تصفیه فاضلاب به روش راکتور متوالی منقطع (SBR) یک سیستم لجن فعال پر و خالی شونده برای تصفیه فاضلاب می‌باشد. در این سیستم تصفیه فاضلاب ،‌ فاضلاب جهت تصفیه به یک راکتور منقطع واحد منتقل می‌گردد تا اجزای نامطلوب آن حذف گردد و سپس فاضلاب تخلیه می‌گردد. متعادلسازی، هوادهی و زلال‌سازی همگی می‌تواند با بکارگیری یک واحد راکتور منقطع حاصل شوند. جهت بهینه‌سازی عملکرد سیستم دو یا چند راکتور منقطع در توالی عملکردها تعبیه می‌گردد. سیستمهای SBR به طور موفقیت‌آمیزی برای تصفیه فاضلابهای شهری و صنعتی به کار رفته‌اند. این روشها در تصفیه فاضلابهای با جریان متناوب و یا جریان کم نقش منحصر به فردی دارند.

‌ تصفیه خانه با فرآیندهای منقطع پر و خالی نظیر SBR بین سالهای ۱۹۱۴ الی ۱۹۲۰ ابداع  و در حال کار می‌باشند. علاقه‌مندی به سیستمهای SBR در اواخر دهه ۱۹۵۰ و اوایل دهه ۱۹۶۰ مجدداً رونق گرفت که علت آن پیشرفت دستگاه‌ها و تکنولوژیهای جدید بود. پیشرفت در تجهیزات هوادهی و سیستمهای کنترل به سیستم SBR اجازه داد تا به طور موفقیت‌آمیزی با سیستم لجن فعال متعارف رقابت نماید.

آژانس محیط زیست آمریکا در تفاوت بین سیستم لجن فعال متعارف و SBR جمله زیر بیان داشته است:

سیستم تصفیه فاضلاب  SBR با سیستم لجن فعال متعارف اختلافی ندارد جز آنکه این سیستم به جای آنکه با فضا عمل نماید، با زمان عمل می‌نماید.

تفاوت بین دو تکنولوژی در این است که سیستم  تصفیه فاضلاب SBR با یک کنترل توالی زمان، عملیات متعادل‌سازی، تصفیه بیولوژیکی و زلال‌سازی ثانویه را در یک حوضچه انجام می‌دهد. این مدل از راکتورها، عملاً زلال‌سازی اولیه را نیز در خود شامل می‌شوند.

در یک سیستم لجن فعال متعارف، فرآیندهای فوق هر یک بایستی در مخزنی جداگانه صورت پذیرند.

یک روش اصلاح شده تصفیه فاضلاب  SBR سیستم هوادهی ممتد سیکل تناوبی (ICEAS) می‌باشد. در سیستم ICEAS ، فاضلاب ورودی به طور یکنواخت وارد راکتور می‌گردد. در حقیقت این فرآیند در مقایسه با سیستمهای SBR متعارف، یک سیستم منقطع حقیقی نمی‌باشد.

ساختار طراحی سیستمهای تصفیه فاضلاب  SBR و ICEAS از جهات دیگر بسیار شبیه به یکدیگر می‌باشد.

شرح یک تصفیه‌خانه که با سیستم تصفیه فاضلاب به روش  SBR عمل می‌نماید:

در مرحله اول فاضلاب وارد یک راکتور نیمه پر می‌گردد که شامل توده جرمی باقیمانده از سیکل قبلی نیز می‌باشد. هنگامیکه راکتور پر می شود،‌ مشابه یک سیستم لجن فعال متعارف عمل می‌نماید اما بدون یک جریان پیوسته ورودی یا خروجی، هنگامیکه توده جرمی ته‌نشین می‌گردد و مواد آلی فاضلاب توسط میکرو ارگانیسم‌ها مصرف می‌شود،‌ زمانی است که واکنش‌های بیولوژیکی کامل گشته‌اند و دیگر نیازی به هوادهی و اختلاط نمی‌باشد. همچنین توده جرمی اضافی در هر زمان در طول سیکل به دور ریخته می‌شود. با نگهداشتن و تنظیم نسبت ماده آلی به توده جرمی در هر سیکل میزان لجن دفعی مازاد مشخص می‌گردد. در سیستمهای لجن فعال متعارف پیوسته، نسبت ماده آلی به توده جرمی با بازگشت لجن از مخزن ته‌نشینی تنظیم می‌گردد که میزان آن وابسته به میزان فاضلاب ورودی و مشخصات و غلظت مواد در حوضچه ته‌نشینی و عوامل دیگر می‌باشد. پس از واحد SBR، توده فاضلاب وارد یک مخزن متعادلسازی می‌گردد تا جهت فرآیندهای بعدی بتوانیم با نرخ جریان ثابتی فاضلاب را وارد سیستم نماییم. در برخی حالات، فاضلاب جهت حذف جامدات اضافی از فیلتر عبور داده می‌شود و سپس ضد عفونی می‌گردد.

در سیستمهای تصفیه فاضلاب  SBR به پمپهای بازگشت لجن فعال و پمپهای لجن اولیه که در سیستمهای لجن فعال متعارف نیاز است، احتیاجی نمی‌باشد. در سیستم SBR معمولاً تنها یک لجن برای دفع وجود دارد. لزوم وجود تغلیظ‌کننده‌های ثقلی قبل از هاضم‌ها بسته به خصوصیات لجن، در هر مورد فاضلاب بایستی بررسی گردد.

یک سیستم SBR به هنگام ورود فاضلاب به داخل آن به عنوان یک سیستم متعادل‌ساز عمل می‌نماید که این امر سیستم را قادر می‌سازد تا بارگذاریها و نیز ورودیهای ماکزیمم را که به صورت منقطع وارد می‌شوند،‌ متعادل نماید. در بسیاری از سیستم‌های لجن فعال متعارف، جهت حفاظت سسیتم بیولوژیکی از جریان ماکزیمم که ممکن است باعث شستن و خارج کردن توده جرمی گردد و یا حفاظت سیستم بیولوژیکی از ماکزیمم بارگذاری که ممکن است فرآیند تصفیه را دچار مشکل نماید از یک مخزن متعادلسازی جداگانه استفاده می‌شود.

همچنین بایستی توجه گردد که زلال‌ساز اولیه جهت تصفیه فاضلابهای شهری قبل از واحد SBR معمولاً مورد نیاز نمی‌باشد. در تمام تصفیه‌خانه‌های لجن فعال متعارف، زلال‌سازهای اولیه قبل از سیستمهای بیولوژیکی به کار گرفته می‌شوند. هر چند که توسط سازندگان سیستمهای SBR پیشنهاد می‌گردد که هر گاه مجموع جامدات معلق T.S.S و یا میزان اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی (BOD) بیشتر از ۴۰۰ الی ۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر باشد از زلال‌سازهای اولیه استفاده گردد.

مراحل  فرآیند SBR

همه فرآیند های SBR به طور معمول 5 مرحله دارند که به طور متوالی به صورت زیر انجام می‌شوند:

1-پرکردن

2-واکنش (هوادهی)

3-ته نشینی (زلال سازی)

4-تخلیه

5-سکون

در مرحله پرشدن، پساب خام به درون راکتور که بخشی از راکتور از لجن باقی مانده از سیکل قبل پر است، وارد می‌شود که در این مرحله مخلوط شدن و هوادهی صورت می‌گیرد.

در مرحله هوادهی، جریان ورودی قطع و فقط هوادهی صورت می‌گیرد، در این مرحله که به واکنش نیز معروف است، واکنش های بیولوژیک و شیمیایی فرآیند تصفیه انجام می‌گیرد.

در مرحله ته نشینی، هوادهی قطع شده و ته نشینی اتفاق می افتد.

مرحله تخلیه: با استفاده از دکانترها جریان از سطح جمع آوری و به مخزن آب تصفیه شده منتقل می‌گردد.

مرحله سکون: در این مرحله لجن مازاد سیستم خارج شده و فرآیند آماده وارد شدن به مرحله بارگیری می‌شود.

برخی محاسن و معایب سیستم‌های تصفیه فاضلاب  SBR در زیر بیان شده است:

محاسن سیستم تصفیه فاضلاب SBR

1- متعادل‌سازی،‌ زلال‌سازی اولیه، تصفیه بیولوژیکی و زلال‌سازی ثانویه همگی می‌توانند در یک راکتور واحد بدست آیند.

2- حداقل جاگیری

3- کاهش هزینه سرانه با حذف واحدهای زلال‌‌ساز و تجهیزات دیگر.

4- چرخه‌ها درون سیستم می توانند برای حذف مواد مغذی برنامه ریزی شوند.

5- قابلیت انعطاف در عملکرد و توانایی کنترل با بکارگیری یک تغییر در جریان پساب.

6- نمایش دادن افزایش مقیاس به صورت خطی.

7- شرایط بی هوازی در یک مخزن یکنواخت به صورت انتخابی.

8- قابلیت حذف مقدار زیادی مواد مغذی.

9- حذف باکتریهای رشته‌ایی.

معایب سیستم تصفیه فاضلاب SBR

1- جهت واحدهای تنظیم زمان و کنترل‌ها، در مقایسه با سیستم‌های متعارف، به یک سیستم هوشمندتری نیاز می‌باشد.

2- با توجه به کنترلگرهای هوشمند، سوئیچهای اتوماتیک و شیرهای اتوماتیک در مقایسه با سیستمهای متعارف، نگهداری سیستمهای SBR در سطح بالاتری قرار دارد.

3- احتمال تخلیه لجن ته‌نشین شده و یا لجن معلق در هنگام مرحله تخلیه و یا آبگیری سیستم تصفیه فاضلاب  SBR

4- احتمال گرفتن دیفیوزرها در هنگام وقفه‌های سیکل هوادهی که البته به مدل ساخت سازندگان نیز بستگی دارد.

5- احتمال نیاز به متعادل‌ساز پس از راکتور SBR که به فرآیندهای بعدی تصفیه‌خانه نیز بستگی دارد

بسياري از كشورهاي صنعتي ونيمه صنعتي تجربه استفاده از راكتو ناپيوسته متوالي (SBR) جهت تصفیه فاضلابهای شهري و صنعتي را با موقيت پشت سر گذاشته اند . سادگي ، انعطاف پذيري و مقرون به صرفه بودن در اين روش تصفيه بيولوژيكي باعث اهميت استفاده از آن در تصفيه فاضلاب شهري و صنعتي شده است

راکتورهای ناپیوسته متوالی (SBR) به عنوان یک روش تصفیه فاضلاب اثبات شده اند. ولی علیرغم مزایایی که دارند، دارای معایبی هم هستند. به منظور برطرف نمودن معایب، یک فرآیند اصلاح شده ی SBR با جریان پیوسته مورد مطالعه قرار گرفته است. تحقیقی با هدف اجرای تعیین کارایی سیستم راکتور ناپیوسته متوالی با جریان پیوسته در حذف موثر آلاینده ها و بویژه فسفر از فاضلاب خام انجام شد. فسفر علیرغم اینکه برای رشد جلبکها و سایر میکروارگانیسم ها ضروری است، ولی به علت ایجاد اوتریفیکاسیون در آبهای پذیرنده و عوارض مختلفی که ایجاد می کنند آلاینده شدیدی به حساب می آید.