楊云龍，陳啟斌
（太原理工大學 建筑與環(huán)境工程學院，山西 太原 030024）

　　摘　要：序批式間歇活性污泥法（SBR）是近年來應(yīng)用日趨廣泛的一種污水處理工藝，在SBR工藝的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了一些SBR的變型工藝，例如ICEAS工藝、CASS工藝、UNITANK工藝、ASBR工藝、BSBR工藝等。今后應(yīng)加強SBR。藝中微生物的研究和可靠的工程設(shè)計模式的探討。
　　關(guān)鍵詞：序批式活性污泥法（SBR）；污水處理；反應(yīng)器
　　中圖分類號：X703.1
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009-2455(2002)02-0001-03

Status Quo and Development of the Sequencing Batch Reactor
YANG Yun-long,CHEN Qi-bin
(College of Civil and Environmental Engineering, Taaiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)

　　Abstract:SBR(sequencing batch reactor)is a popular wastewater treatment process in recent years. Modified processes such as ICEAC,CASS,UNITANK,ASBR and BSBR have been developed on the basis of SBR.Some problems in the basic research and engineering design aspects should be noticed and settled to promote the applications of these wastewater treatment processes.
　　Key words:sequencing batch reactor;wastewater treatment;tractor

前言

　　SBR是序批式間歇活性污泥法（SeguencingBatch Reactor）的簡稱。它是近年來在國內(nèi)外被引起廣泛重視和研究日趨增多的一種污水生物處理新技術(shù)淚前已有一些生產(chǎn)性裝置在運行之中。
　　我國是近10多年來才開始對SBR污水生物處理工藝進行研究的。1985年，上海市政設(shè)計院為上海吳淞肉聯(lián)廠設(shè)計投產(chǎn)了我國第一座SBR污水處理站，設(shè)計處理水量為2400t/d。經(jīng)幾年的實際運行實踐表明了良好的處理效果。
　　目前，SBR藝主要應(yīng)用在以下幾個污水處理領(lǐng)域：①城市污水[1]；②工業(yè)廢水，主要有味精、啤酒、制藥、焦化、餐飲、造紙、印染、洗滌、屠宰等工業(yè)的污水處理。

1 SBR處理工藝基本流程

　　SBR藝由按一定時間順序間歇操作運行的反應(yīng)器組成。SBR藝的一個完整的操作過程，亦即每個間歇反應(yīng)器在處理廢水時的操作過程包括如下5個階段：①進水期；②反應(yīng)期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤閑置期。SBR的運行工況以間歇操作為特征。其中自進水、反應(yīng)、沉淀、排水排泥至閑置期結(jié)束為一個運行周期。在一個運行周期中，各個階段的運行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運行功能要求等靈活掌握。

2 SBR 工藝的主要性能特點

　　SBR作為廢水處理方法具有下述主要特點：在空間上完全混合，時間上完全推流式，反應(yīng)速度高，為獲得同樣的處理效率SBR法的反應(yīng)池理論明顯小于連續(xù)式的體積，且池越多，SBR的總體積越小。工藝流程簡單，構(gòu)筑物少，占地省，造價低，設(shè)備費。運行管理費用低。靜止沉淀，分離效果好，出水水質(zhì)高。運行方式靈活，可生成多種工藝路線。同一反應(yīng)器僅通過改變運行工藝參數(shù)就可以處理不同性質(zhì)的廢水。由于進水結(jié)束后，原水與反應(yīng)器隔離，進水水質(zhì)水量的變化對反應(yīng)器不再有任何影響，因此工藝的耐沖擊負荷能力高。間歇進水、排放以及每次進水只占反應(yīng)器的2/3右，其稀釋作用進一步提高了工藝對進水沖擊負荷的耐受能力。
　　另一方面，SBR法能夠有效地控制絲狀菌的過量繁殖，這一特性是由缺氧好氧并存、反應(yīng)中底物濃度較大、泥齡短、比增長速率大決定的。

3 SBR藝的發(fā)展

　　傳統(tǒng)或經(jīng)典的SBR工藝形式在工程中存在一定的局限性。譬如，若進水流量大，則需調(diào)節(jié)反應(yīng)系統(tǒng)，從而增大投資；而對出水水質(zhì)有特殊要求，如脫除磷等，則還需對工藝進行適當改進。因而在工程應(yīng)用實踐中，SBR傳統(tǒng)工藝逐漸產(chǎn)生了各種新的變型，以下分別介紹幾種主要的形式。
3.1 ICEAS工藝
　　ICEAS（Intermittent Cyclic Extended AeratlonSystem）工藝的全稱為間歇循環(huán)延時曝氣活性污泥工藝。它于20世紀80年代初在澳大利亞興起，是變形的SBR工藝。
　　ICEAS與傳統(tǒng)的SBR相比，最大的特點是：在反應(yīng)器的進水端增加了一個預(yù)反應(yīng)區(qū)，運行方式為連續(xù)進水（沉淀期和排水期仍保持進水），間歇排水，沒有明顯的反應(yīng)階段和閑置階段。這種系統(tǒng)在處理市政污水和工業(yè)廢水方面比傳統(tǒng)的SBR系統(tǒng)費用更省、管理更方便。但是由于進水貫穿于整個運行周期的每個階段，沉淀期進水在主反應(yīng)區(qū)底部造成水力紊動而影響泥水分離時間，因而，進水量受到了一定限制。通常水力停留時間較長。
3.2 CASS（CAST，CASP）工藝
　　CASS（Cyclic Actiavated Sludge System）或 CAST（-Technology）或CASP（--Process）工藝是一種循環(huán)式活性污泥法。該工藝的前身為ICEAS工藝，由Goronszy開發(fā)并在美國和加拿大獲得專利。
　　與ICEAS工藝相比，預(yù)反應(yīng)區(qū)容積較小，是設(shè)計更加優(yōu)化合理的生物反應(yīng)器。該工藝將主反應(yīng)區(qū)中部分剩余污泥回流至選擇器中，在運作方式上沉淀階段不進水，使排水的穩(wěn)定性得到保障。
　　CASS藝適用于含有較多工業(yè)廢水的城市污水及要求脫氮除磷的處理。
3.3 IDEA工藝
　　間歇排水延時曝氣工藝（IDEA）基本保持了CAST藝的優(yōu)點，運行方式采用連續(xù)進水、間歇曝氣、周期排水的形式。與CAST相比，預(yù)反應(yīng)區(qū)（生物選擇器）改為與SBR主體構(gòu)筑物分立的預(yù)混合池，部分剩余污泥回流入預(yù)混合池，且采用反應(yīng)器中部進水。預(yù)混合池的設(shè)立可以使污水在高絮體負荷下有較長的停留時間，保證高絮凝性細菌的選擇。
3.4 DAT-IAT工藝
　　DAT－IAT藝是利用單—SBR池實現(xiàn)連續(xù)運行的新型工藝，介于傳統(tǒng)活性污泥法與典型的SBR工藝之間，既有傳統(tǒng)活性污泥法的連續(xù)性和高效性，又具有SBR的法靈活性，適用于水質(zhì)水量大的情況。
　　DAT--IAT工藝主體構(gòu)筑物由需氧池（DAT）和間歇曝氣池（IAT）組成，一般情況下DAT連續(xù)進水，連續(xù)曝氣，其出水進入IAT，在此可完成曝氣、沉淀。澆水和排出剩余污泥工序，是SBR的又一變型。
3.5 UNITANK工藝
　　典型的UNITANK系統(tǒng)，其主體為三格池結(jié)構(gòu)，三池之間為連通形式，每池設(shè)有曝氣系統(tǒng)，既可采用鼓風曝氣，也可采用機械表面曝氣，并配有攪拌，外側(cè)兩池設(shè)出水堰以及污泥排放裝置，兩池交替作為曝氣和沉淀池，污水可進人三池中的任何一個。在一個周期內(nèi)，原水連續(xù)不斷進人反應(yīng)器，通過時間和空間的控制，形成好氧、厭氧或缺氧的狀態(tài)。
　　UNITANK系統(tǒng)除保持原有的自控以外，還具有海潷水、池子結(jié)構(gòu)簡單，出水穩(wěn)定，不需回流等特點，而通過進水點的變化可達到回流和脫氮、磷等目的。
3.6 其他新型SBR工藝的研究應(yīng)用
3.6.1 ASBR工藝
　　美國教授Dague等人把SBR運用于厭氧處理，開發(fā)了厭氧序批式活性污泥法（Anaerobic Sequencing Batch Teactor），簡稱為ASBR。ASBR具有SBR的優(yōu)點，如工藝簡單、運行方式靈活、生化反應(yīng)推動力大并耐沖擊負荷等。ASBR通過間歇進料可以獲得較低的出水濃度，同時利用間歇排水，不斷排出沉降性能較差的污泥，可進一步優(yōu)化污泥顆粒化過程。
3.6.2 淤泥SS－SBR（SOILSLURRY－SBR）
　　R.L.Irine[2]等以土壤為反應(yīng)器來處理難降解有機物。利用埋在地下的空氣滲透膜作為曝氣器和生物生長的載體，使之具有固定生物膜的優(yōu)點。以保持生長緩慢及在懸浮法中易于沖走的沉降性能較差的微生物，從而消除了普通SBR的沉淀階段延長反應(yīng)時間（間接縮短了反應(yīng)周期）。這一新型反應(yīng)器概念的提出不僅為污染土壤現(xiàn)場處理提供新的思路和方法，同時對污廢水的人工濕地處理系統(tǒng)亦有很好的借鑒作用。
3.6.3 PAC-SBR
　　陳郭建[3]用投加粉末活性炭PAC－SBR法來處理高濃度有機廢水，運行周期為18h;進水0.5h（限制曝氣）、反應(yīng)曝氣15h、沉淀2h、諾水排泥0.5h。
　　試驗發(fā)現(xiàn)：PAC表面是高濃度基質(zhì)、高濃度氧和高濃度污泥三相共存的，為生化反應(yīng)創(chuàng)造了優(yōu)于SBR的條件。PAC與污泥之間存在著相互調(diào)節(jié)作用，作用增大了基質(zhì)的利用率，延長了泥齡，提高了運轉(zhuǎn)負荷，改善了出水水質(zhì)，取得了優(yōu)于SBR的生化效果。
3.6.4 膜法SBR
　　將SBR和接觸氧化法相結(jié)合可以組成新的膜法SBR稱BSBR。BSBR工藝啟動快、效率高、管理簡便。詹伯軍等[4]采用彈性立體填料的BSBR處理印染廢水，使廢水達標排放。王乾揚等[5]用BSBR處理皮革廢水，CODCr去除率達90.1％。實驗表明：BS－BR處理效果好于普通SBR法，這是因為BSBR法結(jié)合了生物接觸氧化法和SBR法的優(yōu)點。
3.6.5 多段SBR系統(tǒng)
　　二級SBR系統(tǒng)和三級SBR系統(tǒng)是目前應(yīng)用較多的一種SBR串聯(lián)工藝，主要是單級工藝對廢水中的有機物處理為一個缺氧一好氧一厭氧的同步過程，因此在相同的運行條件下，當易降解的有機物降解殆盡時，較難降解的有機物幾乎未被降解。而在兩個串聯(lián)的SBR中，分別培養(yǎng)出適宜于不同有機物的專性菌，從而使不同種類的有機物在與各自相適應(yīng)的生化條件下都得到充分降解。
3.6.6 前處理+SBR
　　為緩沖工業(yè)廢水中有毒有機物對微生物的抑制作用，在前設(shè)置預(yù)處理。鄧良偉[6]采用水解-SBR藝處理規(guī)模化豬場糞污，畢學軍等[7]采用溶氣氣浮法（DAF）作為SBR反應(yīng)器進水預(yù)處理，即溶氣氣浮一序批式活性污泥法（DAF－SBR法），處理肉食品加工廢水，SBR反應(yīng)器出水 CODcr＜60mg／L；BOD₅＜15mg／L；TN＜5mg／L；NH3-N＜1.0mg／L；TP＜0.2mg/L。完全達到我國肉類加工工業(yè)水污染物排放標準（GB13457－92）的一級排放標準。
3.6.7 SBR序組合
　　由于SBR中可方便地實現(xiàn)各種工藝條件的組合，為此，針對特定的廢水，許多學者研究了其最佳處理反應(yīng)工序。Hangqing Yu[8]等人研究了用SBR處理焦化廢水的最佳模式為：好氧反應(yīng)加兩個缺氧段：一個在曝氣前，一個在曝氣后。4h的缺氧進水使基質(zhì)在生物中儲存并在隨后的缺氧反應(yīng)段中反硝化，運行周期為24h，包括進水及反應(yīng)16h，反硝化攪拌3－5h，沉淀2h，澆水及閑置3－6h。其中的進水與反應(yīng)是結(jié)合在一起的，分為曝氣與不曝氣。進水中易降解有機物酚、鄰一甲酚在反硝化中作為碳源而被消耗。

4 SBR在發(fā)展中的問題

　　相對于傳統(tǒng)連續(xù)流活性污泥法，SBR工藝是一種尚處于發(fā)展、完善階段的技術(shù)，許多研究工作剛剛起步，缺乏科學的設(shè)計依據(jù)和方法以及成熟的運行管理經(jīng)驗，另外，SBR自身的特點更加深了解決問題的難度。
　　SBR在現(xiàn)階段的發(fā)展過程中，主要存在以下方面的問題：
4.1 基礎(chǔ)研究方面
　　①關(guān)于污水在非穩(wěn)定狀態(tài)下活性污泥微生物代謝理論的研究；
　　②關(guān)于厭氧、好氧狀態(tài)的反復(fù)交替對微生物活性和種群分布的影響；
　　③可同時除磷、脫氮的微生物機理的研究。
4.2 程設(shè)計方面
　　①缺乏科學、可靠的設(shè)計模式；
　　②運行模式的選擇與設(shè)計方法脫節(jié)。

5 結(jié)束語

　　SBR藝是一種理想的間歇式活性污泥處理工藝，它具有工藝流程簡單、處理效果穩(wěn)定、占地面積小、耐沖擊負荷強及具有脫氮除磷能力等優(yōu)點，是目前正在深人研究之中的一項污水生物處理新技術(shù)。
　　SBR工藝應(yīng)用的一個關(guān)鍵是要求自動化程度較高，因而隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展及研究的不斷深人，預(yù)計不久的將來SBR及在其基礎(chǔ)上開發(fā)的ICEAS工藝和CASS等工藝在生產(chǎn)中的應(yīng)用將有所突破。

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　　[8] Hanqing Yu，et al.Posttreatment of Effluent From Coke-plant Wastewater Treatment system in Sequencing BatchReactor[J].J of Environ Engineering，1997，（3）：305-308.

　　作者簡介：楊云龍（1953－），男，山西洪洞人，教授，1975年畢業(yè)于太原工學院給水排水專業(yè)，主要從事水處理理論和技術(shù)的研究與教學工作，電話（0351）6010399；陳啟斌（1972－），男，山西大同人，在讀碩士研究生。