راکتور پر و خالی شونده ناپیوسته (SBR)
یکی از فرآیندهای هوازی برای تصفیه فاضلاب، استفاده از نوعی راکتور اختلاط کامل و ناپیوسته، بصورت پر و خالی شونده است. از آنجا که معمولاً استفاده از این فرآیند با صرف هزینۀ نسبتاً کمتری همراه است، و همچنین بازدهی قابل قبولی در انجام فرآیند تصفیه فاضلاب از خود نشان داده است، بنابراین در سال‌های اخیر در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری و صنعتی بوفور از آن استفاده شده است. اگر حجم جریان فاضلاب ورودی به تصفیه‌خانه کم باشد، احداث واحدهای مجزا برای انجام فرآیندهای هوادهی و ته‌نشینی از نظر اقتصادی توجیه پیدا نمی‌کند. در این گونه موارد، بر روی روش لجن فعال اصلاحاتی انجام می‌دهند تا به روشی مناسب دست پیدا کنند. در سیستم SBR همۀ مراحل فرآیند لجن فعال در یک راکتور انجام می‌شود. در واقع حوضچه‌های هوادهی و ته‌نشینی را با هم ترکیب می‌کنند بصورتی که این فرآیندها بطور متوالی و متناوب در یک حوضچه انجام شوند. بنابراین روش راکتور پر و خالی شونده دارای پنج مرحله، بقرار زیر می‌شود:
پر شدن – واکنش – ته‌نشینی – تخلیه – سکون
از نظر جریان ورودی فاضلاب، فرآیند SBR به دو دستۀ متناوب و پیوسته تقسیم می‌گردد. در حالت متناوب، فاضلاب طی یک مرحله در سیستم بارگذاری می‌شود و تا زمانی که فرآیند تصفیه تکمیل نشده باشد، جریان فاضلاب ورودی قطع خواهد ماند. در این روش فرآیند نیتروژن‌زدایی با بازدهی بسیار خوبی انجام می‌گردد. اما در حالت پیوسته، فاضلاب ورودی در طی چند مرحله وارد سیستم SBR می‌شود، تا سطح فاضلاب در حوضچه، به حد مورد نظر برسد. این فرآیند به گونه‌ای طراحی می‌شود که فاضلاب‌های ورودی و جدید قبل از اینکه به سایر واحدهای تصفیه وارد شوند، حتماً تحت عملیات هوادهی قرار گیرند. بدین ترتیب که اگر جریان فاضلاب بصورت مستمر و دائمی باشد برای انجام این فرآیند، حداقل باید دو مخزن تعبیه شده باشند که یکی از آن‌ها فاضلاب جدید را دریافت کند و در دیگری فرآیند تصفیه انجام شود. بطور کلی سیستم SBR به‌گونه طراحی شده است که بتوان از آن برای حذف ازت، فسفر، کربن و نیتروژن با بازدهی بسیار قابل قبول، در حدود 95 تا 98 درصد، استفاده نمود. همچنین با دارا بودن ساختار فیزیکی بسیار ساده‌ای، از نظر عملیاتی و بهره‌برداری انعطاف‌پذیری بالایی دارد.
در راکتور پر و خالی شونده، عملیات تخلیه پساب با استفاده از سیستم‌های تخلیه ثابت یا شناور انجام می‌شود. با توجه به حجم فاضلاب ورودی و حجم حوضچه‌های راکتور، زمان ماند هیدرولیکی معمولاً بین 18 تا 30 ساعت در نظر گرفته می‌شود. فرآیند هوادهی نیز می‌تواند توسط هواده‌های جتی یا دیفیوزرهای درشت مجهز به همزن‌های عمقی انجام گردد. همچنین، از ویژگی‌های بارز و خاص سیستم SBR می‌توان به عدم نیاز این سیستم به برگشت لجن فعال اشاره نمود.
نحوه عملکرد:
بسیار ضروری است که فاضلاب خام قبل از ورود به مراحل تصفیه، از دستگاه آشغالگیر و دانه‌گیر عبور کند تا جامدات شناور و ته‌نشین شونده از آن جدا گردیده و در روند کار تصفیه، اختلال ایجاد نشود. همانطوری که بیان شد، سیستم فرآیندی SBR طی پنج مرحله انجام می‌گردد:
1- مرحله پرشدن: در این مرحله فاضلاب خام به راکتور SBR وارد شده و تا ظرفیت 75 تا 100 درصد مخزن را پر می‌کند. اگر فاضلاب بطور مداوم به سیستم جاری شود حتماً باید از دو مخزن استفاده گردد، در این حالت مرحلۀ تغذیه می‌تواند در حدود 50 درصد از زمان پر شدن را به خود اختصاص دهد. همچنین، این امکان وجود دارد که در طی عملیات پر شدن، فرآیند اختلاط و هوادهی نیز انجام گردد. این امر به انجام واکنش‌های بیولوژیکی جهت تصفیه فاضلاب کمک بسیار زیادی می‌کند.
2- مرحلۀ انجام واکنش: در این مرحله پس از پر شدن راکتور، عملیات تصفیه همچون یک فرآیند لجن فعال معمولی و با استفاده از واکنش‌های بیولوژیکی که توسط میکروارگانیسم‌ها انجام می‌شوند، اجرا می‌گردد. تنها تفاوت سیستم SBR با فرآیند لجن فعال در نوع جریان ورودی و خروجی از آن است.
3- مرحلۀ ته‌نشینی: در این مرحله، واکنش‌های بیولوژیکی توسط میکروارگانیسم‌ها کامل شده‌اند و دیگر نیازی به ادامۀ عملیات اختلاط و هوادهی وجود ندارد. همچنین با ساکن شدن سیستم، امکان جداسازی جامدات از پساب تصفیه شده با استفاده از روش ثقلی فراهم می‌گردد.
4- مرحلۀ تخلیه: در این مرحله آب و لجن از هم جدا می‌شوند و با استفاده از سرریزهای قابل تنظیم و یا شناور، پساب تصفیه شده و زلال از حوضچه خارج می‌گردد. بسته به میزان تولید لجن ممکن است مقداری لجن نیز تخلیه شود.
5- مرحلۀ سکون: این مرحله مربوط به سیستم‌هایی است که دارای چند مخزن می‌باشند. در برخی موارد، برای تکمیل مراحل تغذیه قبل از انتقال به واحد دیگر، از چند مخزن استفاده می‌شود. از آنجا که این مرحله جزو فازهای ضروری برای انجام فرآیند تصفیه نیست، می‌توان آن‌را حذف کرد.
تجهیزات:
ایستگاه‌های پمپاژ برای انتقال پساب – سیستم هوادهی عمقی – سرریزهای قابل تنظیم – لوله‌ها و اتصالات لازم – دستگاه‌های اندازه‌گیر و کنترل کننده – تابلو برق
مزایا:
– نصب و راهبری آسان
– بازدهی بالا
– عدم نیاز به حوضچۀ ته‌نشینی مجزا
– قابلیت تحمل شوک‌های هیدرولیکی و آلایندگی
– نیاز به فضای کم جهت نصب
– قابلیت کنترل و انعطاف‌پذیری بالا
– هزینه احداث کم
کاربرد:
معمولاً از سیستم‌های SBR برای جریان‌های با دبی پایین استفاده می‌شود و استفاده از آن‌ها برای جریان‌های بالا چندان قابل قبول نمی‌باشد. بدلیل نیاز به فضای کم جهت احداث، برای مناطقی که با مشکل محدودیت زمین مواجه هستند بسیار مناسب می‌باشد. انعطاف‌پذیری بالای این سیستم باعث شده که از این سیستم در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب – صنعتی – خانگی به‌تعداد زیاد استفاده گردد.