند لجن فعال است. در این فرآیند تمام مراحل تصفیه بیولوژیکی در یک مخزن واحد اتفاق می افتند. این امر از نظر متعارف در مقایسه با فرآیند لجن فعال در این تفاوت است که SBR ها به مخازن جداگانه ای برای هوادهی و ته نشینی نیاز ندارند (Kappe ،۱۹۹۹).

سیستم های SBR دارای دو یا چند مخزن راکتور هستند که به صورت نوبتی کار می کنند و یا یک مخزن ته نشینی و یک رآکتورتماس. نوع مخزن مورد استفاده بستگی به ویژگی های جریان آب فاضلاب دارد (به عنوان مثال تغییرات جریان زیاد یا کم).

انواع مختلفی از سیستم های SBR وجود دارد، از جمله آن ها تأثیر مداوم بر زمان / مبتنی بر زمان، عدم تأثیر مداوم بر جریان / زمان، مبتنی بر حجم، یک سیستم چرخه متناوب (یک SBR که از هوادهی جتی استفاده می کند)، و مدل های مختلف دیگر بر اساس طراحی های مختلف سازنده متفاوت است.

نوع SBR مورد استفاده بستگی به ویژگی های سایت و فاضلاب و همچنین نیازهای سطح منطقه برای نصب واحد دارد. پکیج های تصفیه فاضلاب SBR به صورت خاص برای تصفیه دبی فاضلاب بین ۰.۰۱ و ۰.۲ MGD تولید می شوند. اگرچه دبی جریان می تواند براساس طراحی تولید کننده پکیج های تصفیه فاضلاب متفاوت باشد.

همانطور که در شکل زیر مشاهده می شود، جریان تأثیرگذار ابتدا یک فرآیند آشغالگیری را قبل از ورود به SBR طی می کند. پس از آن فاضلاب  در یک سری مراحل مختلف دسته ای در SBR تصفیه می شود تا به استاندارد مطلوب پساب برسد. لجن حاصل از SBR به هاضم منتقل می شود و در نهایت به مواد جامد، مواد دفعی یا استفاده مجدد از مواد جامد می رسد. پساب تصفیه شده به سمت واحد ضد عفونی حرکت می کند. مخزن متعادلساز معمولاً قبل از واحد ضدعفونی کننده در SBR های به منظور ذخیره حجم زیاد آب مورد نیاز است. اگر جریان متعادلسازی نشود، ممکن است یک فیلتر مناسب برای جابجایی جریان زیادی از آب که وارد سیستم ضدعفونی شده است، لازم باشد. علاوه بر این، سیستم های SBR به طور معمول دارای ته نشینی اولیه یا ثانویه جهت استقرار در SBR نیستند.

راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)
راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

به طور معمول پنج چرخه در چرخه تصفیه در پکیج های تصفیه فاضلاب SBR وجود دارد: پر کردن، واکنش، ته نشینی، خالی ماندن و بیکار بودن. مدت زمانی که هر مرحله اتفاق می افتد توسط یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) کنترل می شود که این امکان را می دهد تا سیستم از نقاط دور افتاده کنترل شود. (Sloan ،۱۹۹۹).

در محله پر شدن فاضلاب خام وارد حوضچه می شود، جایی که با زیست توده ته نشین شده از چرخه قبلی ترکیب می شود. بعضی از هوادهی ها در این مرحله ممکن است رخ دهد. سپس، در مرحله واکنش، حوضچه هوادهی می شود و اجازه می دهد اکسیداسیون و نیتریفیکاسیون اتفاق بیفتد. در طول مرحله ته نشینی، هوادهی و اختلاط به حالت تعلیق در می آیند و به مواد جامد اجازه ته نشینی داده می شود. پساب تصفیه شده در مرحله بعدی از حوضچه تخلیه می شود. در مرحله آخر ، حوضه بیکار است و منتظر شروع چرخه بعدی است. در طول این مدت زمان، بخشی از مواد جامد از حوضچه حذف می شوند و به عنوان لجن مازاد دفع می شوند(Kappe ، ۱۹۹۹).

تخلیه لجن یک گام مهم در فرآیند SBR است و تا حد زیادی بر عملکرد سیستم تأثیر می گذارد. این یک مرحله اساسی محسوب نمی شود زیرا لجن در یک دوره زمانی خاص در طی چرخه تخلیه نمی شود. مقدار و میزان تخلیه توسط نیازهای عملکردی تعیین می شود. یک سیستم SBR به سیستم برگشت لجن فعال داخلی RAS احتیاج ندارد، زیرا هوادهی و ته نشینی در همان مخزن اتفاق می افتد. این امر باعث جلوگیری از هدر رفتن لجن فعال در مرحله هوادهی و نیاز به بازگشت در مرحله ته نشینی است (Metcalf and Eddy,1991).

پکیج تصفیه فاضلاب راکتورهای ناپیوسته متوالی

پکیج های تصفیه فاضلاب SBR  برای مناطقی که دارای آب شیرین هستند، نیاز به تصفیه دقیق و دبی فاضلاب کم می باشد مناسب هستند. به طور خاص ، پکیج های تصفیه فاضلاب SBRبرای پارک ها یا اتاقک های های سیار، اردوگاه ها، اماکن ساختمانی، مدارس روستایی، هتل ها و سایر کاربردهای کوچک مناسب هستند.

این سیستم ها همچنین برای تصفیه فاضلاب دارویی، آبجو، لبنیات، خمیر کاغذ و مواد شیمیایی مفید هستند. در حالی که چرخه های ثابت فازهای فرآیند با زمان ثابت در اکثر موارد مشخص هستند، فازها باید بطور جداگانه برای هر فرآیند تطبیق داده و بهینه شوند. پکیج های تصفیه فاضلاب SBR  همچنین برای سایت هایی که به حضور حداقل اپراتور نیاز دارند و دارای طیف گسترده ای از جریان و یا بارهای آلی است مناسب هستند.

صنایعی که دارای بار زیاد BOD هستند، مانند کارخانه های شیمیایی یا فرآوری مواد غذایی، پکیج های تصفیه فاضلاب  SBR را برای تصفیه فاضلاب مفید خواهند یافت. این سیستم ها همچنین برای شرایطی که نیاز به نیتریفیکاسیون، دفع نیتریفیکاسیون و از بین بردن فسفر دارند مناسب هستند. از همه مهمتر، پکیج های تصفیه فاضلاب  SBRبرای مناطقی کاربرد دارند که مورد استفاده جهت تصفیه در بعضی از مواقع ممکن است اغلب سختگیرانه تغییر کند، زیرا این سیستم ها از انعطاف پذیری فوق العاده ای برای تغییر گزینه های فرآیند برخوردار هستند. با این حال، هنگامی که فرآیندهای تصفیه پیشرفته باید در پایین دست متعادل سازی به طور معمول اضافه شود، بخشی از مزیت اقتصادی فرآیند  SBR از دست خواهد رفت.

مزایا راکتور ناپیوسته متوالی

  • SBR ها به طور مداوم می توانند نیتریفیکاسیون و همچنین نیترات زدایی و حذف فسفر را انجام دهند.
  • SBR ها دارای انعطاف پذیری زیادی از نظر عملکرد هستند.
  • توانایی کنترل تنش بستر در درون سیستم باعث بهینه سازی ضریب تصفیه و کنترل حذف نیتروژن، ارگانیسم های رشته ای و پایداری کلی فرآیند می شود.
  • از آنجا که تمام مراحل واحد در یک مخزن منفرد کار می کنند، دیگر نیازی به بهینه سازی هوادهی و جدا سازی مجدد برای مطابقت با الزامات برق و پایین آمدن میزان تخلیه ته نشینی نیست.
  • پدیده بالکینگ یا خجیم شدن لجن مشکلی ایجاد نمی کند.
  • کاهش قابل توجهی در نیتروژن نیترات می تواند با وارد کردن یک چرخه غیر هوازی (آنوکسیک) در سیستم ایجاد شود.
  • SBR ها مشکلات بهره برداری و نگهداری کمی دارند.
  • سیستم ها فضای کمتری نسبت به هوادهی کسترده با ظرفیت برابر نیاز دارند.
  • SBR ها را می توان به صورت پاره وقت از مکانهای از راه دور هدایت کرد و تغییرات عملیاتی به راحتی ایجاد می شود.
  • این سیستم امکان کنترل خودکار و مثبت غلظت مواد جامد معلق مخلوط (MLSS) و مدت زمان نگه داشت مواد جامد (SRT) را به علت عدم اتلاف لجن فراهم می کند.

معایب راکتور ناپیوسته متوالی

  • تنظیم زمان چرخه برای جوامع کوچک کار سختی است.
  • ممکن است در مواردی که نیاز به تصفیه بیشتر باشد ، متعادلسازی نهایی لازم باشد.
  • لجن باید مرتباً دفع شود.
  • مصرف انرژی ویژه زیاد است.

اجزا راکتور ناپیوسته متوالی

اجزای داخلی مهم شامل سیستم هوادهی، که به طور معمول متشکل از بلوئر و دیفیوزر است. سایر تجهیزات شامل میکسر شناور؛ سرریز شناور؛ پمپ تخلیه لجن؛ و یک سطح سنج شناور است. PLC و کنترل پنل معمولاً در یک ساختمان کنترل در نزدیکی قرار گرفته اند . (Sloan,1999)

هنگامی که دبی جریان فاضلاب در محل سایت کمتر از ۰.۰۵ MGD باشد، از یک مخزن فولادی پیش ساخته و اپوکسی شده و یا مخازن پلی اتیلنی استفاده می شود. این مخزن به یک حوضچه SBR ، یک هاضم لجن هوازی و یک واحد پمپاژ پساب تقسیم می شود. مخازن بتنی نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند، اما در از لحاظ اقتصادی در بیشتر کشورها به اندازه سیستم های فولاد مقرون به صرفه نیست. درصورت نیاز به تصفیه جریان هایی از ۰.۱ تا ۱.۵ MGD ، معمولاً از حوضچه SBR بتنی استفاده می شود (Class,1999).

طراحی سیستم های SBR می تواند تنها مبتنی بر حذف BOD بر روی کربن، یا حذف BOD از نوع کربن و ازت باشد. سیستم را می توان برای دستیابی به نیتریفیکاسیون مطلوب و با کارکرد حذف کربن در درجه اول در حالت اوکسیک و حذف نیتروژن با چند دوره غیر هوازی در زمان کارکرد مانند زمان ته نشینی و تخلیه گسترش داد.

دنیتریفیکاسیون و حذف فسفر بیولوژیکی با درنظر گرفتن فاز های بی هوازی کافی پس از چرخه هوازی، حاصل می شود. این فرآیند اجازه می دهد تا DO از بین رفته و نیترات توسط ارگانیسم خنثی شده مورد استفاده قرار گیرد و به عنوان گاز نیتروژن آزاد شود. با به کارگیری یک فرآیند بی هوازی پس از فرآیند هوازی، باکتری هایی که توانایی جذب بالای فسفر را دارند ، فعال می شوند.

فسفر در مرحله بی هوازی رها خواهد شد، اما فسفر اضافی در طی چرخه هوازی بعدی در فرآیند قرار می گیرد. از آنجا که فسفر اضافی در توده سلولی گنجانیده شده است، برای دستیابی به حذف فسفر خالص باید از پسماندهای سلولی استفاده شود. از شرایط بی هوازی باید در تصفیه لجن مازاد اجتناب شود زیرا باعث آزاد شدن فسفر می شوند.

نسبت غذای کم به میکروارگانیسم (F: M) نسبت مناسبی جهت سیستم SBRمی باشد که برای الگوی جریان متوسط شهری طراحی می شود، معمولاً چهار ساعت یا شش چرخه در روز از نظر عملیاتی مناسل خواهد بود. برای سیستمی شامل دو راکتور، دوازده چرخه در روز و برای سیستم چهار راکتور، بیست و چهار چرخه در روز وجود مناسب خواهد بود. توزیع و تعداد چرخه در روز می تواند بر اساس الزامات خاص تولید تنظیم شود یا برای جابجایی الگوهای جریان متناوب.

توالی چرخه زمان با حجم کافی برای کنترل نرخ جریان طراحی ارائه می شود. اگر جریان ورودی به طور قابل توجهی کمتر از جریان طراحی باشد ، فقط بخشی از ظرفیت راکتور مورد استفاده قرار می گیرد و می توان مدت زمان هوادهی را کاهش داد و باعث جلوگیری از هوادهی شد. اگر نرخ جریان بیشتر از حد معمول ناشی از رواناب فصلی باشد، سیستم کنترل سطح بالا را نشان می دهد و چرخه را برای ادغام نرخ اوج جریان را تغییر می دهد. این فرآیند باعث کاهش هوادهی ، ته نشینی و توالی های تخلیه، کاهش آنوکسیک (در صورت وجود) و به حداقل رساندن چرخه روزانه می شود. در نتیجه، موج‌های هیدرولیکی مهار شده و فاضلاب رقیق شده در زمان کمتری پردازش می شود. (Kappe ، ۱۹۹۹)

SBR های کوچک ممکن است انواع مختلفی از مشکلات مرتبط با بهره برداری، نگهداری و بارگزاری را تجربه کنند. بنابراین، به دلیل وجود طیف گسترده ای از بارهای آلی و هیدرولیکی تولید شده از مناطق کوچک، معمولاً از معیارهای محافظه کارانه تری در طراحی استفاده می شود. در این نوع طراحی از نسبت پایین ترF: M و مدت زمان ماندگاری هیدرولیکی بیشتری (HRT) و SRT استفاده می شود (Class,1999).

راندمان راکتور ناپیوسته متوالی

عملکرد تصفیه پکیج تصفیه فاضلاب SBR  تا حد زیادی تحت تأثیر اپراتور فرآیند است. در حالی که این فرایند به کمک کمی نیاز دارد ، برنامه های آموزشی برای آموزش به اپراتورها وجود دارد که چگونه در بهره برداری پکیج های کوچک مهارت داشته باشند.SBR ها عمدتا عملکرد خوبی دارند، و اغلب از نظر راندمان حذف رقیب فرآیندهای هوادهی گسترده هستند.این  سیستم ها حداقل به محدودیت های پساب ذکر شده در جدول زیر می رسند.

علاوه بر این، سیستم های SBR به دلیل بهینه سازی فعالیت میکروبی از طریق فرآیند آنوکسیک و استفاده بهتر از اکسیژن کاربردی در سیستم چرخه ای، بازده حذف بالاتری از کربن  BOD نسبت به سایر سیستم ها را نشان داده اند. این سیستم به طور مداوم می تواند سطح BOD پساب  را ۱۰ میلی گرم در لیتر را فراهم کند.

راندمان راکتور ناپیوسته متوالی
راندمان راکتور ناپیوسته متوالی

سیستم راکتور ناپیوسته متوالی

برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم، باید O&M برای چندین قطعه از تجهیزات فراهم شود. رویه های اصلی نگهداری شامل نمونه گیری و نظارت بر سطح DO ،pH و MLSS است. نمونه برداری و تجزیه و تحلیل اضافی در مورد پساب بر اساس مقررات ایالتی مورد نیاز خواهد بود. الزامات تعمیر و نگهداری شامل سرویس دهی منظم از بلوئر های هوادهی است که معمولاً در هنگام انجام کار با روغن کاری انجام می شود و بازرسی ماهانه روی این بلوئرها انجام می شود تا مشخص شود که آیا آنها نیاز به تنظیم یا تعویض دارند یا خیر. پمپ های شناور در صورت نیاز به بررسی صحت عملکرد نیاز به بازرسی و سرویس دهی دارند. سرریز شناور نیاز به بررسی ماهانه دارد. بسته به نیاز سیستم ممکن است نیاز به O&M اضافی باشد. در مورد نیازهای خاص تعمیر و نگهداری با تولید کننده تماس بگیرید.

هزینه

هزینه های پکیج های تصفیه فاضلاب به عوامل متعددی درسایت تصفیه بستگی دارند و به طور کلی به جریان، ماهیت فاضلاب ورودی، نیاز به تخلیه پساب، تجهیزات مورد نیاز اضافی، تجهیزات انتقال مواد جامد و شرایط خاص دیگر بستگی دارند. برای اطلاع از هزینه های خاص هر مدل پکیج تصفیه فاضلاب باید با تولید کنندگان تماس گرفته شود.

هزینه سرمایه سرانه پکیج های کوچک SBR بیشتر از پکیج های بزرگ SBR است. هزینه های انرژی نگهداری احتمالاً برای پکیج های کوچک SBR در مقایسه با پکیج های بزرگتر به دلیل بارهای زیاد جریان، بیشتر است.

بسته به نوع کار خاص، هزینه های سیستم متفاوت خواهد بود. عوامل مؤثر بر هزینه شامل جریان متوسط و اوج، نوع مخزن، نوع سیستم هوادهی مورد استفاده، الزامات پساب و محدودیت سایت می باشد. هزینه های بهره برداری و نگهداری از مشخصات سایت هستند و ممکن است از ۸۰۰ دلار تا ۲۰۰۰ دلار له ازای هر میلیون گالن تصفیه شده باشد. الزامات کار و نگهداری ممکن است در SBR باعث کاهش هزینه ها گردد زیرا وجود سرریز شناور و پمپ های RAS ممکن است لازم نباشد. از طرف دیگر ، نیازهای نگهداری از دریچه ها و سوئیچ های پیچیده تر مرتبط با SBR ها ممکن است از سیستم های جانبی نیز پرهزینه تر باشد.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.