SBR法技術(shù)應用發(fā)展

SBR(Sequencing  Batch  Reactor)，是美國Irvine教授在20世紀70年代開(kāi)發(fā)的，是一種集調節池、初沉池、曝氣池、二沉池為一池，連續進(jìn)水、間歇排水，工藝流程簡(jiǎn)單，布局緊湊合理的好氧微生物污水處理技術(shù)。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(yè)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(yè)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(shí)間順序進(jìn)行進(jìn)水、反應（曝氣）、沉淀、排水、待機（閑置）五個(gè)階段的操作，從進(jìn)水到待機為一個(gè)周期。這種周期周而復始，完成序批式處理。

第1階段－進(jìn)水期(Fill)：污水在該時(shí)段內連續進(jìn)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(dòng)，使廢水和池中活性污泥充分混合。此時(shí)活性污泥中菌膠團(由細菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等組成)將對廢水中的有機物產(chǎn)生吸附作用，CODcr和BOD5為最大值。

第2階段－反應（曝氣）期(React)：進(jìn)水達到設定的液位后，開(kāi)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(jìn)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(tài)，進(jìn)行高效的泥水分離.COD降為最小值，隨著(zhù)水中的溶解氧不斷降低，厭氧反應也在進(jìn)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(gè)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(cháng)繁殖。

2.SBR工藝特點(diǎn)

（1）SBR進(jìn)水工序均化了污水逐時(shí)變化的水質(zhì)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(jiǎn)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(shí)間上來(lái)說(shuō)是一個(gè)理想的推流式過(guò)程，可使生化反應推動(dòng)力和去除污染物的效率同時(shí)達到最大，但是就反應器本身的混合狀態(tài)仍屬于完全混合式，因此具有耐沖擊負荷和反應推動(dòng)力大的優(yōu)點(diǎn)。

（3）由于SBR具有底物濃度梯度大（即F/M大）、缺氧好氧狀態(tài)并存、污泥的SVI值較低、污泥齡大且比增長(cháng)速率大等特點(diǎn)，SBR可以有效地抑制污泥膨脹。

（4）SBR可以實(shí)現厭氧、好氧和缺氧狀態(tài)的交替運行，可以通過(guò)增大曝氣量、水力停留時(shí)間以及污泥齡來(lái)強化硝化和聚磷菌攝磷過(guò)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(lái)促進(jìn)反硝化過(guò)程，還可以在進(jìn)水階段進(jìn)行攪拌維持厭氧狀態(tài)，促進(jìn)聚磷菌充分釋磷。

（5）SBR在沉淀階段無(wú)進(jìn)水，是在靜止或接近靜止的狀態(tài)下進(jìn)行的，因此出水水質(zhì)良好。

（6）SBR的運行操作、參數控制可以實(shí)施自動(dòng)化管理控制。

盡管SBR有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但自身也存在一些缺點(diǎn)：（1）連續進(jìn)水時(shí)，對單一SBR反應器來(lái)說(shuō)需要較大的調節池；（2）對于多個(gè)SBR反應器，進(jìn)水和排水閥門(mén)切換頻繁，容易造成閥門(mén)磨損，對自動(dòng)化要求較高；（3）適用于中小型污水處理項目，無(wú)法達到大型污水處理項目連續進(jìn)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(mǎn)足實(shí)際需要，近年來(lái)，針對存在的問(wèn)題，進(jìn)行了SBR基礎理論、實(shí)踐應用及工程設計方面的研究，衍生了眾多的改進(jìn)型技術(shù)。

3.各種改進(jìn)型SBR技術(shù)

近年來(lái)，SBR技術(shù)發(fā)展較快，衍生了眾多改進(jìn)型技術(shù)。目前，SBR改進(jìn)型技術(shù)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(jìn)行闡述。

3.1 ICEAS－間歇式循環(huán)延時(shí)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(diǎn)是在反應器進(jìn)水端設置了一個(gè)預反應區，運行方式為連續進(jìn)水、間歇排水，無(wú)明顯的反應和閑置階段。ICEAS預反應區一般出于缺氧狀態(tài)，主反應區是好氧反應場(chǎng)所，體積約占總體積的85∽90%。運行時(shí)，污水連續進(jìn)入預反應區，并通過(guò)隔墻下端的小孔以層流速度進(jìn)入主反應區，沿主反應區池底擴散，主反應區同時(shí)曝氣、沉淀、排水。

ICEAS在沉淀階段仍然進(jìn)水，會(huì )在主反應區底部造成一定的水力紊動(dòng)，從而影響泥水分離時(shí)間及出水水質(zhì)，因此其進(jìn)水量受到一定限制。但ICEAS設施簡(jiǎn)單，管理方便，比經(jīng)典SBR費用更省，在國內外已得到廣泛應用。

3.2 CAST/CASS/CASP－循環(huán)式活性污泥系統

CASS是1969年美國M.C.Goronszy教授成功開(kāi)發(fā)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(lái)，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(cháng)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(jìn)水水質(zhì)水量具有較好的緩沖作用，通過(guò)與回流污泥及進(jìn)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(shí)可促進(jìn)磷的釋放和反硝化作用，進(jìn)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(jìn)一步促進(jìn)釋磷以及反硝化作用，還可以輔助生物選擇器對水質(zhì)水量起調節作用。主反應區（好氧區）是去除有機物的主要場(chǎng)所，運行時(shí)，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(tài)，完成有機物的降解，而活性污泥內部則基本處于缺氧狀態(tài)，溶解氧向污泥絮體內的傳遞受到限制，而硝態(tài)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(shí)發(fā)生有機物的降解以及同步硝化和反硝化作用。運行時(shí)，按進(jìn)水－曝氣、曝氣、沉淀、潷水、進(jìn)水－閑置完成一個(gè)周期。

CASS工藝簡(jiǎn)單、投資省、維護方便，對水質(zhì)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(shí)踐證明的較為先進(jìn)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(gè)需氧池DAT和一個(gè)間歇曝氣池IAT組成。一般情況下，DAT池連續進(jìn)水(需氧池)、曝氣(也可間歇曝氣)，IAT池也是連續進(jìn)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(gè)傳統活性污泥曝氣池，池中水呈完全混合狀態(tài)；IAT池相當于一個(gè)傳統的SBR池，但進(jìn)水為連續。因此，DAT－IAT介于傳統活性污泥和SBR之間，其運行過(guò)程與SBR相同，由進(jìn)水、反應、沉淀、排水和閑置五個(gè)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(shí)史格斯清水公司（SEGHERS）開(kāi)發(fā)的，具有SBR和三溝式氧化溝技術(shù)的特點(diǎn)，由3個(gè)矩形池組成，3個(gè)池通過(guò)彼此間隔墻上的開(kāi)口實(shí)現水力相通，每個(gè)單元都配有曝氣系統，可以表面曝氣或鼓風(fēng)曝氣，中間池始終作曝氣池，兩個(gè)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(jìn)入任一池，可以實(shí)現連續進(jìn)水連續排水。

UNITANK運行周期包括兩個(gè)主體運行階段和兩個(gè)較短的過(guò)渡階段，兩個(gè)主體運行階段運行過(guò)程完全相同，運行方向相反，如圖5所示。第一個(gè)主體運行階段包括以下過(guò)程: ①污水進(jìn)入左側池內,因該池在上個(gè)主體運行階段作為沉淀池時(shí)積累了大量經(jīng)過(guò)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(shí)自左向右通過(guò)始終作曝氣池的中間池,繼續曝氣,有機物得到進(jìn)一步降解,同時(shí)在推流過(guò)程中,左側池內活性污泥進(jìn)入中間池,再進(jìn)入右側池,使污泥在各池內重新分配; ③混合液進(jìn)入作為沉淀池的右側池,處理后出水通過(guò)溢流堰排放,也可在此排放剩余污泥。第一個(gè)主體運行階段結束后,通過(guò)一個(gè)短暫的過(guò)渡段,即進(jìn)入第二個(gè)主體運行階段。第二個(gè)主體運行階段過(guò)程污水流向相反,操作過(guò)程相同。此外，通過(guò)對系統時(shí)間和空間的控制，適當增加水力停留時(shí)間，可以形成厭氧、缺氧和好氧條件，實(shí)現脫氮除磷。

UNITANK最大優(yōu)勢在于省去了污泥回流，3個(gè)池共用池壁，布置緊湊，且占地面積較小,基建投資省，故自問(wèn)世以來(lái)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(shù)，研究開(kāi)發(fā)出一種污水生物處理工藝。該工藝經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和發(fā)展，現已成為第3代MSBR技術(shù)，其工藝與配套設備的專(zhuān)利技術(shù)屬于美國Aqua AerobicIn公司所有。

MSBR實(shí)質(zhì)上由前端A2/O與后端SBR串聯(lián)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(shí)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(lái)保證系統的高反應速率，后端采用時(shí)間控制以有效地保證出水質(zhì)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(gè)單元組成，分別為厭氧池、缺氧池、好氧池、2個(gè)序批池、泥水分離池和污泥缺氧池，污水先進(jìn)人厭氧池后，經(jīng)缺氧進(jìn)人主曝氣池，好氧處理后的污水由內循環(huán)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(huán)，剩余污泥分別經(jīng)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(jìn)人厭氧池，經(jīng)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(jìn)水，而不是從SBR單元進(jìn)水，提高了反應器利用率，同時(shí)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(huán)境中，同時(shí)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(jiǎn)單、控制靈活、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，是較理想的生物處理工藝，目前主要在北美應用。

4 結語(yǔ)

SBR及其變型技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、投資省、管理維護方便、運行穩定且處理效果好等特點(diǎn)，是實(shí)踐證明的成熟、靈活、經(jīng)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(fā)展應用前景。