راکتور پر و خالی شونده ی نا پیوسته (SBR)

راکتور ناپیوسته متوالی (SBR ) یکی از فرآیندهای هوازی تصفیه فاضلاب است که بدلیل پایین بودن هزینه و بازده مطلوب در حذف آلاینده ها در سال های اخیر جهت تصفیه فاضلاب های شهری و صنعتی کاربرد فراوانی یافته است.

هنگامی که دبی فاضلاب ورودی به سیستم تصفیه خیلی کم باشد، در نظرگرفتن واحدهای هوادهی و ته نشینی بصورت مجزا باعث افزایش هزینة تصفیه به ازای هر مترمکعب فاضلاب می گردد. درچنین مواردی با انجام یک تغییر در روش لجن فعال این روش برای بکارگیری درسیستم تصفیه مناسب سازی می شود. طی این تغییر مخازن هوادهی و ته نشینی را با یکدیگر ترکیب نموده و فرآیندهای هوادهی و ته نشینی بصورت متناوب و در زمانهای متوالی در یک راکتور انجام می شود. این فرآیند دارای 5 مرحله پر شدن، واکنش، ته نشینی، تخلیه و مرحله سکون به صورت زیر می باشد.

در حین پر شدن، مایع و سوبسترا به راکتور اضافه می شود. معمولا مرحله پر شدن امکان بالا آمدن سطح مایع راکتور را از 75 تا 100 درصد ظرفیت (در پایان مرحله سکون) فراهم می کند. هنگامیکه دو تانک استفاده می شود، مرحله تغذیه ممکن است حدود 50 درصد زمان چرخه پر شدن باشد. در حین پر شدن، راکتور ممکن است فقط مخلوط شود یا برای انجام واکنشهای بیولوژیکی با فاضلاب ورودی، اختلاط و هوادهی شود.جرم سلولی در حین دوره واکنش، سوبسترا را تحت شرایط کنترل شده محیطی مصرف می کند. امکان جداسازی جامدات از مایع تحت شرایط سکون فراهم می شود و در نتیجه مایع زلال شده را می توان به عنوان پساب خروجی تخلیه کرد. پساب خروجی زلال شده، در حین مرحله تخلیه حذف می شود. انواع مختلف مکانیسم های تخلیه استفاده شده است که رایج ترین آن سرریزهای قابل تنظیم یا شناور می باشد. دوره سکون در سیتسم هایی به کار می رود که چند تانک در آن وجود دارد تا زمان را برای تکمیل چرخه تغذیه قبل از انتقال به واحد دیگر فراهم می کند. به دلیل اینکه مرحله سکون، فاز ضروری نیست، بعضی مواقع حذف می شود

فرایند SBR به دو دسته جریان متناوب (intermittent flow) و جریان پیوسته( continuous flow) تقسیم می شود. در فرایند sbr با جریان متناوب ممکن است فاضلاب یکباره تا رسیدن به سطح پر شدن طبیعی وارد مخزن شود که بارگذاری یک مرحله ای نام دارد و تا زمانی که تمام مراحل کامل نشود و تخلیه صورت نگیرد هیچ فاضلابی به مخزن اضافه نخواهد شد این روش معمولا برای نیتروژن گیری بهتر استفاده می شود ولی در حالت جریان پیوسته ممکن است فاضلاب طی چند مرحله تا رسیدن به سطح پر شدن طبیعی وارد مخزن شود. با این حال پس از افزایش هر مقدار از فاضلاب به داخل sbr، این مقدار پیش از آنکه مقدار بعدی وارد راکتور شود تصفیه و یا هوادهی می شود.

برای استفاده در حالتهای جریان پیوسته، حداقل دو تانک SBR باید فراهم شود، بطوریکه یک تانک، جریان فاضلاب را دریافت می کند، در حالیکه تانک دیگر، چرخه تصفیه را کامل می کند. برای دستیابی به حذف فسفر و نیتروژن، تغییرات فرایندی مختلفی در رابطه با زمان هر مرحله انجام شده است. دارای چند سیکل در روز است، یک سیکل معمول ممکن است شامل ۳ ساعت پر شدن، ۲ ساعت هوادهی۰٫۵ ساعت ته نشینی و ۰٫۵ ساعت تخلیه مایع صاف شده باشد. مرحله سکون نیز ممکن است برای انعطاف پذیری در جریانهای زیاد، در نظر گرفته شود. در جدول زیر داده های فنی SBR اورده شده است.

از SBR جهت تصفیه پیشرفته فاضلاب به منظور حذف ازت و فسفر نیـز استفــاده می شود. سیستمهای SBR علاوه بـر بـازده بسـیار بالا در حذف کربن، توانایی قابل توجهی نیز در حذف نیتـروژن در فرایند دنیتریفیکاسیون دارند. یعنی قادر به کـاهش آلـودگی ناشی از کربن و نیتروژن به میزان 95 تا 98% میباشند.

راکتور SBR با ساختار فیزیکی بسیار ساده، از نظر عملیاتی جهـت رسیدن به اهداف تصفیه، انعطاف پذیری زیادی دارند. از دیگـر مــزایای آن ها، میتوان هزینه احداث پایین، بازده بـالا، عـدم نیاز به تانک ته نشینی، راهبری آسان، تحمل شوک بار آلی، کاهش الزامات پمپاژ مورد نیاز و مقاومت در برابر شسته شدن جامدات را نـام بـرد. یک ویژگی خاص سیستم SBR این است که نیاز به سیستم برگشت لجن فعال (RAS) ندارد.

استفاده از روش sbr در تصفیه فاضلاب شهری و همچنین فاضلاب های صنعتی نتایج رضایت بخشی را در برداشته است. این روش به طور منحصر به فردی برای عملیات تصفیه فاضلاب تحت جریان های متناوب و یا کم (جریان فاضلاب اجتماعات کوچک یا واحدهای صنعتی) مناسب است.طی 25 سال اخیـر بـیش از 1300 واحـد SBR در امریکا، کانادا و اروپا به طور موفقیت آمیزی استفاده شـده انـد. خصوصاً این که تعـداد واحـدهای SBR در شـمال آمریکـا بـه سرعت در حال رشـد اسـت. بسـیاری از ایـن تأسیسـات بـرای اجتماعات کوچک بافاضلاب تولیدی کم تر از 5 میلیون گـالن در ساعت استفاده شـده اسـت. در نتیجـه استفاده از این نوع راکتورهـا، بـرای تصـفیه فاضـلاب صـنایع و اجتماعات کوچک به سـرعت درحـال افـزایش اسـت .

در سال 2008،ADSSC، بخش فاضلاب شهری و بهداشتی ابوظبی در امارات متحده عربی، تصمیم گرفتند که دو تا از مخازن ذخیره خروجی اضطراری در سایت mafraq wwtp را به راکتورهای ناپیوسته متوالی تبدیل کنند، که افزایش ظرفیت تصفیه ثانویه پلنت 50000m3/day شد. هر حوضچه ی SBR دارای عرض 30متر و طول 109 متر است که پلنت Mafraq SBR بزرگترین SBR دوحوضچه ای در جهان از جهت ظرفیت تصفیه و اندازه مخزن می باشد. در زیر شکل سایت نشان داده شده است.