序批式活性污泥法原理与应用

工艺流程

由于反应器周期性运行所兼具的好氧、缺氧和厌 氧等特征，污泥中各种特征微生物种类、含量丰 富，反应器对很多来源的污水都具有很好的脱氮 除磷效果，尤其对高浓度有机废水，处理效果更 好。
SBR工艺具有一系列连续流系统无法比拟的优点。

SBR 污水生物处理技术
• SBR 法的产生及发展 • SBR 法的工作原理与操作 • SBR 法的理论分析及工艺特点 • SBR工艺的工程应用
SBR 法的工作原理与操作
1
空间上是按序排列、间歇的 如下图（处理生活污水的三池SBR系统 ）
2
时间上是按次序列的、间歇的 如右图（SBR一个周期操作过程）
SBR 法的工作原理与操作
SBR处理示意图
传统SBR的操作过程
进水 曝气
曝气/不曝气
进水期
曝气
反应期
静臵/不曝气
沉淀期
排水/排泥
排水排泥期
SBR工艺早在1914年即已开发 ，70年代末 期美国教授R.L.Irvine等人为解决连续污水处理法 存在的一些问题首次提出，并于1979年发表了第 一篇关于采用SBR 工艺进行污水处理得论著。继 后, 日本、美国、澳大利亚等国的技术人员陆续 进行了大量的研究。并发展出很多的衍生工艺如 ICEAS、CASS等。 1980年在美国国家环保局的资助下，印第安 纳州Culver城投建了世界上第一个SBR工艺的污 水处理厂。
LR S F VO S F kSe 定值 t R X V VO t R X V
SBR 法的理论分析及工艺特点
SBR法的理论分析 （1）流态理论 由于SBR时间的不可逆性， 根本不存在反混现象，所以SBR在时间上属 于理 想推流式反应器。 （2）理想沉淀理论 经典的SBR反应器在 沉淀过程没有进水的扰动，属于理性沉淀流。 （3）推流反应器理论 假设在推流和完 全混合式反应器中，有机物降解服从一级反 应，推流式反应器与完全混合反应器在
序批式活性污泥法（SBR）
原理与应用
第一节 SBR 技术的发展

活性污泥法是目前应用最为广泛的污水处理技术， 据报道，目前美国约有9000余座活性污泥法污水 处理厂，日处理能力9.08×107m3，我国已经活性 建成的污水处理厂60%以上在建的污水处理厂几乎 全部采用活性污泥法。
但对一些分散排放污水的生活小区、星罗棋布 的大小工厂来讲，传统的活性污泥流程未必是最为 合理的选择，因为即使是一个小型活性污泥物水处 理厂，也需要较大的占地面积和较大规模的设备设 施投资，这对土地日益紧张的城区和经营商几乎是 一个昂贵的投资，而且远离大型污水处理厂所带来 的长距离污水输送成本也使得人们的理念很快转向 那些投资较小、占地面积节约、自动化程度较高的 小型污水处理设备。SBR（Sequencing Batch Reactor, 简称SBR,间歇式活性污泥法,又称序批式 活性污泥法）便成为一种很好的选择。
污泥活化
闲臵期
传统SBR的操作过程 • 进水期三种运行方式：
• 限制性曝气：充水结束再曝气 • 非限制性曝气：边进水边曝气
• 半限制性曝气：充水后期曝气
SBR 法的工作原理
SBR 法的工作原理
• 进水期
• 进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个 周期的闲臵期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥 混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。 • SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短 时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位臵停止进水 后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变 容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程 中逐步完成吸附、氧化作用。充水期间可进行曝气、 搅拌或静止。
SBR 法的工作原理
• 排水期
• 活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排 放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出， 进入下道工序。
SBR 法的工作原理
• 闲臵期
• 上清液排放后，反应器处于停滞状态，等待下一个操作 周期。在此期间，应轻微或间断的曝气，避免污泥的腐化。 经过闲臵的活性污泥处于内源代谢阶段，当进入下个运行 周期的流入工序时，活性污泥就可以发挥较强的吸附能力 增强去除作用。闲臵期的长短应根据污水的性质和处理要 求而定。
tR
V O
第三节 SBR工艺的技术特征
式中tR——反应期时间 由于Se为——数值很小的目标值，不妨设Se＜＜SF，且Se为一定值， 则式可近似表达为： SF kSe 定值 （3-13） tR XV 引入“反应期污泥负荷”的概念，它的含义是“反应期单位活性污泥 微生物量在单位时间内所承受的有机物数量”，用公式表示即为： （3-14） 式（3-14）的意义是，对于不同的运行条件，如果处理要求一样，那 么选择的反应期污泥负荷是一样的。
SBR 法的工作原理
• 反应期
• 在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低 浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧—缺氧—好 氧的交替过程。虽然SBR 反应器内的混合液呈完全混合 状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装臵。 SBR 反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处 理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。


SBR法已成为城市污水处理的主导工艺之一。 近10年来我国已建成SBR污水处理厂近600 座。 随着国内的广泛应用，国内SBR专用设备的 研究一也取得了长足的进步、开发出了一 系列的滗水器及其他专用设备。
SBR的发展过程总结



20世纪70年代初Irvine教授开发了传统SBR； 80年代初出现了连续进水的ICEAS工艺； Goranzy教授开发了CASS和CAST工艺； 90年代比利时的SEGHERS公司开发了 UNITANK工艺； 我国于80年代中期开始对SBR进行研究。
d (VS ) KXSV QSO dt KS S

ds KXS dt K S S
第三节 SBR工艺的技术特征
式中 Q——进水流量； SO——进水底物浓度。 由假设可知，生物总量XV=定值，即 （3-3） XV X V VO 式中 XV——混合液体积最大时污泥浓度以MLVSS计； VO——混合液最大体积或反应器有效容积； 由假设，进水期KS＜＜S，式（3-2）可化为：
第三节 SBR工艺的技术特征
现行的研究认为Monod公式能较好地反映SBR中有机 物的降解规律，以下以Monod公式为基础对DBR法的动 力学进行分析。为了应用动力学模式和简化计算，有必要 引入以下假设： （1）污水已经过良好的初次沉淀处理，进入曝气池的污 水中，可生化基质是可溶性的； （2）在一个周期内，合成的微生物量与总的生物量相比 可以忽略不计，即反应器中微生物总量近似不变； （3）一个运行周期开始前，反应器中底物浓度（即上一 周期出水浓度）与原水浓度相比可以忽略不计； （4）在进水期，进水底物浓度积累占主导地位，Monod 公式中KS＜＜S，反应期KS＞＞S； （5）以恒定的流量进水。 SBR工艺废水的降解主要发生在进水期和反应期，联系 这两个阶段的中间变量是进水期末或反应期初的底物浓度 SF，这是一个关键的变量。
第三节 SBR工艺的技术特征
将上述两个边界条件代入议程式（3-4），积分可得： （3-7） S F (QSO KX V VO )t F /V O 由流量Q=VF/tF，定义充水比λ=VF/VO，则式（3-7）变为 （3-8） S F SO KX V t F 引入“进水期污泥负荷”的概念，它的含义为“进水期单位活性污泥生 物量在单位时间内所承受的有机物数量”，用公式表示即为： V S S LF F O O （3-9） t F X V VO tF X V 则式可表示为： S F / S O ( K ) / LF （3-10） 2．反应期 在反应期，进水Q=0，V恒为VO，则Monod模式可以表示为： dS KXS VO VO （3-11） dt Xs S 令k=K/(Ks+S)≈K/Ks=常数。 用反应期始、末浓度表示式（3-11）可近似为： S F Se （3-12） kX S
d (VS ) QS O KXV QS O K ( X V VO ) dt （3-4）
刚开始进水时（t=0），由假设（3）得： VS (VO VF )Se 0 （3-5） 式中VF——充水期结束时进水的体积； Se——出水底物浓度。 当进水结束时（t=tF）， （3-6） VS VO S F 式中SF——进水期结束或反应期开始时底物浓度。
SBR


SBR是序列间歇式活性污泥法
（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）

是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水 处理技术，又称序批式活性污泥法。由于在运 行中采用间接操作的形式，每一个反应池是一 批批地处理废水，因此而得名。

第三节 SBR工艺的技术特征
1．进水期 由Monod公式可知： （3-1） 式中 ——底物去除速度； X——反应器中混合液活性污泥浓度； t——时间； S——反应器中底物浓度； K——反应速率常数； Ks——半速度常数。 根据基质物料平衡可得： （3-2） 式中 Q——进水流量； SO——进水底物浓度。


与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割 的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化 反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的 动态沉淀。 它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR 技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生 物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。 在用地紧张、处理量大的城市具有很高的使用价值。
目前，SBR主要应用于以下几个领域： 城市污水、工业污水（主要有石油、化工 、食品、制药等工业污水处理）、有毒有 害废水和营养元素的废水。 在生活污水处 理中也日趋广泛。