摘要：SBR 法是處理城市序批式活性污泥法的簡稱，是污水一種按連續進水、間歇排水周期循環間歇曝氣式活性污泥污水處理技術。處理城市其運行控制自動化，污水具有脫氮除磷等作用，處理城市是污水一種比較先進的技術。本文就此技術的處理城市概況、發展及其在我國的污水應用進行了探討，以期能在我國得到較全面的處理城市推廣應用。與傳統活性污泥ＣＦＳ法相比較,具有許多優點的污水特性,探討了此技術的概況、發展及在我國的處理城市應用。如果設計前能進行必要的污水工藝條件實驗,合理選用設計參數,它必將作為一種先進技術,在我國得到廣泛地應用。

關鍵詞：活性污泥 污水處理 ＳＢＲ法 間歇曝氣

SBR( Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process )是處理城市一種好氧微生物污水處理技術,是連續進水、間歇排水的污水周期循環間歇曝氣系統。該工藝集調節、處理城市初沉、曝氣、二沉、生物脫氮等過程于一池,按不同的時間順序進行各種目的不同的操作,全部過程都在一個池體內周而復始地進行,工藝流程簡潔,布局緊湊合理,是一種先進的污水處理系統。該技術適用于處理市政生活污水和中低濃度有機工業廢水,能有效地去除廢水中ＢＯＤ5和懸浮固體(ＳＳ),將廢水中的氮化合物轉成硝酸鹽,進而轉成氨氣,使出水的氨氮(ＮＨ3-Ｎ)含量大大降低。與之相比較,傳統的連續流水處理系統ＣＦＳ( Continuous Flow System )是在空間上設置不同的設施而在同一時間內進行各種操作。該工藝將調節、初沉、曝氣、二沉、生物脫氮等過程設于多個池內進行,限制了反應器的功能,擴大了使用空間和占地面積,使運行速度遲緩,空間和地面的有效利用率降低,不適應于大中城市工業廢水、生活污水和其它多種復雜環境中各種廢水處理的需要。

一.SBR污水處理技術概述

1.SBR污水處理技術

SBR法是20世紀初（1915年）產生的活性污泥充排式反應器 FDR(Fill and Draw Reactor）的一種改進。FDR法是間歇式污水處理方法，它的處理效果比連續系統ＣＦＳ( Continuous Flow System )有明顯的優勢，但出于進出水操作頻繁，不易控制，逐漸被連續流法所取代。隨著自動控制技術的迅速發展，液位、流量、時間、程序等控制器件的完善，SBR 法的運行控制實現了自動化，而且還具有脫氮除磷的功能，因此自70 年代以來又被許多國家重視。

SBR 法的運行包括五道工序形成一個周期。根據各工序目的的不同，可分為：進水、反應、沉淀、排水和閑置。它與連續流系統相比，最顯著的特點是它將反應和沉淀分離兩個工序放在同一反應器內進行，擴大了反應器的功能。它時間順序運行的特點，使它的運行十分靈活，可以適應多種復雜操作的需要，還可一池多用。

SBR污水處理技術與傳統污水處理技術是不相同的。SBR技術采用的是時間分割操作替代空間分割操作，非穩態生化反應替代穩態生化反應，靜置理想沉淀替代動態沉淀等。它在運行上實現了有序和間歇操作相結合。

2.SBR工藝的主要性能特點

2.1工藝簡單,投資和運行費用低

原則上SBR的主體工藝設備,只有一個間歇反應器(SBR).它與普通活泥法工藝流程相比,不需設二沉池、污泥回流設備,一般情況下不必設調節池,多數情況下可省去初沉池.為獲得同樣的處理效率SBR法的反應池理論上明顯小于連續池的體積,且池越多, SBR的總體積越小.尤其是利用SBR法處理小城鎮污水,要比用普通活性污泥法節省基建投資30%多,并且還具有布置緊湊,節約占地面積的特點.據美國 Grundy Center污水處理廠評價,采用SBR法在二級處理中建設費用節省了19%,整個污水廠的費用節省了8%.

SBR由于不需要回流污泥而節省了能耗. SBR如采用限制曝氣方式運行,則在曝氣反應之初,池內溶解氧濃度梯度大,氧氣利用率也較高;在缺氧條件段,微生物可以有效地從硝酸鹽中獲得氧,這也節省了充氧量.

2.2污泥活性強,污泥的質量濃度高

據報道, SBR系統中微生物的核糖核酸(ＲＮＡ)含量比連續流活性污泥系統高3～4倍,ＲＮＡ是微生物生長的基礎,ＲＮＡ高預示SBR系統微生物具有較強的活性.而在反應器內維持較高的污泥質量濃度對處理高濃度難降解有毒有害工業廢水有利.

2.3對水量、水質變化的適應性強,有機物去除率高

SBR系統是一種封閉系統,反應器中基質和微生物濃度是隨時間變化的,在廢水和生物污泥接觸混合及曝氣反應過程中,廢水中基質的去除應由反應時間來決定,因此SBR對于時間來說類似理想的推流式反應器,而在反應過程中任一時刻其基質處于完全混合狀態,故也兼有完全混合式反應器的特點.完全混合式曝氣池耐沖擊負荷且處理有毒或高濃度有機廢水的能力強,而推流式曝氣池具有生化反應推動力大的優點.間歇式進水和排水有調節緩和沖擊負荷的作用,使SBR系統運行穩定.一些廢水間歇排放且流量很小,或者水質波動極大,此時采用SBR法易取得良好的效果.還有少數特殊廢水,其中含有只能通過“共代謝”途徑才能降解的有機物,而SBR由于運行的序列性而能為“共代謝”提供條件,保證廢水得以有效處理SBR有機物去除率高的主要原因是由于SBR系統對生長率高、適應性強的微生物生長有利,在SBR系統運行周期內微生物生存環境變化劇烈,它包括氧利用范圍從厭氧經缺氧到高溶解氧狀態,基質利用從饑餓到充足,合乎需要的微生物優先生長.

2.4靜止沉淀效果好

SBR的沉淀是在理想靜沉條件下進行的,沒有進出水流的干擾,可以避免短流和異重流的出現,是一種理想的靜態沉淀,因此固液分離效果好,容易獲得澄清的出水.剩余污泥含水率低,濃縮污泥含固率可達到2.5%～3%,這為后續污泥的處置提供了良好的條件.

2.5不易出現污泥膨脹

限制曝氣的SBR在反應階段是時間上理想的推流狀態,即底物的質量濃度梯度大,并且缺氧或厭氧與好氧狀態交替出現,利于菌膠團細菌的增殖,抑制專性好氧絲狀菌的過量繁殖,因此,限制曝氣的SBR最不容易出現污泥膨脹.

2.6脫氮除磷效果好

生物脫氮過程是由好氧生物硝化和厭氧或缺氧反硝化兩個生物化學過程組成.硝化過程是在有氧條件下,由亞硝化菌先將氨氮轉化為亞硝酸鹽氮,再由硝化菌進一步氧化為硝酸鹽.亞硝化菌和硝化菌是自養菌,硝化過程需要有較高質量濃度的溶解氧和較低質量濃度的有機物. SBR在曝氣反應后期,反應器內溶解氧質量濃度較高,而基質質量濃度已大幅度下降,廢水中的氨氮在有機物去除的基礎上完成硝化過程.反硝化過程是由兼性菌或厭氧菌完成,硝酸鹽作為電子受體,各種碳水化合物作為電子供體進行無氧呼吸,在有機物被氧化分解的基礎上將硝酸鹽氮還原成氮氣逸出. SBR工藝的時間序列性和運行條件上的較大靈活性為其脫氮除磷提供了得天獨厚的條件,即SBR工藝在時間序列上提供了缺氧(ＤＯ=0,ＮＯｘ>0)、厭氧(ＤＯ=0,ＮＯｘ>0)和好氧(ＤＯ>0)的環境條件,使缺氧條件下實現反硝化,厭氧條件下實現磷的釋放和好氧條件下的硝化及磷的過度攝取,從而有效地脫氮除磷. SBR的除氮、除磷效果見表1

3 .SBR系統的適用范圍

SBR活性污水處理系統法與傳統的ＣＦＳ活性污泥水處理系統相比較,在應用領域方面也有其顯著的不同和優勢,主要表現在以下幾個方面:

(1) 中小城鎮生活污水和廠礦企業工業廢水,尤其是間歇排放和流量變化較大的地方,適合應用SBR法。

(2) 需要較高出水水質的地方。如風景游覽區、湖泊和港灣等。使用SBR法,不但可以去除有機物,還使出水脫氮除磷,防止河湖富營養化。

(3) 水資源緊缺的地方。此系統可在生物處理后進行物化處理,不需要增加設施,便于水的回收利用。

(4) 用地緊張的地方,宜使用此法。

(5) 已建連續流污水處理廠的改造,適合應用此法。

(6) 非常適合處理小水量,間歇排放的工業廢水與分散點源污染廢水的治理。

4. SBR法的設計要點

采用此工藝進行污水處理的單位,在進行工藝設計時,應充分考慮以下幾個設計要點:

(1) 運行周期的確定: SBR的運行周期由充水、反應、沉淀、排水排泥和閑置五段時間組成,應根據實際情況予以考慮。

(2) 反應池容積的計算:要全面考慮周期數(周期/ｄ)、每一系列的反應池數、每一系列的污水進水量(設計最大日污水量,m3/d)等因素。

(3) 曝氣系統:曝氣裝置的能力是指在規定的曝氣時間內能供給的需氧量。曝氣裝置必須是不易堵塞,同時考慮反應池的攪拌性能等。

(4) 排水系統:上清液排出裝置應能在設定的排水時間內,活性污泥不發生上浮的情況下排出上清液,同時設置事故用排水和防浮渣流出裝置。

(5) 排泥設備:此法不設初沉池,易流入較多的雜物,污泥泵應采用不易堵塞的泵型。