序批式活性污泥法-SBR

序批式活性污泥法（SBR）简介

1、SBR法的发展背景

SBR（sequncing batch reactor）法是一种序批式生物反应器间歇运行的活性污泥法污水处理工艺。作为一种污水生物处理方法,它始终没有离开过同连续流式活性污泥法(CFS)的共同发展，但由于序批式的污水处理方法受到曝气头孔眼堵塞，设备利用率不高等问题的困扰，致使间歇式活性污泥法发展缓慢。事实上，自20世纪20年代以来污水处理基本以CFS (Continuous Flow System Sludge Prorcess) 为主。

SBR处理工艺其实也并不是一种“全新”的污水处理技术。早在1914 年由英国人Alden 和Lockett 等人就提出污水按批量运行(operated in batch mode)的概念，只是当时没有得到推广应用，直到20世纪70 年代初，由美国Natre Dame 大学的Irvine教授等人，采用实验室规模装置对SBR 工艺进行了系统研究，并于1980 年在美国国家环保局(USEPA) 的资助下，在印第安纳州的Culver 城改建并投产了世界上第一个SBR 污水处理厂。此后，日本、德国、澳大利亚、法国等国都对SBR 处理工艺进行了应用与研究。法国的Degrement 水公司将SBR反应器作为定型产品供小型污水处理站使用。

我国于20 世纪80 年代中期开始对SBR 进行研究和应用.上海市政设计院

于1985 年在吴淞肉联厂设计投产我国第一座SBR 污水处理站，设计处理能力为2400t/d。目前北京、广州、无锡、扬州、昆明、山西、福州、陕西等地已有多座SBR 处理设施投入使用。

2、SBR法工艺原理

SBR 本质上仍属于活性污泥法的一种，它是由5 个阶段组成，即进水

( Fill ) 、反应(React ) 、沉淀(Settle) 、排水(Decant) 、闲置( Idle)，从污水流入开始到待机时间结束算一个周期。在一个周期内，一切过程都在一个设有曝气或搅拌装置的反应池内进行，这种周期周而复始反复进行(如图1 所示) 。

图 1 SBR运行工序

2.1 进水阶段

反应池接纳废水的过程，在废水开始流入之前是前一周期排水或闲置状态，因此反应池内有高浓度的活性污泥混合液。当废水进入反应器内，池内水位逐渐

上升，当达到最高水位或设定的时间时，停止进水。由于进水阶段仅仅流入废水，不排放处理水，因此反应池具有调节池的功能。

在SBR工艺的进水阶段，当废水进入反应池后，废水组分与反应池内前一周期剩余活性污泥微生物反应的程度，完全取决于曝气系统和搅拌系统所处的状态。在静态进水阶段，反应池内主要进行废水组分的积累，没有发生明显的生物降解。但在曝气进水阶段，反应池内不仅实现了废水组分的积累，而且还可以观察到明显的好养生物反应。此外，缺氧和厌氧反应可以同时发生在搅拌进水阶段。总体来说，这些生化反应进行的程度取决于易生物降解基质的质量流速和所采取的进水策略。

2.2 反应阶段

当废水注入达到预定容积后，进行曝气或搅拌反应，以达到去除有机物、硝化、脱氮除磷的目的。如果进行曝气，则系统处于好氧状态，通过好样氧物反应，实现有机物氧化、氨氮硝化和吸磷反应。若进行搅拌，且存在电子供体和电子受体的情况下，则系统处于缺氧状态，通过缺氧生物反应，实现反硝化脱氮和缺氧吸磷。如果系统不曝气，仅进行搅拌或静态，并且存在电子供体的情况下，则系统处于厌氧状态，通过厌氧反应实现有机物厌氧硝化、厌氧释磷。

2.3 沉淀阶段

停止曝气和搅拌，本阶段相当于传统活性污泥的二沉池。混合液中污泥通过重力沉降实现固液分离，澄清的上清液排出。由于静止沉降，因此沉降效率很高

(1.5-2h)。

2.4 排水期

经过沉淀后产生的上清液作为处理水排放，一直到最低水位。此时也排出一部分剩余污泥，在反应器内残留一部分活性污泥作为泥种。

2.5闲置期

处理水排放后，反应器处于停滞状态，等待下一个操作周期开始的阶段。此期间的长短应根据现场的情况而定。如时间过长，为避免污泥完全失去活性，应进行轻微曝气或间断的曝气。在新的操作周期开始之前，也可考虑对污泥进行一定时间的曝气，使污泥再生，恢复、提高其活性。

在SBR工艺中，剩余污泥的排放通常选在沉淀阶段之后，而不是在反应几乎完成时或沉淀过程中，并且可以每周、每天或任一周期内进行定期排放。由于SBR工艺是一个固定容积的活性污泥系统，当进水流量较大时，处于闲置阶段的SBR反应器可以起到调节池的功能。但是，如果通过调节池、储水池或其他有效方法来调节、控制进水水量的变化，那么SBR工艺可以不设置闲置阶段。

从输入能量角度分析，进水阶段和反应阶段又包括几个亚级阶段：进水阶段包括静态进水：进水阶段系统没有能量输入，仅仅是基质积累过程。搅拌进水：进水阶段只进行搅拌，同时进行最小限度的好氧曝气，主要是抑制好氧反应，此过程也称为限制曝气过程。典型的运行模式是缺氧或厌氧反应。曝气进水：进水阶段进行搅拌，同时曝气，为典型的好氧生化反应。有机物在进水过程几乎被氧化，该过程称之为非限制曝气过程。此过程常伴随同步缺氧反应。反应阶段包括搅拌反应：系统处于仅进行搅拌，不曝气的状态，将好氧氧化反应降至最小限度，主要是抑制好氧反应，此过程也称为限制曝气过程，主要进行缺氧或厌氧反应。曝气反应：系统内同时进行搅拌和曝气，该过程称为非限制曝气过程。主要进行好氧生化反应，几乎全部有机物、氨氮和磷在曝气过程被去除。

3、SBR污水处理影响因素

SBR 法生物处理过程中，由于多种菌( 脱氮菌、PAOs、DPB 等) 的协同作用，不同的环境及运行条件都将会影响总体处理效果。碳源、泥龄、DO 等之间存在着诸多内在矛盾，若条件控制不好，常常会造成脱氮效果好而除磷结果不佳。

3.1C/N

碳源影响着脱氮除磷的总体效果，这是因为聚磷菌( PAO) 和反硝化菌会竞争碳源。必要时需外加碳源以满足二者的需求，同时还要考虑碳源能否快速转化成脂肪酸( VFA) 供PAO 利用.在脱氮除磷工艺中同时存在着反硝化菌和反硝化聚磷菌，而后者在该微生物体系中占绝对的优势。厌氧阶段存在硝态氮的情况下，反硝化菌与反硝化聚磷菌形成对有机底物的竞争；而在缺氧阶段存在好氧有机物的情况下，反硝化菌与反硝化聚磷菌存在对硝态氮的竞争。反硝化聚磷菌以硝酸盐作为电子受体进行吸磷，因此反硝化除磷过程中硝态氮的浓度过低将影响缺氧段磷的吸收，降低除磷效果；浓度过高使反硝化菌与反硝化聚磷菌形成对好氧有机底物的竞争，同时硝态氮影响下一周期厌氧释磷，降低了系统除磷效果。

有研究表明，在C/N 值大于5，C/P 值大于23 的条件下，SBR 系统对氮、磷及碳的去除率在90％以上，其中通过反硝化聚磷去除磷的比例达60％～70％。

3.2MLSS

提高MLSS 浓度可加快反硝化除磷系统的反应速度，但是吸磷效率有所降低。过高的MLSS 不仅会增加污泥处理费用，同时给泥水分离带来困难,缺氧吸磷过程还可能出现磷的二次释放。适当降低MLSS 浓度和延长反应时间，可以达到良好的吸磷效果。

3.3曝气及DO

DO影响脱氮除磷效果。如反硝化正常运行时要求DO低于0.5 mg/ L，而厌