راکتور بسته ‌ی متوالی SBR) Sequencing Batch Reactor)

درحال مشاهده: راکتور بسته ‌ی متوالی SBR) Sequencing Batch Reactor)

ادعونی اهدای خون

راکتور بسته ‌ی متوالی SBR) Sequencing Batch Reactor)

۱۳۸۹/۱۲/۰۹

12:0

امیرحسین ستوده بیدختی

SBR گونه‌ای فرایند لجن فعال است. راکتور بسته‌ی متوالی (SBR) یک سیستم لجن فعال رشد معلق همراه با بستر مخلوط‌شده است که اساس آن پر و خالی شدن است. همه‌ی فرایندهای یکنواخت‌سازی، هوادهی و زلال‌سازی در یک راکتور بسته‌ی یگانه قابل دستیابی است. از آنجا که SBR از یک مخزن تنها برای تثبیت زائدات و جداسازی جامدات استفاده می‌کند، نیازی به زلال‌ساز ثانویه نیست.

بین سالهای 1914 تا 1920 چندین سیستم پر و خالی شونده مورد استفاده قرار می‌گرفت. اما علاقه‌مندی به سیستم SBR از اواخر دهه 1950 و اوایل دهه 1960 با توسعه فناوریهای جدید دوباره اوج گرفت. بسیاری از کشورهای صنعتی و نیمه صنعتی تجربه استفاده از راکتور ناپیوسته متوالی جهت تصفیه فاضلابهای شهری و صنعتی را با موفقیت پشت سر گذاشته‌اند.

فرایندهای اصلی تصفیه در SBR

همه‌ی سیستم‌های SBR به‌طور معمول دارای 5 مرحله می‌باشند:

1. پر شدن (fill)

2. واکنش (هوادهی) (react)

3. ته نشین شدن (ته نشینی /زلال) (settle)

4. تخلیه (بیرون ریختن) (decant)

5. سکون(idle)

این مرحله‌ها را می‌توان برای کاربردهای عملیاتی مختلف تغییر داد.

1. پر شدن

در طول فاز پرشدن، فاضلاب وارد حوضچه می‌شود. اختلاط و هوادهی را می‌توان در طول زمان پرشدن تغییر داد تا سه سناریوی گوناگون زیر را ایجاد شود:

Static Fill

Mixed Fill

Aerated Fill

پرشدن ایستا (Static Fill)

هنگام ورود فاضلاب به مخزن هیچ هوادهی یا اختلاطی صورت نمی‌گیرد. پرشدن ایستا در زمان راه‌اندازی اولیه‌ی یک وسیله، در تصفیه‌خانه‌هایی که نیاز به نیتریفیکاسیون یا دنیتریفیکاسیون ندارند و در دوره‌ی جریان‌کم جهت صرفه‌جویی در مصرف برق استفاده می‌شود. چون هواده‌ها و همزن‌ها خاموش هستند، این سناریو موجب صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود.

پرشدن همراه با همزدن (Mixed Fill)

همزن‌های مکانیکی فعال هستند، اما هواده‌ها خاموش می‌مانند. عمل اختلاط ایجاد یک مخلوط یکنواخت از فاضلاب ورودی و بیومس می‌کند. یک حالت انوکسیک ایجاد می‌شود که دنیتریفیکاسیون را توسعه می‌دهد. شرایط بی‌هوازی نیز می‌تواند طی فاز پرشدن-اختلاط به انجام برسد. طی شرایط بی‌هوازی بیومس فسفر آزاد می‌کند. این فسفر آزاد شده پس از نخستین باری که شرایط هوازی ایجاد شود، بار دیگر توسط بیومس جذب می‌شود.

پرشدن همراه با هوادهی (Aerated Fill)

هم هواده‌ها و هم همزن‌های مکانیکی فعال هستند. محتوای حوضچه هوادهی می‌شود تا ناحیه‌ی انوکسیک یا بی‌هوازی را به ناحیه‌ی هوازی تبدیل کند. در چرخه‌ی هوادهی-پرشدن هیچ تنظیمی جهت کاهش مواد آلی و دستیابی به نیتریفیکاسیون لازم نیست.

با این وجود، جهت انجام دنیتریفیکاسیون، لازم است که اکسیژن‌دهی متوقف شود تا شرایط انوکسیک مورد نیاز برای دنیتریفیکاسیون حاصل شود. با روشن و خاموش کردن هواده‌ها در این فاز، شرایط هوازی و انوکسیک ایجاد می‌شود که اجازه‌ی نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون را می‌دهد. اکسیژن محلول باید در این فاز پایش شود و نباید به بالای 0.2 میلیگرم بر لیتر برسد. بدین گونه اطمینان حاصل می‌شود که شرایط انوکسیک طی فاز سکون حاصل می‌شود.

2. واکنش (react)

این فاز اجازه‌ی کاهش بیشتر پارامترهای فاضلاب را می‌دهد. در طول این فاز فاضلاب وارد حوضچه نمی‌شود و هواده‌ها و همزن‌های مکانیکی روشن هستند. بیشتر حذف BOD کربنه در فاز واکنش رخ می‌دهد. نیتریفیکاسیون بیشتر با ادامه‌ دادن اختلاط و هوادهی روی می‌دهد. عمده‌ی دنیتریفیکاسیون در فاز mixed-fill روی می‌دهد. فسفر آزاد شده طی فاز mixed-fill به علاوه‌ی مقداری از فسفر اضافی در فاز واکنش جذب می‌شود.

3. ته نشین شدن (settle)

طی این فاز، لجن فعال اجازه می‌یابد تا در شرایط آرام ته‌نشین شود. در طول این فاز فاضلاب وارد حوضچه نمی‌شود و هواده‌ها و همزن‌ها نیز خاموش هستند. لجن فعال به صورت جرم لخته‌شده تمایل به ته‌نشینی پیدا می‌کند و سطح مشخصی با سوپرناتانت شفاف پیدا می‌کند.

جرم لجن، پتوی لجن نامیده می‌شود. این فاز یک بخش بحرانی چرخه است، چون در صورتی که جامدات به سرعت ته‌نشین نشوند، مقداری از لجن ممکن است در مرحله‌ی تخلیه‌ی سوپرناتانت خارج شود و کیفیت پساب را کاهش دهد.

4. تخلیه (decant)

در این فاز سوپرناتانت شفاف تخلیه می‌شود. به محض اینکه فاز ته‌نشینی کامل شد، سیگنالی به تخلیه‌کننده فرستاده می‌شود که شیر تخلیه‌ی پساب را باز کند. دو گونه تخلیه‌کننده وجود دارد: بازوی شناور و بازوی ثابت.

تخلیه‌کننده‌ی شناور دریچه‌ی ورودی را اندکی پایین‌تر از سطح آب نگه می‌دارد تا ورود جامدات به پساب در فاز تخلیه را کمینه کند. تخلیه‌کننده‌های شناور به بهره‌بردار این قابلیت را می‌دهند که حجم پر و خالی شدن را تغییر دهند.

تخلیه‌کننده‌های بازوثابت ارزان‌تر هستند و می‌توان آنها را طوری طراحی کرد که به بهره‌بردار اجازه دهد تا سطح تخلیه‌کننده را پایین‌تر یا بالاتر ببرد. بهتر است که حجم تخلیه به اندازه‌ی همان حجمی باشد که در مرحله‌ی پرشدن وارد می‌شود. همچنین مهم است که کفاب یا کف سطحی تخلیه نشود. فاصله‌ی عمودی از تخلیه‌کننده تا کف مخزن باید بیشینه شود تا از به‌هم خوردگی بیومس ته‌نشین شده جلوگیری شود.

5. سکون(idle)

این مرحله بین فازهای تخلیه و پرشدن قرار دارد. این زمان، بر اساس میزان جریان ورودی و استراتژی بهره‌برداری، تغییر می‌کند. طی این فاز مقدار کمی لجن فعال در کف حوضچه‌ی SBR به بیرون پمپ می‌شود. این فرایند wasting نامیده می‌شود.

سیستم‌های با جریان پیوسته (Continuous-Flow Systems)

در این نسخه‌ی اصلاح‌شده‌ی SBR، جریان به صورت پیوسته به هر حوضچه وارد می‌شود. سرعت جریان ورودی که از کف حوضچه وارد می‌شود طوری تنظیم می‌شود که موجب به‌هم‌خوردگی جامدات ته‌نشین‌شده نشود. سیستم‌های جریان پیوسته در واقع واکنش‌های بسته (batch reactions) نیستند، چون فاضلاب به طور ثابت وارد حوضچه می‌شود.

پیکربندی طرح SBR و سیستم‌های جریان پیوسته بسیار شبیه هم هستند. به طور ایده‌آل، یک SBR با واکنش بسته‌ی واقعی تنها در شرایط اظطراری باید به صورت جریان پیوسته راهبری شود. نشان داده شده است که تصفیه‌خانه‌هایی که به صورت سیستم جریان پیوسته طراحی می‌شوند، در شرایط پیک جریان، شرایط بهره‌برداری ضعیفی دارند.

پاره‌ای از مشکلات عمده‌ی سیستم‌های با جریان پیوسته عبارتند از: طغیان (overflow)، آب‌بردگی (washout)، پساب بد، و تخطی از حدود مجاز.

معرفی نرم افزار های مهندسی هیدرولوژی ارتش امریکا - جمعه هفدهم دی