SBR法技術應用發展

sbr(sequencing  batch  reactor)，是美國irvine教授在20世紀70年代開發的，是一種集調節池、初沉池、曝氣池、二沉池為一池，連續進水、間歇排水，工藝流程簡單，布局緊湊合理的好氧微生物污水處理技術。sbr能有效地去處廢水中的有機物及其氮磷元素，適用于市政污水和中低濃度的工業廢水處理。目前，sbr已在國內外廣泛應用，主要應用城市污水及其味精、啤酒、制藥、焦化、餐飲、造紙、印染、洗滌、屠宰等工業廢水的處理。

1.sbr工藝原理

sbr的污水處理機理與活性污泥法相同。sbr是在單一的反應器內，按時間順序進行進水、反應（曝氣）、沉淀、排水、待機（閑置）五個階段的操作，從進水到待機為一個周期。這種周期周而復始，完成序批式處理。

第1階段－進水期(fill)：污水在該時段內連續進入處理池，直到達到最高運行液位，并且借助于池底泵的攪動，使廢水和池中活性污泥充分混合。此時活性污泥中菌膠團(由細菌、藻類、原生動物、后生動物等組成)將對廢水中的有機物產生吸附作用，codcr和bod5為最大值。

第2階段－反應（曝氣）期(react)：進水達到設定的液位后，開始曝氣，采用推流曝氣或完全混合曝氣方式，使廢水中的有機物與池中的微生物充分吸收氧氣，水中的溶解氧(do)達到最大值，codcr不斷降低。如果要求去處bod5、硝化和磷的吸收則需要曝氣，如果要求反硝化則應停止曝氣而進行緩速攪拌。

第3階段－靜置期(settle)： 既不曝氣也不攪拌，反應池處于靜沉狀態，進行高效的泥水分離.cod降為最小值，隨著水中的溶解氧不斷降低，厭氧反應也在進行。

第4階段－排水期(decant)：排除曝氣池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作為下一個周期的菌種(3)。

第5階段－閑置期(工dle)：活性污泥中微生物充分休息恢復活性，為了保證污泥的活性，防止出現污泥老化現象，還須定期排出剩余污泥，為新鮮污泥提供足夠的空間生長繁殖。

2.sbr工藝特點

（1）sbr進水工序均化了污水逐時變化的水質水量，一般不需設調節池，也可省去初沉池、二沉池和污泥回流系統，處理構筑物少，構筑物間的連接管道簡潔，基建費、運行費用低，且維護管理方便，可降低工程投資20～30％。

（2）sbr從時間上來說是一個理想的推流式過程，可使生化反應推動力和去除污染物的效率同時達到最大，但是就反應器本身的混合狀態仍屬于完全混合式，因此具有耐沖擊負荷和反應推動力大的優點。

（3）由于sbr具有底物濃度梯度大（即f/m大）、缺氧好氧狀態并存、污泥的svi值較低、污泥齡大且比增長速率大等特點，sbr可以有效地抑制污泥膨脹。

（4）sbr可以實現厭氧、好氧和缺氧狀態的交替運行，可以通過增大曝氣量、水力停留時間以及污泥齡來強化硝化和聚磷菌攝磷過程，也可以在缺氧條件下投加原污水提供有機碳源或者提高污泥濃度來促進反硝化過程，還可以在進水階段進行攪拌維持厭氧狀態，促進聚磷菌充分釋磷。

（5）sbr在沉淀階段無進水，是在靜止或接近靜止的狀態下進行的，因此出水水質良好。

（6）sbr的運行操作、參數控制可以實施自動化管理控制。

盡管sbr有眾多的優點，但自身也存在一些缺點：（1）連續進水時，對單一sbr反應器來說需要較大的調節池；（2）對于多個sbr反應器，進水和排水閥門切換頻繁，容易造成閥門磨損，對自動化要求較高；（3）適用于中小型污水處理項目，無法達到大型污水處理項目連續進水、連續排水的要求；（4）設備的閑置率較高；（5）污水提升水頭損失較大。因此，為了滿足實際需要，近年來，針對存在的問題，進行了sbr基礎理論、實踐應用及工程設計方面的研究，衍生了眾多的改進型技術。

3.各種改進型sbr技術

近年來，sbr技術發展較快，衍生了眾多改進型技術。目前，sbr改進型技術主要有：iceas、cast/cass/casp、dat－iat、unitank、msbr等(4)，本文擬對這些主要變型工藝進行闡述。

3.1 iceas－間歇式循環延時曝氣活性污泥

iceas于20世紀80年代在澳大利亞興起，其最大的特點是在反應器進水端設置了一個預反應區，運行方式為連續進水、間歇排水，無明顯的反應和閑置階段。iceas預反應區一般出于缺氧狀態，主反應區是好氧反應場所，體積約占總體積的85∽90%。運行時，污水連續進入預反應區，并通過隔墻下端的小孔以層流速度進入主反應區，沿主反應區池底擴散，主反應區同時曝氣、沉淀、排水。

iceas在沉淀階段仍然進水，會在主反應區底部造成一定的水力紊動，從而影響泥水分離時間及出水水質，因此其進水量受到一定限制。但iceas設施簡單，管理方便，比經典sbr費用更省，在國內外已得到廣泛應用。

3.2 cast/cass/casp－循環式活性污泥系統

cass是1969年美國m.c.goronszy教授成功開發的，是將可變容積活性污泥法和生物選擇器原理有機地結合起來，具有同步脫氮除磷效果，以序批曝氣－非曝氣方式運行的充－放式間歇活性污泥處理工藝。

cass是將sbr反應池沿池長方向分為生物選擇器、預反應區（缺氧區）和主反應區（好氧區），各區容積比一般為1：5：30。生物選擇器設置在cass前端，容積約占總容積的10％，通常在厭氧或兼氧條件下運行。生物選擇器對進水水質水量具有較好的緩沖作用，通過與回流污泥及進水混合，可以加速對溶解性有機物的去除及難降解有機物的水解，同時可促進磷的釋放和反硝化作用，進而改善污泥沉降性能，可有效抑制污泥膨脹。預反應區（缺氧區）可以進一步促進釋磷以及反硝化作用，還可以輔助生物選擇器對水質水量起調節作用。主反應區（好氧區）是去除有機物的主要場所，運行時，通常將主反應區的曝氣強度加以控制，使反應區內主體溶液處于好氧狀態，完成有機物的降解，而活性污泥內部則基本處于缺氧狀態，溶解氧向污泥絮體內的傳遞受到限制，而硝態氮由污泥內向主體溶液的傳遞不受限制，從而使主反應區中同時發生有機物的降解以及同步硝化和反硝化作用。運行時，按進水－曝氣、曝氣、沉淀、潷水、進水－閑置完成一個周期。

cass工藝簡單、投資省、維護方便，對水質水量適應性強，具有良好的脫氮除磷效果，其脫氮除磷效果是目前已知的sbr變型工藝中最好的，是實踐證明的較為先進的污水生物處理工藝。

3.3 dat-iat-需氧池和間歇曝氣池系統

dat-iat一般是由一個需氧池dat和一個間歇曝氣池iat組成。一般情況下，dat池連續進水(需氧池)、曝氣(也可間歇曝氣)，iat池也是連續進水但間歇曝氣，在iat池完成曝氣、沉淀、排水和排除剩余污泥。dat池相當于一個傳統活性污泥曝氣池，池中水呈完全混合狀態；iat池相當于一個傳統的sbr池，但進水為連續。因此，dat－iat介于傳統活性污泥和sbr之間，其運行過程與sbr相同，由進水、反應、沉淀、排水和閑置五個階段組成，其工藝原理如圖4所示，但其容積利用率是已知sbr變型工藝中最高的，可達66.7%。

3.4 unitank-一體化活性污泥系統

unitank是由比利時史格斯清水公司（seghers）開發的，具有sbr和三溝式氧化溝技術的特點，由3個矩形池組成，3個池通過彼此間隔墻上的開口實現水力相通，每個單元都配有曝氣系統，可以表面曝氣或鼓風曝氣，中間池始終作曝氣池，兩個邊池既可作曝氣池也可作沉淀池，設有溢流堰，用于排水和排放剩余污泥。污水可以交替進入任一池，可以實現連續進水連續排水。

unitank運行周期包括兩個主體運行階段和兩個較短的過渡階段，兩個主體運行階段運行過程完全相同，運行方向相反，如圖5所示。第一個主體運行階段包括以下過程: ①污水進入左側池內,因該池在上個主體運行階段作為沉淀池時積累了大量經過再生、具有較高吸附及活性的污泥,且污泥濃度較高,可以高效降解污水中的有機物; ②混合液同時自左向右通過始終作曝氣池的中間池,繼續曝氣,有機物得到進一步降解,同時在推流過程中,左側池內活性污泥進入中間池,再進入右側池,使污泥在各池內重新分配; ③混合液進入作為沉淀池的右側池,處理后出水通過溢流堰排放,也可在此排放剩余污泥。第一個主體運行階段結束后,通過一個短暫的過渡段,即進入第二個主體運行階段。第二個主體運行階段過程污水流向相反,操作過程相同。此外，通過對系統時間和空間的控制，適當增加水力停留時間，可以形成厭氧、缺氧和好氧條件，實現脫氮除磷。

unitank最大優勢在于省去了污泥回流，3個池共用池壁，布置緊湊，且占地面積較小,基建投資省，故自問世以來已在世界范圍內得到廣泛應用。

3.5 msbr一改良式間歇活性污泥法

msbr是20 世 紀 80年代初，美國yang等結合傳統連續活性污泥處理和sbr技術，研究開發出一種污水生物處理工藝。該工藝經過不斷改進和發展，現已成為第3代msbr技術，其工藝與配套設備的專利技術屬于美國aqua aerobicin公司所有。

msbr實質上由前端a2/o與后端sbr串聯而成的單池多格一體化工藝，巧妙地將連續流的空間控制(a2／o)與間歇式的時間控制(sbr)有效地結合于一體，混合流與推流相結合，系統前端采用空間控制來保證系統的高反應速率，后端采用時間控制以有效地保證出水質量(17)，是一種集約化程度較高的一體化sbr變型工藝。msbr系統通常由7個單元組成，分別為厭氧池、缺氧池、好氧池、2個序批池、泥水分離池和污泥缺氧池，污水先進人厭氧池后，經缺氧進人主曝氣池，好氧處理后的污水由內循環回流泵分別泵人左右二兩側的序批分池中，兩池的功能相同，周期處于好氧一缺氧一厭氧的循環，剩余污泥分別經泥水分離池和前端缺氧池，由污泥泵排出反應器，回流污泥則進人厭氧池，經泥水分離池澄清后的尾水則排出反應池。msbr從連續運行單元進水，而不是從sbr單元進水，提高了反應器利用率，同時有效地抵抗沖擊負荷；活性污泥微生物置于交替厭氧、缺氧、好氧的環境中，同時完成脫氮除磷和有機物降解的目的；采用空氣堰控制出水，有效地控制出水懸浮物，從而達到高效穩定地運行。

msbr具有流程簡單、控制靈活、占地面積小等優點，是較理想的生物處理工藝，目前主要在北美應用。

4 結語

sbr及其變型技術工藝簡單、投資省、管理維護方便、運行穩定且處理效果好等特點，是實踐證明的成熟、靈活、經濟、高效的污水處理工藝，適用于各種污水及各種規模的污水處理，具有廣闊的發展應用前景。