سيستم SBR را ميتوان نوعي روش لجن فعال دانست كه در آن راكتور از فاضلاب پر شده و سپس به تدريج در طي يك سيكل زماني فاضلاب و مواد ته نشين شده تخليه ميگردد در واقع در هر سيستم SBR عمل تصفيه، ته نشيني مواد جامد مايع مخلوط و تخليه مايع روئي در همان مخزن انجام ميگيرد. بنابراين به حوض ته نشيني نهائي و پمپ برگشت لجن فعال نيازي ندارد.
بطور كلي سيستم فرآيند SBR شامل پنج مرحله اصلي مي باشد كه در متن زير به تشريح مراحل خواهيم پرداخت:
الف: پر شدن فاضلاب
هدف از اين مرحله، افزودن سوبستر فاضلاب خام به راكتور مي باشد. با انجام اين مرحله سطح فاضلاب در راكتور كه در انتهاي دوره بهره برداي كاهش يافته و به 25 درصد ظرفيت راكتور رسيده، به يكباره به 100 درصد افزايش مي يابد. چنانكه اين فرآيند در راكتور به صورت زماني كنترل گردد در اين صورت پر شدن راكتور چيزي حدود 25 درصد از سيكل زماني كامل بهره برداري از راكتور شامل خواهد شد.
ب : واكنش
هدف از اين مرحله تكميل واكنشهايي است كه با پر شدن راكتور فاضلاب آغاز گرديده است. معمولاً مرحله واكنش 35 درصد از سيكل زماني كامل بهره برداري از راكتور را شامل ميگردد.
ج: رسوب و ته نشيني
در اين مرحله جداسازي مواد جامد صورت مي گيرد تا بدين طريق فاضلاب تصفيه شده زلال شده، تخليه گردد. فرآيند ته نشيني در اين سيستم به علت ساكن بودن مواد بهتر از سيستم جريان پيوسته ميباشد.
د ـ تخليه فاضلاب خروجي
در حال حاضر مكانيزمهاي مختلف جهت انجام فرآيند خروج فاضلاب وجود دارد كه از آن جمله ميتوان سرريزهاي قابل تنظيم و شناور را نام برد. زمان انجام اين مرحله بين 5 تا 30 درصد از كل سيكل بهرهبرداري مي باشد.
هـ- مرحله سكون
در اين مرحله شرايط لازم براي راكتور جهت تكميل سيكل پر شدن راكتور آماده ميگردد.
1- مباني طراحي در سيستم SBR
در طرح سيستم روش SBR بايد مقادير پارامترهاي بيولوژيكي با حد توصيه شده در مراجع مطابق داشته باشد. لذا واحد مزبور بگونه اي طراحي شود كه مقادير فوق الذكر در راكتور در محدوده توصيه شده باشد.
در جدول زير مقادير مناسب جهت سيستم SBR بر اساس توصيه مراجع مختلف مشخص شده است.
جدول شماره 2-9- جدول مباني طراحي روش SBR بر اساس توصيه مراجع
زمان ماند هيدروليكي (ساعت)بار حجمي كيلوگرم بر مترمربع غلظت MLSS نسبت غذا به میکرواورگانیسم زمان ماندسلولي مرجع
EPA 30-20 3/0-05/0 24/0-08/0 6000-2000 50-12
MECALFEDDY 30-10 1/0-04/0 3/0-1/0 5000-2000 40-15
مراحل طراحي سيستم به روش SBR بشرح زير ميباشد.
1-تعيين مشخصات فاضلاب ورودي و ميزان كيفيت فاضلاب تصفيه شده
2-انتخاب تعداد حوضهاي SBR
3-انتخاب زمان ماند جهت مراحل پر شدن، هوادهي، ته نشيني و تخليه در هر سيكل و انتخاب تعداد سيكل در هر روز
4-انتخاب تعداد كل سيكل در شبانه روز و محاسبه حجم پر شدن در هر سيكل
5-انتخاب غلظت MLSS و محاسبه حجم پر شدن كل تانك، محاسبه عمق تخليه
6-محاسبه زمان ماند براي فرآيند SBR
7-محاسبه مقدار نيتروژن كجلدال(TKN)
8-محاسبه مقدار نيترات بيومس انباشته شده و محاسبه زمان ماند هوادهي
9-محاسبه پمپ لازم جهت انتقال فاضلاب تصفيه شده
10-محاسبه مقدار اكسيژن مورد نياز و انتخاب تعداد و ظرفيت بلوئر طرح
11-محاسبه لجن توليد شده در هر سيكل
12- محاسبه و كنترل مقادير پارامترهاي بيولوژيك نظير F/M و بار حجمي
13- ارزيابي ميزان مواد قليائي مورد نياز
با توجه به حدود توصيه شده مقادير پارامترهاي بيولوژيك در جدول شماره 2-9 و مراحل محاسباتي عنوان شده، ابعاد و مشخصات واحد و تجهيزات مشخص مي گردد.
مزايا و معايب روش SBR
هر سيستم تصفيه فاضلاب داراي مزايا معايب و همچنين دامنه كاربرد خاص مي باشد كه انتخاب فرآيند مناسب در هر طرح مورد مطالعه بايد با توجه به شرايط خاص منطقه طرح و شرايط مرزي و فرآيند انجام گيرد. در متن زير به ذكر تعدادي از مزايا و معايب و شرايط مرزي فرآيند SBR خواهيم پرداخت:
الف – انعطاف پذيري سيستم SBR در مقابل شوك تغيير دبي فاضلاب ورودي به علت اينكه مخزن در حين پر شدن نظير يك حوض متعادل كننده عمل مي نمايد نسبت به روشهاي ديگر لجن فعال بيشتر مي باشد.
ب ـ نظر به اينكه تخليه فاضلاب تصفيه شده به طور متناوب و با محدوديت انجام مي گيرد لذا پساب ممكن است تا زماني كه به حد مناسب نرسيده است تخليه نگردد.
ج- هيچگونه پمپاژ لجن فعال برگشتي در سيستم SBRلازم نيست زيرا همواره مايع مخلوط در راكتور وجود دارد.
د – نظر به اينكه اكسيژن محلول حين مرحله پر شدن نزديك به صفر مي باشد باعث مي گردد يك اكسيژن خواهي شديدي حين مرحله واكنش بوجود آيد، اين امر مي تواند به طريقي با افزايش كارآيي انتقال اكسيژن همان تجهيزات هوادهي امكان پذير باشد.
هـ در روش SBR ميتوان مقدار رشد باكتري رشته اي را با تغيير در استراتژي بهره برداري حين مرحله پر شدن راكتور تحت كنترل در آورد.
معايب روش SBR
الف ـ عملكرد مناسب روش SBR تابع كاركرد صحيح سيستم PLC در نظر گرفته شده در طرح ميباشد. لذا در صورت عملكرد ضعيف PLC در سيستم عملكرد تصفيه با اخلال مواجه خواهد شد.
ب – با توجه به اينكه ميزان اكسيژن مورد نياز روزانه در روش SBR بايد در زمان نسبتاً كوتاهتر نسبت به لجن فعال تامين گردد. لذا مقدار هواي مورد نياز در طي يك ساعت بيش از مقدار مشابه در روشهاي لجن فعال بوده و همين امر باعث مي گردد كه لوئر انتخابي مورد نياز در اين روش نسبت به روش لجن فعال (هوادهي ممتد) قويتر باشد.
بطور كلي سيستم فرآيند SBR شامل پنج مرحله اصلي مي باشد كه در متن زير به تشريح مراحل خواهيم پرداخت:
الف: پر شدن فاضلاب
هدف از اين مرحله، افزودن سوبستر فاضلاب خام به راكتور مي باشد. با انجام اين مرحله سطح فاضلاب در راكتور كه در انتهاي دوره بهره برداي كاهش يافته و به 25 درصد ظرفيت راكتور رسيده، به يكباره به 100 درصد افزايش مي يابد. چنانكه اين فرآيند در راكتور به صورت زماني كنترل گردد در اين صورت پر شدن راكتور چيزي حدود 25 درصد از سيكل زماني كامل بهره برداري از راكتور شامل خواهد شد.
ب : واكنش
هدف از اين مرحله تكميل واكنشهايي است كه با پر شدن راكتور فاضلاب آغاز گرديده است. معمولاً مرحله واكنش 35 درصد از سيكل زماني كامل بهره برداري از راكتور را شامل ميگردد.
ج: رسوب و ته نشيني
در اين مرحله جداسازي مواد جامد صورت مي گيرد تا بدين طريق فاضلاب تصفيه شده زلال شده، تخليه گردد. فرآيند ته نشيني در اين سيستم به علت ساكن بودن مواد بهتر از سيستم جريان پيوسته ميباشد.
د ـ تخليه فاضلاب خروجي
در حال حاضر مكانيزمهاي مختلف جهت انجام فرآيند خروج فاضلاب وجود دارد كه از آن جمله ميتوان سرريزهاي قابل تنظيم و شناور را نام برد. زمان انجام اين مرحله بين 5 تا 30 درصد از كل سيكل بهرهبرداري مي باشد.
هـ- مرحله سكون
در اين مرحله شرايط لازم براي راكتور جهت تكميل سيكل پر شدن راكتور آماده ميگردد.
1- مباني طراحي در سيستم SBR
در طرح سيستم روش SBR بايد مقادير پارامترهاي بيولوژيكي با حد توصيه شده در مراجع مطابق داشته باشد. لذا واحد مزبور بگونه اي طراحي شود كه مقادير فوق الذكر در راكتور در محدوده توصيه شده باشد.
در جدول زير مقادير مناسب جهت سيستم SBR بر اساس توصيه مراجع مختلف مشخص شده است.
جدول شماره 2-9- جدول مباني طراحي روش SBR بر اساس توصيه مراجع
زمان ماند هيدروليكي (ساعت)بار حجمي كيلوگرم بر مترمربع غلظت MLSS نسبت غذا به میکرواورگانیسم زمان ماندسلولي مرجع
EPA 30-20 3/0-05/0 24/0-08/0 6000-2000 50-12
MECALFEDDY 30-10 1/0-04/0 3/0-1/0 5000-2000 40-15
مراحل طراحي سيستم به روش SBR بشرح زير ميباشد.
1-تعيين مشخصات فاضلاب ورودي و ميزان كيفيت فاضلاب تصفيه شده
2-انتخاب تعداد حوضهاي SBR
3-انتخاب زمان ماند جهت مراحل پر شدن، هوادهي، ته نشيني و تخليه در هر سيكل و انتخاب تعداد سيكل در هر روز
4-انتخاب تعداد كل سيكل در شبانه روز و محاسبه حجم پر شدن در هر سيكل
5-انتخاب غلظت MLSS و محاسبه حجم پر شدن كل تانك، محاسبه عمق تخليه
6-محاسبه زمان ماند براي فرآيند SBR
7-محاسبه مقدار نيتروژن كجلدال(TKN)
8-محاسبه مقدار نيترات بيومس انباشته شده و محاسبه زمان ماند هوادهي
9-محاسبه پمپ لازم جهت انتقال فاضلاب تصفيه شده
10-محاسبه مقدار اكسيژن مورد نياز و انتخاب تعداد و ظرفيت بلوئر طرح
11-محاسبه لجن توليد شده در هر سيكل
12- محاسبه و كنترل مقادير پارامترهاي بيولوژيك نظير F/M و بار حجمي
13- ارزيابي ميزان مواد قليائي مورد نياز
با توجه به حدود توصيه شده مقادير پارامترهاي بيولوژيك در جدول شماره 2-9 و مراحل محاسباتي عنوان شده، ابعاد و مشخصات واحد و تجهيزات مشخص مي گردد.
مزايا و معايب روش SBR
هر سيستم تصفيه فاضلاب داراي مزايا معايب و همچنين دامنه كاربرد خاص مي باشد كه انتخاب فرآيند مناسب در هر طرح مورد مطالعه بايد با توجه به شرايط خاص منطقه طرح و شرايط مرزي و فرآيند انجام گيرد. در متن زير به ذكر تعدادي از مزايا و معايب و شرايط مرزي فرآيند SBR خواهيم پرداخت:
الف – انعطاف پذيري سيستم SBR در مقابل شوك تغيير دبي فاضلاب ورودي به علت اينكه مخزن در حين پر شدن نظير يك حوض متعادل كننده عمل مي نمايد نسبت به روشهاي ديگر لجن فعال بيشتر مي باشد.
ب ـ نظر به اينكه تخليه فاضلاب تصفيه شده به طور متناوب و با محدوديت انجام مي گيرد لذا پساب ممكن است تا زماني كه به حد مناسب نرسيده است تخليه نگردد.
ج- هيچگونه پمپاژ لجن فعال برگشتي در سيستم SBRلازم نيست زيرا همواره مايع مخلوط در راكتور وجود دارد.
د – نظر به اينكه اكسيژن محلول حين مرحله پر شدن نزديك به صفر مي باشد باعث مي گردد يك اكسيژن خواهي شديدي حين مرحله واكنش بوجود آيد، اين امر مي تواند به طريقي با افزايش كارآيي انتقال اكسيژن همان تجهيزات هوادهي امكان پذير باشد.
هـ در روش SBR ميتوان مقدار رشد باكتري رشته اي را با تغيير در استراتژي بهره برداري حين مرحله پر شدن راكتور تحت كنترل در آورد.
معايب روش SBR
الف ـ عملكرد مناسب روش SBR تابع كاركرد صحيح سيستم PLC در نظر گرفته شده در طرح ميباشد. لذا در صورت عملكرد ضعيف PLC در سيستم عملكرد تصفيه با اخلال مواجه خواهد شد.
ب – با توجه به اينكه ميزان اكسيژن مورد نياز روزانه در روش SBR بايد در زمان نسبتاً كوتاهتر نسبت به لجن فعال تامين گردد. لذا مقدار هواي مورد نياز در طي يك ساعت بيش از مقدار مشابه در روشهاي لجن فعال بوده و همين امر باعث مي گردد كه لوئر انتخابي مورد نياز در اين روش نسبت به روش لجن فعال (هوادهي ممتد) قويتر باشد.
