تصفیه فاضلاب به روش RBC

فرآیندهای تماس دهنده بیولوژیکی چرخان یا RBC (Rotating biological contactor) که فیلترهای زیستی گردان نیز نامیده می شوند یک روش تطابق یافته از فرآیند رشد چسبیده می باشد، که معمولا جهت حذف BOD ،COD و... استفاده می شود. دیسک های بیولوژیکی چرخان به دلیل سهولت، دوام عالی و کیفیت خوب پساب تصفیه شده، اعتماد زیادی برای تصفیه فاضلاب در جوامع کوچک و متوسط و برخی صنایع در حال توسعه پیدا کرده است. استفاده از بستر پلاستیکی در توسعه دیسک دوار بیولوژیکی (RBC) به اواخر دهه 1960 میلادی در آلمان باز می گردد. روند انجام فرآیند در دیسک دوار بیولوژیکی به گونه ای است که در راستای تخلیه مواد کربن دار و نیتروژن دار از فاضلاب های شهری و یا صنعتی، از رشد باکتری به صورت هوازی و بی هوازی استفاده می گردد. این سیستم تصفیه فاضلاب در اواخر دهه 1970 و اوایل دهه 1980 در ایالات متحده مورد توجه ویژه ای قرار گرفت. روش RBC از بهترین روش های صنعتی برای تصفیه فاضلاب است و با وجود قدمت زیاد این روش استفاده از آن در صنعت هنوز به طور کامل فراگیر نشده است.
از سیستم RBC در تصفیه خانه های فاضلاب متداول به عنوان تصفیه ثانویه و پس از ته نشینی اولیه استفاده می شود. روش RBC راکتورهایی با بستر ثابت اند که شامل توده هایی چسبیده به دیسک های دوار به عنوان مدیا اند و این دیسک ها بر روی یک شفت افقی نصب شده اند.
دیسک های بیولوژیکی دوار (RBC)، یک واحد تصفیه بیولوژیکی هوازی متداول هستند. مزیت این سیستم این است که به صورت فشرده اند و به طور موثری مواد آلی را کاهش می دهند. با این حال این سیستم ها شامل فن آوری پیشرفته هستند که برای ساخت وبهره برداری نیازمند نیروی متخصص اند.
فرایند RBC می تواند فاضلاب های بهداشتی (شامل آب سیاه و خاکستری) و فاضلاب هایی که به روش بیولوژیکی قابل تجزیه اند را تصفیه کند.
دیسک ها با موادی با وزن سبک معمولا از جنس پلی استر (Polystyrene)، پلی اتیلن و PVC هستند و معمولا به صورت شیاردار، موج دار و یا مشبک ساخته می شوند تا سطح در دسترس برای فیلم ها بیشتر باشد.
مجموعه ای از این صفحات چرخان سبک گرد بر روی یک شفت نصب می شوند که از طریق آن جریان فاضلاب، جریان می یابد. دیسک ها تا حدودی مستغرق هستند و فاضلاب به آرامی میان آنها عبور می کند. دیسک ها اغلب از ورقات پلاستیکی با دانسیته بالا ساخته شده اند. سطح تماس بالای دیسک ها، یک محل اتصال برای باکتری ها ایجاد می کند و همان طور که این دیسک ها می چرخند باکتری ها بر روی آنها رشد می کنند.
این بیوفیلم ها به صورت متناوب در معرض هوا و فاضلاب قرار می گیرند. اکسیژن لازم برای رشد این میکروارگانیسم ها از طریق هوا جذب می شود، زیرا بیوفیلم ها روی این دیسک ها می چرخند.
در روش RBC هوادهی مورد نیاز برای انجام واکنشهای زیستی لازم برای تصفیه فاضلاب، از طریق گردش دیسک هایی که بین هوا و فاضلاب در حال چرخش هستند، تامین می شود.
هم زمان با چرخش این دیسک ها و تامین هوای مورد نیاز برای رشد میکروارگانیسم ها، واکنش های شیمیایی لازم برای حذف مواد زائد موجود در فاضلاب، انجام شده و فاضلاب تصفیه می شود. سطح مستغرق بودن راکتور بین 40 تا 80 درصد متغیر است و یک سرعت چرخش معمولی 1 تا 2 دور در دقیقه (rpm) است. معمولا نیروی لازم جهت چرخاندن صفحات توسط موتورهای الکتریکی تامین می شود.
تمام اکسیژن، مواد غذایی و آلاینده های آلی برای رشد میکروارگانیسم و تبدیل به ماده آلی به CO2 ضروری اند.
نیتروژن با انجام نیتریفیکاسیون حذف و در پی آن با دینیتریفیکاسیون تبدیل به گاز N2 می شود که به هوا آزاد می شود.
برای بهینه سازی فرایند سرعت چرخش و عمق استغراق را تنظیم می کنند. در برخی از طراحی ها، هوا به کف مخزن نیز اضافه می شود تا در صورت بار آلودگی بیشتر، اکسیژن مورد نیاز برای آن فراهم شود. میزان تصفیه فاضلاب به مقدار سطح بستر، کیفیت و حجم فاضلاب ورودی بستگی دارد.
این فرایند به این دلیل که احتیاجی به بازگشت لجن ندارد از لجن فعال ساده تر است. برای استفاده مجدد فاضلاب تصفیه شده در RBC در آبیاری فضای سبز، فاضلاب خروجی از سیستم از طریق کلر زنی، ضدعفونی می گردد. لجن حاصل از فرآیند تصفیه نیز پس از یک مرحله هضم بی هوازی، تغلیظ و آبگیری شده است که می توان از آن به عنوان کود استفاده نمود.

پارامترهای موثر بر عملکرد RBC
• نرخ بارگذاری هیدرولیکی و آلی
• زمان ماند هیدرولیکی HRT
• مشخصات بیوفیلم و محیط های پشتیبانی بیوفیلم 
• مشخصات فاضلاب ورودی
• سطوح اکسیژن محلول
• بازچرخش مواد جاذب فاضلاب 
• دما

انتقال طبیعی اکسیژن از هوا به واحد RBC به دو صورت انجام می شود:
1. انتقال هوا به فیلم مایع در سطح مایع، وقتی در معرض هوا قرار دارد اتفاق می افتد.
2. انتقال اکسیژن مستقیم به توده مایع در سطح مایع، هوا که در اثر ایجاد اغتشاش در سطح دیسک با حرکت آن به وجود می آید.
علاوه بر این انتقال اکسیژن از طریق دمنده هایی که در سطح RBC قرار می گیرد هم انجام می شود.

دیسک ها به دلایل زیر باید داخل یک محفظه بسته قرار گیرند:
1. برای جلوگیری از تابش نور خورشید و تولید جلبک بر روی سطح دیسک
2. برای محافظت از میکروارگانیسم ها در برابر تغییرات دما
3. برای محافظت از شکستگی دیسک ها و تجهیزات در اثر کاهش دما
4. محافظت از دیسک ها و تجهیزات در حوادث

مزایای سیستم RBC
1. احتیاج به فضا و زمین کم 
2. پایداری بالای فرآیند، مقاوم در برابر شوک های هیدرولیکی و بارگذاری آلی 
3. طراحی فشرده با بخش های مجزا
4. زمان تماس زیاد و پساب خروجی با کیفیت بالا 
5. به دلیل سطح تماس زیاد و کافی به زمان تماس کوتاه تری نیاز دارد
6. غلظت بالای بیومس به ازای حجم راکتور
7. مصرف انرژی کمتر نسبت به سایر روش های بیولوژیکی هوازی به خصوص لجن فعال و استفاده از پمپ های هوادهی
8. عدم نیاز به بازگشت لجن
9. جمع آوری و ته نشینی بهتر لجن در زلال ساز
10. خطر گرفتگی وجود ندارد
11. ایجاد سر و صدای کمتر نسبت به سایر روش های هوادهی 
12. کاهش هزینه نسبت به سیستم رشد معلق
13. HRT کوتاه

معایب سیستم RBC
1. باید در برابر نور خورشید، باد و باران (به خصوص در برابر انجماد در هوای سرد) محافظت شود
2. ممکن است مشکل بو ایجاد کند
3. تامین برق به صورت پیوسته مورد نیاز است
4. نیاز به نیروی فنی ماهر و دائمی برای بهره برداری و نگهداری است
5. کند بودن راه اندازی فرایند 
6. مشکلات ناشی از خوردگی شفت به سبب تماس با محیط فاضلاب 
7. سرمایه گذاری بالا و همچنین هزینه های عملیاتی و نگهداری