پمپ تزریق دوزینگ پمپ

پمپ تزریق پمپی کوچک و از نوع جابجایی مثبت (Positive Displacement) است که برای تزریق مقادیر دقیق مایعات از جمله مواد شیمیایی به داخل خط جریان آب، بخار و یا گاز استفاده می شود.
پمپ تزریق با روش های مختلفی کار می کند. اما اساس کار همه پمپ های تزریق این است که مقدار مشخصی از ماده مد نظر تزریق را مکش کرده و بعد از نگهداری در یک محفظه کوچک، آن را داخل خط لوله و یا مخزن مد نظر تزریق می نماید. جنس دوزینگ پمپ ها بسته به نوع ماده ای که تزریق میکنند میتواند از پلی پروپیلن (PP) ، پی وی سی (PVC)، PVDF و استیل ضد زنگ (SS) باشد. نیروی محرکه دوزینگ پمپ به صورت برقی (الکتروموتور)، سلونوئیدی (الکترومغناطیسی)، هیدرولیکی و یا پنوماتیکی می باشد.
از پمپ های تزریق علاوه بر صنایع تصفیه آب و صنایع غذایی، در واحد های صنعتی ، کشاورزی، تولیدی، آزمایشگاه های پزشکی، عملیات استخراج و … استفاده می شود.در صنعت تصفیه آب با تزریق اسید یا قلیا به وسیله پمپ تزریق می توان PH آب را در یک مخزن نگهداری آب تنظیم کرد.همچنین میتوان با تزریق کلر باعث حذف باکتری ها شد.
طرز کار دوزینگ پمپ dosing pump بدین صورت می باشد که مقدار دقیق مواد را به درون محفظه خود می کشد و مواد را توسط لوله ای به درون مخزن تزریق می کند . این موتور توسط یک موتور الکتریکی یا یک محرک هوا تغذیه می شود و دارای یک کنترلر است که پمپ را روشن و خاموش می کند و سرعت جریان را کنترل می کند. برخی از مدل ها شامل سیستم های کنترل پیچیده تری هستند.
شرکت عمران سازان مهاب در زمینه تامین انواع دوزینگ پمپ سابقه طولانی داشته و امکان تامین دوزینگ پمپ از برند های Alldose, Altech, Prominent, Emec, Jesco, Dosatromic را دارد.

عمران-سازان-مهاب-omran-sazan-mahab-

شرکت عمران سازان مهاب در نمایشگاه آب و فاضلاب سال 98

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

 

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

 

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

 

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

 

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

عمران سازان مهاب omran sazan mahab

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

از ترکیب اکسیداسیون توسط ازن سازی و جذب توسط کربن فعال دانه ای معمولاً به عنوان فرآیند بیولوژیک کربن فعال یاد می شود. ازن دهی و به دنبال آن کربن فعال بیولوژیکی (O3 / BAC) بعنوان یکی از فرآیندهای اصلی تصفیه پیشرفته بدون اسمز معکوس برای استفاده مجدد از فاضلاب قابل شرب در نظر گرفته شده است استفاده از این روش در تصفیه و استفاده مجدد از پساب می تواند کل کربن آلی را کاهش دهد و طعم و بوی نامطبوع آب را کنترل کند. بازده کربن فعال برای تصفیه بیولوژیکی آب آشامیدنی به طور قابل توجهی بیشتر از بازده محیط فیلتراسیون معمولی مانند شن و ماسه یا آنتراسیت است.

چه عواملی بر کارایی کربن های فعال بیولوژیکی تاثیر دارند؟

تنوع فصلی در حذف مواد آلی محلول (DOM) از آب آشامیدنی با استفاده از فیلترهای کربن فعال بیولوژیکی (BAC) اغلب به تغییرات دما نسبت داده شده و در میزان جداسازی این مواد از آب عامل مهمی است. با این حال ، به دلیل تغییرات فصلی در سایر پارامترهای تأثیرگذار مانند غلظت و نوع DOM و فعالیت میکروبی ، ارتباط مستقیم دما با کارایی تصفیه می تواند نسبتاً دشوار و از چالش های این حوزه کاری باشد. علاوه بر این ، فرآیندهای موجود در فیلترهای BAC شامل جذب ، دفع و تجزیه بیولوژیکی در بیوفیلم ها هستند در حالی که هرکدام متفاوت به دما پاسخ می دهند.
هنگام بررسی روند BAC ، خطر ورود زیست توده باکتریایی به پساب باید ارزیابی شود. باکتری های خارج شده از فیلترهای BAC با ضد عفونی به راحتی از بین می روند. نشان داده شده است که ذرات فعال کربن زیستگاهی برای ارگانیسم ها فراهم می کند و آنها را از غیرفعال شدن در هنگام ضد عفونی محافظت می کند. فیلتراسیون اضافی از طریق شن و ماسه برای جلوگیری از فرار ریزهای کربن فعال در آب محصول توصیه می شود. این را می توان با داشتن یک لایه از محیط شن و ماسه (6 تا 9 اینچ) به عنوان پشتیبان برای محیط کربن فعال دانه بندی شده به دست آورد.

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

جدیدترین روش های بازیابی و احیای کربن های فعال بیولوژیکی

مطالعات نشان می دهد که کربن فعال بیولوژیکی مصرف شده (SAC) در یک تصفیه خانه آب آشامیدنی با مایکروویو بازسازی شده است و اثرات بازسازی از طریق مقادیر ید ، شیمی سطح ، انرژی ساختار سطح و مورفولوژی سطح در مقایسه با کربن فعال استفاده نشده (UAC) ارزیابی شد. بر این اساس ، عملکرد کربن فعال احیا شده (RAC) با جذب متیلن بلو و شفاف سازی آب خام بررسی شد. نتایج نشان داد که مقدار ید RAC به 98.1 از UAC بهبود یافت و سطح BET RAC 778 متر مربع در گرم بزرگتر از SAC 749 متر مربع در گرم بود. ساختار منافذ RAC منظم تر از UAC بود و با توجه به تشکیل میکروپورهای جدید ، راندمان حذف RAC به 7/90 درصد رسید.

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

استفاده از روش ازن-کربن فعال بیولوژیکی در تجدیدآب های زیرزمینی و بازچرخانی پساب

در منطقه آب شهری دره سان گابریل در کالیفرنیا تجدید آب های زیرزمینی به عنوان یک استراتژی بالقوه برای افزایش تأمین آب آشامیدنی آن است. در این پروژه کاربرد گسترده ای ازن و کربن فعال بیولوژیکی (BAC) را برای استفاده مجدد از آب آشامیدنی مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از یک پکیج پیشرفته تصفیه متشکل از ازن (نسبت ازن به کل کربن آلی 1.0) و BAC (زمان تماس بستر خالی 20 دقیقه) ، 10 میلیون گالن در روز امکان استفاده مجدد از آب قابل شرب انجام شد و 25 تا 51 میلیون دلار صرفه جویی در هزینه های سرمایه ای داشت ،همچنین 2 تا 4 میلیون دلار در سال در هزینه های بهره برداری و نگهداری و 4-8 گیگاوات ساعت در سال در مصرف انرژی در مقایسه با سایر روش های تصفیه جایگزین با اسمز معکوس صرفه جویی شد. این روش مبتنی بر ازن، توانست به معیارهای بهداشت عمومی که اخیراً توسط وزارت بهداشت عمومی کالیفرنیا و موسسه تحقیقات ملی آب برای کاربردهای استفاده مجدد از آب آشامیدنی تهیه شده است دست یابد.

قابلیت های کربن فعال بیولوژیکی در حذف آلاینده های مقاوم در آب

بنزن ، تولوئن ، اتیل بنزن و زایلن ها (BTEX) از آلاینده های معمول آب های زیرزمینی هستند. تصفیه با کربن فعال بیولوژیکی (BAC) می تواند گونه های BTEX به خوبی روی کربن فعال جذب نموده و این مواد به راحتی در جاذب تجزیه می شوند. در یک بررسی فنی ستون های کربن فعال تلقیح شده به سرعت به سیستم های BAC تبدیل شدند. آنها بیشتر گونه های BTEX موجود در خوراک را حذف کردند. تجزیه بیولوژیکی در درجه اول مسئول حذف کلی سیستم های BAC بود و مقادیر بنزن ، تولوئن و او-زایلن برداشته شده طی دوره تصفیه 2 هفته ای بیش از ظرفیت های ایزوترم مربوطه بود. سیستم های BAC پایدار در برابر بارهای شوک با جریان و غلظت بالاتر مقاوم بوده و کمتر از مقدار مورد انتظار اکسیژن محلول مصرف می کنند. تولید مجدد زیست محیطی قابلیت درمان طولانی مدت سیستم های BAC را برای از بین بردن BTEX و سایر آلاینده ها بدون جایگزینی دوره ای کربن فراهم می کند. کربن فعال مبتنی بر ذغال (SC) به دلیل هزینه کمتر و درجه بالاتری از تولید مجدد ، از کربن فعال مبتنی بر نارگیل (YK) مطلوب تر بود.

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

کربن فعال گرانولی

کربن فعال گرانول (GAC) ماده پشتیبانی است که برای ایجاد برخی از باکتریهایی که به طور گسترده در محیط یافت می شوند مانند باکتریهای نیتریک کننده یا باکتریهای هتروتروف که مسئول متابولیسم مواد آلی قابل تجزیه هستند، مورد استفاده قرار میگیرند.ناهمواری سطح دانه همراه با قابلیت جذب نوع فیزیکی-شیمیایی (مشابه مولکول های آلی) ؛ این خصوصیات باعث می شود که باکتریها حتی در حضور نیروی برشی زیاد به GAC متصل شوند.وقتی کلر یا برخی مواد سمی دیگر در آب قابل تصفیه شده وجود داشته باشد، به جای حل شدن در آب به GAC متصل می شوند.همچنین، مولکولهای آلی که به عنوان ماده مغذی باکتری استفاده می شوند و در منافذ GAC محبوس می شوند. برخی باکتریها نیز به GAC متصل می شوند ، این امر خیلی سریع اتفاق می افتد. متعاقباً ، یک جمعیت باکتری متعادل حاصل می شود و باید از طریق شستشوی کافی مکرر کنترل شود (یعنی در فواصل تقریبی هفتگی) این شستشوها همچنین برای اطمینان از عدم تراکم جمعیت GAC از بی مهرگان ، که از این باکتری ها تغذیه می کنند ، ضروری است.
بعد از یک دوره سازگاری کافی ، ترکیبات پیچیده تری مانند برخی از محصولات ارگانوکلر را می توان توسط باکتری های متصل به فیلتر GAC متابولیزه کرد. با این حال ، اگر آب به GAC تزریق شود بدون استفاده از تصفیه مقدماتی مناسب ، این عمل محدود می ماند. از طرف دیگر ، اثر بیولوژیکی اعمال شده توسط یک فیلتر GAC به طور قابل توجهی توسط ازن سازی اولیه افزایش می یابد. محصولات اکسیدهای ازن که دارای سینتیک اکسیداسیون سریع هستند. بنابراین این محصولات دیگر نباید بیش از GAC جذب شوند .

مزایای فعالیت بیولوژیکی کربن فعال

• حذف بیولوژیکی ترکیبات آلی محلول در فیلترهای GAC چندین مزیت کیفیت آب به پایان رسیده را به همراه دارد.
• اکسیداسیون بیولوژیکی فرآیند غالب در حذف DOC است. در شرایط حالت پایدار ، بازده حذف DOC از 15 تا 40 درصد است. اگر بازده حذف به دست آمده در شرایط پایدار اهداف تصفیه را برآورده کند ، می توان عمر مفید GAC را به میزان قابل توجهی افزایش داد.
• اکسیداسیون بیولوژیکی در فیلترهای GAC همچنین می تواند برای از بین بردن مواد معدنی مانند آمونیاک موثر باشد. آمونیاک یک ماده شیمیایی سمی است که باعث رشد بیولوژیکی و واکنش با کلر می شود. حذف ترکیبی DOC و آمونیاک منجر به کاهش قابل توجهی از کلر مورد نیاز آب نهایی می شود. کاهش تقاضای کلر میزان DBP ها را کاهش می دهد و کیفیت آب را بهبود می بخشد.
• قبل از ازن سازی مزایای زیادی برای فرآیند تصفیه آب فراهم می کند (به عنوان مثال ، ضد عفونی عالی بدون تشکیل THM یا HAA ، میکرو لخته ، حذف رنگ ، حذف آهن و منگنز ، کاهش طعم و بو ، افزایش فعالیت بیولوژیکی و غیره). با این حال ، محصولات جانبی ازن سازی معمولاً به راحتی تجزیه می شوند و می توانند به رشد بیولوژیکی در سیستم توزیع منجر شوند. حذف این ترکیبات زیست تخریب پذیر در فیلترهای BAC منجر به کنترل رشد مجدد بیولوژیکی و افزایش پایداری کلر باقیمانده می شود. در شرایط پایدار گزارش شده است که بازده حذف کربن آلی قابل جذب (AOC) و کربن آلی قابل تجزیه زیست (BDOC) از 50 تا 100 درصد گزارش شده است. علاوه بر این ، این فرآیند می تواند منجر به حذف کامل محصولات فرعی ازن زنی شود که نگران کننده سلامت هستند و ممکن است برای مقررات آینده هدف قرار گیرند.
• می تواند برای از بین بردن مواد شیمیایی آلی مصنوعی مانند بنزن ، تولوئن و سموم دفع آفات مانند آترازین که تهدید های سلامتی دارند موثر باشد. این فرآیند همچنین می تواند غلظت ترکیبات ایجاد کننده بو مانند آلدئیدهای با زنجیره کوتاه ، آمین ها و آلدئیدهای آلیفاتیک و فنل ها و فنل های کلره دار (ضد عفونی کننده / دارویی) را کاهش دهد.
• غلظت ترکیبات سمی را در محیط های میکروبی محلی کاهش می دهد.
• سرانجام ، جذب فیزیکی در GAC مزایای بیشتری نسبت به سایر جاذب های متداول در تصفیه دارد.

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

فرآیند کربن فعال بیولوژیکی Biological activated carbon (BAC) process

متغیرهای عمده فرآیند BAC

زمان تماس با بستر خالی مهمترین پارامتر برای حذف مواد آلی زیست تخریب پذیر است. زمان تماس انتخاب شده با هدف تصفیه به درجه حرارت آب بستگی دارد. زمان های تماس گزارش شده که حذف کارآمد AOC را می توان با زمان تماس کمتر از پنج دقیقه بدست آورد.
فیلترهای BAC باید به طور منظم شستشو شوند تا از تکثیر میکروب ها در محیط جلوگیری شود و سطح تغذیه ای پایین را حفظ کند. کسری از زیست توده باکتریایی ثابت شده بر روی GAC در طی شستشو از بین می رود. در آب سرد، راندمان حذف ماده قابل تجزیه زیست پس از شستشوی مجدد به طور قابل توجهی کاهش می یابد، اما در عملیات زمستانی به شستشوی مجدد مکرر نیاز دارد. اگر فیلترها با آب کلر شسته شوند ، این کاهش حتی بیشتر است. علاوه بر این ، اگر میزان نفوذ با کلر ، کلرآمین ها یا دی اکسید کلر از قبل آلوده شده باشد ، کارایی تصفیه بیولوژیکی کاهش می یابد.
مطالعات اخیر کانادا و ایالات متحده نشان داده است که فیلترهای BAC مرحله اول عملکردی مشابه جذب کننده های GAC پس از فیلتر دارند و هزینه سرمایه را به شدت کاهش می دهند. در نتیجه ، با توجه به زمان تماس کافی ، فیلترهای BAC می توانند به فیلترهای ماسه ای تبدیل شوند.
برای انتخاب کربن فعال به چه شاخصه هایی باید توجه نمود؟
خصوصیات اضافی برای انتخاب محصول کربن فعال شامل تراکم بستر آشکار (AD) ، مقاومت در برابر سختی و سایش ، واکنش شیمیایی ، سطح خاکستر و ترکیبات خاکستر است. این خصوصیات محدودیتهای مشخصه مواد اولیه (به عنوان مثال ، ذغال سنگ قیر ، لیگنیت ، چوب و غیره) است.AD کربن فعال بر بازده شستشو ، عملکرد مجدد حرارتی و مقدار محصول بر اساس وزن ، در هر حجم کنتاکتور GAC تأثیر می گذارد. کربن های مشخص شده با AD بیشتر سرعت شستشوی بالاتری دارند. آنها انعطاف پذیری بیشتری را برای فعال سازی مجدد حرارتی فراهم می کنند.

منابع
[1] Nashita Moona et al., Temperature-dependent mechanisms of DOM removal by biological activated carbon filters, Environmental Science: Water Research & Technology, 2019.
[2] Daoji Wu et al., Microwave regeneration of biological activated carbon, Microwave regeneration of biological activated carbon, Journal of Advanced Oxidation Technologies, 2017.
[3] Daniel Gerrity et al., Applicability of Ozone and Biological Activated Carbon for Potable Reuse, Ozone: Science & Engineering, 2014.
[4] Howard M. Neukrug et al., Biological Activated Carbon—At What Cost?, Journal AWWA, 1984.
[5] Wei Zhang et al., Biological Activated Carbon Treatment for Removing BTEX from Groundwater, Journal of Environmental Engineering, 2013.
[6] Yi-Hsueh Chuang et al., Effect of Ozonation and Biological Activated Carbon Treatment of Wastewater Effluents on Formation of N-nitrosamines and Halogenated Disinfection Byproducts, Environmental Science & Technology, 2017.

شستشوی ممبران اسمز معکوس پاک کننده های غشای قلیایی اسیدی

مواد موثر در شستشوی ممبران های تصفیه آب

با توجه به اینکه یکی از راه های مهم در افزایش کارایی و طول عمر ممبران ها انتخاب و بکارگیری مواد شوینده مناسب و به صرفه می باشد در اینجا انواع مختلف شوینده های مورد استفاده در سیستم های تصفیه پساب و باز چرخانی آب پرداخته می شود. بررسی ها نشان می دهند که CIP های اسید وباز سنتی نتوانستند به طور کامل عملکرد RO را بازیابی کنند وتمام رسوبات را از عناصر غشا پاک کنند. برای تنظیم PH محلول تمیز کننده باید از هیدروکسید سدیم (NaOH) استفاده شود. در صورت امکان، برای تمیز کردن pH بالا باید از نفوذ RO یا آب دیونیزه استفاده شود. در آب شیر ممکن است کلسیم کافی (CA 2) وبی کربنات (HCO-3) وجود داشته باشد تا هنگام افزایش pH باعث رسوب کربنات کلسیم (CaCO3) شود. در بسیاری از سیستم های تصفیه بیش از یک محلول تمیز کننده ممکن است لازم باشد.

مواد موثر در شستشوی ممبران اسمز معکوس

در مورد غشاهای اسمز معکوس (RO)، یک محلول تمیز کننده با pH بالا خود غشا را تغییر می دهد. گروه های اسیدی روی مولکول غشا در pH بالا جدا می شوند ومنجر به غشای آب دوست تر می شوند. بسته به ماهیت شیمیایی ماده رسوب کننده، این ممکن است در تمیز کردن غشا کمک کند. هنگام انتقال از یک نوع محلول تمیز کننده به محلول دیگر، شستشوی کامل سیستم تصفیه غشا با نفوذ RO ضروری است. اگر شستشو ناقص باشد، مواد معدنی محلول در مرحله pH پایین هنگامی که در معرض pH بالا قرار بگیرند دوباره رسوب می کنند یا بالعکس. موارد زیر عوامل پاک کننده موثری برای آلاینده های غشایی مانند میکروارگانیسم ها ومواد آلی هستند که به طور متداول در غشاهای RO ومقاوم به قلیا شناخته می شوند
عوامل قلیایی (مانند هیدروکسید سدیم)
سورفاکتانت (مانند سدیم لوریل سولفات)
عوامل کیلیت (EDTA وغیره)
اگر غشای RO به شدت آلوده شده باشد، مواد شیمیایی فوق ممکن است به اندازه کافی تمیز نشوند.

شستشوی ممبران اسمز معکوس پاک کننده های غشای قلیایی اسیدی

شستشوی ممبران اسمز معکوس پاک کننده های غشای قلیایی اسیدی

هیپوکلریت سدیم یک ماده قدرتمند در برابر میکروارگانیسم ها ومواد آلی است، اما غشاهای پلی آمید RO مقاومت کمی در برابر کلر دارند، بنابراین از هیپوکلریت سدیم برای تمیز کردن غشاهای پلی آمید RO استفاده نمی شود.

پاک کننده های غشای قلیایی

این پاک کننده های غشای قلیایی در برابر بیشتر مواد آلی که به طور معمول در سیستم های RO یافت می شوند، موثر هستند. HDC-ALK-002 یک پاک کننده غشای قلیایی است. این پاک کننده غشا همچنین در برابر رسوبات بر پایه آلومینیوم ورسوب سیلیس کلوئیدی موثر است. تمرکز. محلول HDC-ALK-002 باید حداقل 4-6 ساعت در سیستم غشا خیسانده و گردش یابد. هنگام استفاده از HDC-ALK-002 ممکن است برخی از کف ها ایجاد شود. پس از اتمام تمیز کردن، باید غشا را کاملاً شستشو داد تا قبل از بازگشت سیستم به کار، محلول پاک کننده را از بین ببرید.
یک محلول تمیز کننده که معمولاً برای از بین بردن مواد معدنی غشای ناپاک استفاده می شود ، برای استفاده از PH پایین یا واکنش شلات به عنوان مکانیسم اصلی آن طراحی شده است. شرح این استراتژی های تمیز کردن دنبال می شود.

پاک کننده های غشایی اسیدی

این پاک کننده غشا یک پاک کننده در مقیاس غیر آلی وپاک کننده رسوب آهن برای استفاده در غشاهای نانو فیلتراسیون واسمز معکوس است. البته این ماده همچنین در برابر فولانت های آلومینیومی موثر است. یکی از أنواع این غشا HDC-ACD-001 دارای PH خودتنظیمی است که بهترین حلالیت نمکهای آهن را تضمین می کند ومی تواند با غشا پلی آمید و استات سلولز استفاده شود. HDC-ACD-001 برای استفاده در کاربردهای آب آشامیدنی تأیید شده است.
HDC-ACD-001 هنگامی که به عنوان محلول 3-4٪ مورد استفاده قرار می گیرد و باید حداقل 1-2 ساعت در سیستم خیسانده و دوباره چرخش شود، تا موثر واقع شود. هنگام استفاده از HDC-ACD-001 ، محلول تمیز کننده در pH 3.7 تثبیت می شود. اگر pH در طی فرآیند تمیز کردن به بالای pH 4.2 افزایش یابد، محلول باید دور ریخته شود و با محلول تازه جایگزین شود. پس از استفاده HDC-ACD-001 باید قبل از تخلیه با هیدروکسید سدیم تا pH 6-8 خنثی شود. این ماده محلول آبی از یک اسید سیتریک آمونیایی تثبیت شده است که با یک ماده پراکنده زیستی غیر یونی ترکیب شده است.

 

شستشوی ممبران اسمز معکوس پاک کننده های غشای قلیایی اسیدی

شستشوی ممبران اسمز معکوس پاک کننده های غشای قلیایی اسیدی

اسید کلریدریک (HCI)

اسید کلریدریک (HCI) اغلب برای کاهش pH محلول های تمیز کننده استفاده می شود. از مصرف اسید سولفوریک (H2SO4) باید خودداری شود زیرا افزایش غلظت سولفات ممکن است منجر به تشکیل رسوبات سولفات نامحلول شود. در موارد رسوب زدگی حاصل از پلیمریزاسیون سیلیس ممکن است از اسید هیدروفلوئوریک (HF) استفاده شود. اما توجه داشته باشید که HF بسیار خطرناک است و باید با احتیاط زیادی از آن استفاده شود. هر نوع غشایی محدودیت هایی برای pH دارد و این محدودیت ها بسته به درجه حرارت محلول تمیز کننده تغییر می کند.

عوامل کیلیت. این مواد شیمیایی دارای چندین مکان یونی در ساختار مولکولی خود هستند. سایت های منفی آنها مانند “چنگال” های الکتریکی عمل می کنند که به یون های مثبت در ماده رسوب غیر آلی متصل می شوند. عوامل کیلیت به معنای واقعی کلمه یونهای مثبت را از ساختار جامد ترکیب نامطلوب بیرون می کشند، بنابراین به تجزیه آن به شکلی کمک می کنند که قابل شستشو باشد.
دو عامل شیمیایی متداول اسید سیتریک و اسید اتیلن دی آمین تتراسیک (EDTA) هستند. از اسید سیتریک برای حذف آهن استفاده می شود و EDTA می تواند نمک های کلسیم ، باریم و استرانسیم را از بین ببرد. از عوامل كلات معمولاً در سطح pH خنثي تا زياد استفاده مي شود تا تضمين شود كه محل هاي منفي روي مولكول هاي كلات يونيزه مي مانند. از آنجا که حذف فولانتهای غیر آلی معمولاً حداقل به تجزیه جزئی ساختار جامد ترکیبات مربوط می شود ، ضروری است که به محلول تمیز کننده زمان کافی برای کار داده شود. به بیان ساده، این بدان معناست که نمی توان روند کار را با سرعت انجام داد. ممکن است این فرآیند چند روز طول بکشد.
مواد شوینده. همانطور که در موارد معمول لباسشویی در منزل ، مواد شوینده می توانند به تمیز کردن غشا کمک کنند. مولکول مواد شوینده از یک طرف بسیار آب دوست و در انتهای دیگر منفور از آب (آبگریز) است. این بدان معنی است که مواد شوینده به عنوان یک ماده بینابین عمل می کند و به مولکول های آب اجازه می دهد مواد آلی را که به طور معمول با آنها تعامل ندارند ، حل کنند. از بسیاری از مواد شوینده عمومی می توان برای تمیز کردن غشاها استفاده کرد. با این حال ، باید مراقبت شود تا از استفاده از فرمول های لباسشویی ، که ممکن است حاوی اکسید کننده ها (به عنوان مثال ، سفید کننده) باشد ، جلوگیری شود. اینها ممکن است به غشای RO کامپوزیت فیلم نازک (پلی آمید) آسیب برساند. همچنین ، غلظت بیش از حد مواد شوینده در محلول تمیز کننده فقط ممکن است مشکل رسوب زدایی موجود را تشدید کند. پیشنهاد شده که غلظتهای 1/0 تا 5/0 درصد وزنی کافی است.

PRO اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

آشنایی با اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

اسمز عقب مانده فشار روشی است برای جدا کردن یک حلال از یک محلول که غلظت بیشتری دارد و همچنین تحت فشار است. در این روش، یک غشا نیمه نفوذ پذیر به حلال اجازه می دهد تا توسط اسمز به محلول غلیظ منتقل شود. لوب و نورمن اصطلاح “اسمز عقب مانده با فشار (PRO)” را برای استفاده در نمک گذاری آب با فرآیند غشای اسموتیکی پیشنهاد کردند (Loeb and Norman، 1975). زیرا این فرآیند از طریق اسموتیک هدایت می شود و انرژی اختلاط بین جریان های شوری بالا و کم را برای تولید انرژی مکانیکی مهار می کند. در PRO ، آب از طریق یک غشا نیمه نفوذ پذیر از یک جریان تغذیه ای با غلظت کم به یک آب نمک با غلظت بالا نفوذ می کند. اگرچه محلول تحت فشار قرار دارد، اما فشار هیدرولیکی آن کمتر از فشار اسمزی آن است. بنابراین، هنوز یک نیروی محرکه اسمزیک خالص برای انتقال آب (جریان پرمیت) از خوراک به محلول وجود دارد. جریان نفوذ تحت فشار قرار می گیرد و محلول را رقیق می کند. انرژی موجود در محلول پرمیت تحت فشار را می توان از طریق مجموعه مولد توربین به انرژی مکانیکی / الکتریکی تبدیل کرد.
جریان باقیمانده محلول تحت فشار و رقیق شده از طریق مبدل فشار (PX) ارسال می شود، جایی که انرژی فشار مانده آن با فشار دادن محلول کشش ورودی به طور کارآمد بازیابی می شود. در حقیقت، PRO را می توان فرآیند معکوس اسمز (RO) دانست. RO از فشار هیدرولیکی برای مقابله با فشار اسمزی محلول خوراک آبی (مثلاً آب دریا) برای تولید آب تصفیه شده استفاده می کند (سوریراجان ، 1970)، در حالی که PRO از فشار اسمزی آب دریا برای مخلوط کردن آب شیرین و آب شور استفاده می کند و به طور طبیعی انرژی فشاری تولید می کند سپس به انرژی مکانیکی / الکتریکی تبدیل می شود. به دلیل شباهت های آن با RO ، تلاش های اولیه برای توسعه PRO وابسته به غشاها و ماژول های غشایی بود که در اصل برای RO طراحی شده بودند. این امر جمع آوری نتایج آزمایشی اولیه را بدون نیاز به دستگاههای خاص طراحی شده امکان پذیر ساخت، اما منجر به خروجی نیرو بسیار کمتر از خروجی های مورد انتظار شد (Loeb et al.، 1976؛ Loeb and Mehta، 1979؛ Mehta and Loeb، 1978، 1979).

 

PRO اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

PRO اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

 

با این حال ، این استفاده از PX بود که در اصل برای برنامه های RO تهیه شده بود و باعث بهبود چشمگیر طراحی PRO شد (Loeb، 2002). در ابتدا، PRO به شکل مستقل برای تولید انرژی از مخلوط کردن جریان های کم غلظت (به عنوان مثال، آب رودخانه یا فاضلاب) با آب دریا مورد بررسی قرار گرفت. اخیراً، کاربرد آن برای افزایش تبدیل انرژی (Kim and Elimelech، 2013؛ Achilli et al.، 2009؛ Chou et al.، 2012) و اتصال با RO برای شیرین سازی آب دریا با انرژی کم (Achilli et al.، 2014؛ Altaee et al.، 2014) مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات در زمینه PRO در 10 سال گذشته به دلیل علاقه مجدد گروه های تحقیقاتی آمریکایی و اروپایی به سرعت افزایش یافت، اندکی پس از مطابقت با تحقیقات آسیایی – اقیانوسیه و پیشی گرفتن از آنها. امروزه، چند کارخانه نمونه که در شرایط واقعی کار می کنند وجود دارند و در حال ساخت هستند، که نشان دهنده رشد سریع فن آوری و سطح آمادگی بالای فن آوری (TRL) است که در 10 سال گذشته توسط PRO به دست آمده است.
اگرچه فناوری PRO به عنوان یک فناوری نوظهور در نظر گرفته شده است، اما فرآیندهای PRO در هنگام استفاده از آب دریا و آب رودخانه هنوز موفقیت تجاری کسب نکرده اند. تحولات در غشاهای PRO با شار بالا و کم هزینه (و ماژول ها)، توربین های با بازده بالا و پیش تصفیه مقرون به صرفه برای جلوگیری از رسوب زدگی غشا هنوز مورد نیاز است و همچنان به عنوان یک چالش مهم مطرح است.

کاهش بیشتر انرژی توسط فناوری PRO

در تحقیقات به عمل آمده، مشخص شد که PRO تحقق بهترین بازیابی انرژی در جهان را امکان پذیر کرده و انرژی مورد نیاز برای نمک زدایی آب دریا را به حداکثر 30٪ به عنوان SEC کاهش داده است. اسمز عقب مانده فشار (PRO) فرآیندی است که می تواند با استفاده از انرژی حاصل از اختلاط آزاد گیبس، فشار اسمزی محلول نمکی را به فشار هیدرولیکی تبدیل کند. حتی اگر اصول ترمودینامیکی فرآیند PRO کاملاً ثابت شده باشد، هنوز پارامترهای خاصی وجود دارد که برای اجرای عملی فرآیند از نظر اقتصادی لازم است بهینه گردد. عملکرد غشایی یکی از مهمترین پارامترهای فرآیندهای PRO است و تقریباً همیشه عامل تعیین کننده ای برای پیاده سازی و کاربردهای مقیاس بالا است.

 

PRO اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

PRO اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

عملکرد یک غشا PRO به طور کلی با تراکم توان آن غشا تحت شار خاص و شرایط فشار اعمال شده اندازه گیری می شود. اوج عملکرد غشای PRO معمولاً “نقطه رفتن و ممنوعیت” برای ارزیابی فرآیند اقتصادی است. اکثر تحقیقات گذشته و فعلی در مورد فرآیندهای PRO در توسعه غشا بر ساختار غشایی فیلم کامپوزیتی نازک (TFC) متمرکز شده است. ادغام و توسعه نانومواد، تحقیقات غشای PRO را به سمت تحقیق در مورد غشاهای نانوکامپوزیت فیلم نازک (TFN) با بازده بالا سوق می دهد.

 

 

اسمز عقب مانده فشار (PRO) پتانسیل زیادی برای تبدیل شدن به یک فرایند عملی برای تبدیل فشار اسمزی محلول نمکی به فشار هیدرولیکی دارد. اکثر کاربردهای پیشنهادی فرآیندهای PRO بر اساس استفاده از فشار اسمزی محلول آب نمک از فرآیند اسمز معکوس آب دریا (SWRO) است. آب SWRO غلظت نمک نسبتاً بالایی دارد و بنابراین فشار اسمزی بیشتری نسبت به خود آب دریا دارد. فرآیند PRO از انرژی آزاد گیبس در مخلوط کردن محلول نمکی (در سمت کشش غشا نیمه تراوا) و محلول کشیده شده از محلول خوراک (در سمت خوراک غشا نیمه تراوا) استفاده می کند. اختلاف شوری این دو محلول در هنگام مخلوط کردن باعث تولید انرژی آزاد گیبس در اختلاط می شود که با فرآیند PRO به فشار هیدرولیکی تبدیل می شود. تفاوت اصلی بین اسمز رو به جلو (FO) و PRO این است که محلول کشش در فرآیند FO تحت فشار نیست در حالی که محلول کشش در فرآیند PRO تحت فشار هیدرولیکی است. فشار اسمزی در FO به میزان جریان اضافی تبدیل می شود. با این حال، در PRO، فشار اسمزی تبدیل شده، به عنوان فشار هیدرولیکی، مصرف می شود تا فشار هیدرولیکی محلول کشش را در حالی که سرعت جریان افزایش می یابد، نسبتاً ثابت نگه دارد. بنابراین، محلول نهایی که یک محلول رقیق است، دارای فشار هیدرولیکی مشابه محلول کشش است اما سرعت جریان بالاتری دارد.

 

PRO اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

PRO اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

چالش های موجود در بهره برداری از سیستمهای PRO

اخیراً، روند اسمز عقب مانده فشار (PRO) به عنوان یک فناوری جایگزین که می تواند با رژیم فعلی تغییر اقلیم مقابله کند، مورد توجه قرار گرفته است. اگرچه روند PRO همراه با رشد فن آوری های غشایی به طور قابل توجهی توسعه یافته است، اما هنوز هم چندین مانع در مسیر پیشرفت وجود دارد. تولید نسبتاً کم فرآیند PRO در مقیاس ماژول یکی از مشکلاتی است که مانع تجاری سازی و مقیاس بندی آن می شود. اگرچه فرآیند PRO در فرآیند مقیاس آزمایشگاهی به سطح چگالی توان 24 وات بر مترمربع دست یافته است، چنین مقداری از چگالی توان هنوز در فرآیند PRO در مقیاس ماژول تأیید نشده است. گزارش شده است که چگالی توان به 10 وات بر متر مربع کاهش می یابد هنگامی که مقیاس فرآیند افزایش می یابد، این مقدار به 15 وات بر متر مربع می رسد. علاوه بر این، این یک مشکل دیگر این است که هنوز هیچ غشایی با هدف PRO تولید نشده است. بیشتر تحقیقات در مورد PRO صرفاً با استفاده از مخالفت جهت گیری غشا از حالت AL-FS (لایه متراکم فعال رو به محلول خوراک) به حالت AL-DS (لایه متراکم فعال رو به روی محلول کشش) از غشا اسمز رو به جلو استفاده کرده است. حالت AL-DS برای افزایش شار آب فرآیند بهتر است، اما نسبت به حالت AL-FS بیشتر در معرض فولانت ها است تا عملکرد مد AL-DS سریعتر از حالت AL-FS کاهش یابد.
بر این اساس، یک فرآیند ترکیبی PRO به عنوان اقدامی برای حل مشکلات در حال افزایش است. فرآیند ترکیبی اسمز معکوسPRO مشهورترین شکل فرآیند های ترکیبی است. فرآیند ترکیبی دارای مزایای مختلفی است که به یک مرحله قبل برای فرآیند PRO نیاز ندارد و می تواند در مورد PRO مستقل بهتر عمل کند.
اسمز عقب مانده فشار (PRO) و الکترودياليز معکوس (RED) اخيراً به دليل پتانسيل آنها در توليد انرژي گراديان شوري مورد بررسي قرار گرفته است. غشاهای مبتنی بر پلیمر از اجزای اصلی این سیستم ها هستند و بنابراین، خواص این غشاها تا حد زیادی عملکرد و کاربرد هر دو PRO و RED را تعیین می کند. با توجه به اصول عملیاتی مختلف، برای غشاهای PRO، طراحی لایه پشتیبانی و لایه های فعال بسیار مهم از اهمیت بیشتری برخوردار هستند، در حالی که برای غشاهای RED ، قدرت انتخاب یون و هدایت یونی بیشتر نگران کننده هستند.
در چهار دهه گذشته، توسعه غشا بر اساس تقاضا در فرآیندهای تحت فشار رخ داده است. با این حال، در دهه گذشته، علاقه به فرآیندهای اسموتیکی، مانند اسمز رو به جلو (FO) و اسمز عقب مانده فشار (PRO)، افزایش یافته است. تهیه غشاهای سفارشی برای توسعه این فناوری ها ضروری است. اخیراً چندین روش آماده سازی غشایی بسیار امیدوار کننده برای کاربردهای FO / PRO پدید آمده است. تهیه غشاهای فیلم نازک کامپوزیت (TFC) با پشتیبانی از پلی سولفون (PSf) سفارشی، پشتیبانی از الکتروسپان، غشاهای TFC بر روی پشتیبانی آب دوست و غشاهای فیبر توخالی برای کاربردهای FO / PRO گزارش شده است. این روش های جدید اجازه استفاده از مواد دیگر به غیر از غشای استات سلولز نامتقارن (CA) و غشاهای TFC پلی آمید / پلی سولفون را می دهد.

PRO اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

PRO اسمز عقب مانده فشاری Pressure Retarded Osmosis

اسمزمعکوس عقب مانده با فشار، مقایسه با سایر تکنیک های نوین و کاهش مصرف انرژی در جهان
مصرف انرژی جهانی به شدت وابسته به سوخت های فسیلی است که باعث تغییرات شدید آب و هوایی می شود و بنابراین، کاوش در فن آوری های جدید برای تولید انرژی های تجدید پذیر موثر در جهان نقش مهمی دارد. اسمز عقب مانده فشار (PRO) یکی از نامزدهای امیدوار کننده برای کاهش اعتماد به سوخت های فسیلی با مهار انرژی از شیب شوری بین آب دریا و آب شیرین است.
اسمز عقب مانده فشار (PRO) یک فرآیند غشایی جدید برای تولید انرژی است. PRO توانایی تبدیل اختلاف فشار اسمزی بین آب شیرین (به عنوان مثال آب رودخانه) و آب دریا به برق را دارد. علاوه بر این، می تواند انرژی را از آب نمک بسیار غلیظ در نمک زدایی آب دریا بازیابی کند.تولید انرژی نظری توسط PRO به نوع غشا و همچنین شرایط عملیاتی (یعنی فشار برگشتی) بستگی دارد. غشای FO بیشترین بازده انرژی را دارد در حالی که غشای NF کمترین بازده را دارد. با این حال، به دلیل قطبی شدن غلظت داخلی بالا (ICP) در غشای PRO ، میزان تولید انرژی کم گزراش شده است. این یافته نشان می دهد که کنترل ICP برای کاربرد عملی PRO برای تولید انرژی ضروری است.
در PRO ، آب از طریق یک غشا نیمه تراوا از یک محلول خوراک رقیق به یک محلول کشش غلیظ منتقل می شود. با افزایش جریان حجمی آب، توربین آبی برای تولید نیرو اجرا می شود. فناوری PRO طی سالهای اخیر به سرعت بهبود یافته است. با این حال، کارخانه PRO در مقیاس تجاری هنوز توسعه داده نشده است. در این زمینه، پیشرفت های اخیر در روند PRO از نظر مدل های ریاضی، ماژول های غشایی، طرح های فرآیندی، کارهای عددی و رسوب گذاری و تمیز کردن بررسی می شود. علاوه بر این، الزامات تحقیق برای سرعت بخشیدن به تجاری سازی PRO مورد بحث قرار گرفته است. انتظار می رود که این مقاله بتواند به درک جامع روند PRO کمک کند و در نتیجه اطلاعات اساسی را برای فعال سازی تحقیقات و توسعه بیشتر فراهم کند.

 

Methods of blowdown treatment

In several power plants microrofiltration (MF) technology was used to treat and reuse cooling tower blowdown in a ZLD. The whole treatment process is not done only by MF and it was classified into pre- and post-treatment as follows;

  1. Chemical addition to the blowdown water to effect hardness (increase the PH up to 8.5) and silica removal (PH= 10-11) by precipitation.
  2. The precipitated solids are removed with microfiltration technology

3.The MF treated water directed to a first-stage RO unit

  1. Portion of permeate is sent directly to the cooling tower as makeup water and the remainder to a polishing RO with its permeate treated with continuous deionization (CDI) technology for boiler feed.
  2. The concentrate stream from the first-stage RO unit is sent to a second-stage RO with its permeate utilized as cooling tower makeup and concentrate dewatered in a crystallizer.

 RO in blowdown water treatment

Permeate flux and salt retention are the main parameters that determine the performance of an RO system. These parameters are mainly influenced by factors such as pressure and recovery. These variables influence the performance of the system in their own way. In practice, performances are usually influenced by multiple parameters [2].

The challenges in treating cooling tower blowdown

  • The contaminated liquid is very high in solids. Treatment options for disposal of these liquids such as crystallizers require a large amount of thermal energy, a large footprint, and expensive corrosion-resistant materials.
  • Evaporation ponds must be lined and may not be feasible in locations with limited space and low net evaporation rates;
  • Wastewater can be collected and treated at offsite facilities when no onsite treatment is available.

[1] Peter S. Cartwright, Cooling Tower Blowdown Treatment and Reuse, Water Conditioning & Purification, 2013.

[2] Kaliapan S., Sathish C., T. Nirmalkumar, Recovery and reuse of water from effluents of cooling tower, J. Indian Inst. Sci., July–Aug. 2005, 85, 215–221

فرایند براساس مراحل

تصفیه آب
استفاده مجدد از پساب
تصفیه فاضلاب و پسماند
راه حل های زیست محیطی
سیستم pilot plant

 

فرایند براساس نوع

تصفیه آب

تصفیه فاضلاب

 

استفاده مجدد از پساب

راه حل های زیست محیطی

  • ZLD (Zero Liquid Discharge)

  • Spray Dryer Absorber

  •  کریستالایزر (crystallizer)

  • تبخیر کننده ها evaporator

  • حوضچه تبخیری

  • کشت آرتمیا

 

سیستم pilot plant

 

 

8 Inch Low Pressure Membrane (LPM)

8 Inch Low Pressure
Membrane (LPM)

 

سازنده

 

 

CSM

 

Filmtec

 

CSM

 

Filmtec

 

Filmtec

 

Hydranautics

 

Hydranautics

 

Hydranautics

    مدل مشابه

RE8040-BLN440

LE-440i

RE8040-BLN

LE-400

BW30LE-440

ESPA1

ESPA3

ESPA2+

 

   

 

 

عملکرد

 

شدت جریان آب تصفیه
شده
(GPD)

 

13000

 

12650

 

12000

 

11500

 

11500

 

12000

 

14000

 

12000

دفع نمک (%)

 

99.2

99.3

99.2

99.3

 

99.3

99.5

99.6

دفع بور (%)

 

 

 

 

 

 

 

93.0

حداقل
مقدار دفع نمک (%)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شرایط
آزمایش

(ppm)غلظت NaCl

1500

2000

1500

2000

2000

1500

1500

1500

فشار (psi)

150

150

150

150

150

150

150

150

درجه حرارت (C)

25

25

25

25

25

25

25

25

PH

6.5-7

8

6.5-7

8

8

6.5-7

6.5-7

6.5-7

بازیافت (%)

15

15

15

15

15

15

15

15

 

سطح موثر (ft2)

440

440

400

400

440

400

400

440

 

 

 

8 Inch Low Pressure
Membrane (LPM)

 

سازنده

 

 

CSM

 

Hydranautics

 

Hydranautics

 

Hydranautics

 

Toray

 

Toray

 

Toray

 

Hydranautics

    مدل مشابه

RE8040-BLR

ESPA2

ESPAB

ESPAB+

TM720C-400

TM720L-400

TM720L-430

ESPA2-365

 

   

 

 

عملکرد

 

شدت جریان آب تصفیه
شده
(GPD)

 

9000

 

9000

 

8600

 

9000

 

8800

 

8500

 

9200

 

8200

دفع نمک (%)

 

99.6

99.6

99.2

99.3

99.2

99.5

99.5

99.6

حداقل
مقدار دفع نمک (%)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

دفع بور(%)

 

 

96.0

96.0

 

99.0

99.0

 

 

 

 

شرایط
آزمایش

(ppm)غلظت NaCl

1500

1500

1500

1500

2000

2000

2000

1500

فشار (psi)

150

150

150

150

150

150

150

150

درجه حرارت (C)

25

25

25

25

25

25

25

25

PH

6.5-7

6.5-7

6.5-7

6.5-7

7

7

7

6.5-7

بازیافت (%)

15

15

15

15

15

15

15

15

 

سطح موثر (ft2)

400

400

400

440

430

400

430

365

 

8 Inch Low Pressure
Membrane (LPM)

 

سازنده

 

 

CSM

 

Filmtec

 

Hydranautics

 

Toray

 

Toray

 

Toray

 

Toray

 

Toray

 

Toray

 

Toray

    مدل مشابه

RE8040-BLF

XLE-440

ESPA4

TMG20-370

TMG20-400

TMG20-430

TMH20A-370

TMH20A-400

TMH20A-430

SUL-G20

 

   

 

 

عملکرد

 

شدت جریان آب تصفیه
شده
(GPD)

 

11500

 

12700

 

12000

 

9500

 

10200

 

11000

 

10200

 

11000

 

11800

 

7900

دفع نمک (%)

 

99.2

99.0

99.2

99.5

99.5

99.5

99.3

99.3

99.3

99.5

حداقل
مقدار دفع نمک (%)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99.0

 

 

 

شرایط آزمایش

(ppm)غلظت NaCl

500

500

500

500

500

500

500

 

 

500

فشار (psi)

100

100

100

110

110

110

100

100

100

110

درجه حرارت (C)

25

25

25

25

25

25

25

25

25

25

PH

6.5-7

8

6.5-7

7

7

7

7

7

7

6.5

بازیافت (%)

15

15

15

15

15

15

15

15

15

 

 

سطح موثر (ft2)

400

440

400

370

400

430

370

400

430

380

 

 

 

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.