2.7　城市污水的二級生物處理——SBR工藝

SBR（SequencingBatchActivatedSludgeReactorTechnology，SBR）即序批式活性污泥處理系統，或者稱為間歇式活性污泥處理系統。早期的污水處理池由于進出水切換復雜和控制設備方面的原因，限制了其發展。但隨著科學技術的不斷發展，計算機和自動控制技術的加入，使SBR在城市污水、工業廢水中的應用越來越廣泛。

2.7.1　SBR工藝的工作原理和特點

1.SBR工藝工作原理

序批式活性污泥法作為活性污泥法的一種，其去除有機物的機理與傳統活性污泥法相同。傳統活性污泥法的曝氣池，在流態上屬推流，在有機物降解方面也是沿著空間而逐漸降解的。而SBR工藝的曝氣池，在流態上屬完全混合，即污水和回流污泥進入曝氣池后立即與池內原有的混合液充分混合，使池內各點水質比較均勻。在有機物降解上，卻是時間上的推流，有機物是隨著時間的推移而被降解的。圖2.36為SBR工藝的基本運行模式，其基本操作流程由進水、反應、沉淀、排水和閑置等5個基本過程組成，從污水流入到閑置結束構成一個周期，在每個周期里，上述過程是在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器內依次進行的。

（1）進水期。在污水注入之前，反應器處于5道工序中最后的閑置段（或待機段），處理后的污廢水已經排放，器內殘存著高濃度的活性污泥混合液。污水注滿后再進行反應，從這個意義上說，反應器起到調節池的作用，因此，反應器對水質、水量的變動有一定的適應性。

污水注入，水位上升，可以根據其他工藝的要求，配合進行其他的操作過程，如曝氣既取得預曝氣的效果，又使污泥再生恢復其活性；也可以根據要求，如脫氮、釋放磷進行緩慢攪拌；還可以根據限制曝氣的要求，不進行其他技術措施，而單純注水等。

（2）反應期。這是本工藝最主要的一道工序。污水注入達到預定高度后，開始反應操作，根據污水處理的目的，如BOD5去除、硝化、磷的吸收以及反硝化等，采取相應的技術措施，如前三項為曝氣，后一項緩速攪拌，并根據需要達到的程度決定反應的延續時間。如需要使反應器連續地進行BOD去除—硝化—反硝化反應，則BOD去除—硝化反應需要較長的曝氣時間，而在進行反硝化時，應停止曝氣，使反應器進入缺氧或厭氧狀態，進行緩速攪拌，此時為了向反應器內補充電子受體，應投加甲醛或注入少量有機污水。

（3）沉淀期。本工序相當于活性污泥法連續系統的二次沉淀池。停止曝氣和攪拌，使混合液處于靜止狀態，活性污泥與水分離，由于本工序是靜止沉淀，沉淀效果一般良好。

（4）排水排泥期。上個工序沉淀后產生的上清液，作為處理水排放。一直到最低水位，在反應器內殘留的一部分活性污泥，作為種泥。

（5）閑置期。也稱為待機工序，即在處理水排放后，反應器處于停滯狀態，等待下一個操作周期開始的階段，此工序時間，應根據現場具體情況而定。

2.SBR工藝主要特點

作為主體構筑物的SBR反應池，既能作儲水池（或水量調節池），又是生物反應池（進行生物去除BOD5、COD、N和P），也是二沉池（去除SS），是個具有多功能的構筑物。SBR工藝過程能改善活性污泥的沉降性能，在靜置狀態下進行固液分離，高效，出水澄清質優，易于達到排放標準規定的水質要求。圖2.37給出了SBR同常規活性污泥法的工藝比較。

SBR工藝與傳統的連續活性污泥法相比具有以下優點。

（1）SBR法不需要設置流量調節池，不需要設置二次沉淀池及回流污泥泵房，而二次沉淀池及回流污泥泵房占地面積相當于曝氣池的80%。SBR池在一個池子內通過時間的調節與安排，通過以電子計算機為中心的調控，對BOD5、COD、SS和N、P等完成系列凈化過程，實現厭氧、缺氧和好氧等生化反應過程。

（2）對于連續流的活性污泥法，在小流量規模時需設置流量調節池及二次沉淀池及各種專門功能的構筑物，工藝流程長，構造復雜，操作繁瑣，各池的反應過程與功能單一，需要回流抽汲設備，因此，設備多而復雜，維護管理費用高。

（3）SBR法凈化出水的水質往往比常規活性污泥法的要好，水質也較穩定。

（4）SBR法結構緊湊，占地面積小。

（5）SBR法耐受負荷變動的能力強，對凈化效果的影響也較小。

（6）SBR法基建投資少，比常規活性污泥法省24%的投資費用。

（7）SBR法容易控制污泥膨脹。

（8）系統實現PLC控制，操作管理方便。

2.7.2　SBR工藝的主要設備

1.潷水器

SBR工藝的最根本特點是，單個反應器的排水形式均采用靜止沉淀、集中排水的方式運行，排水時池中的水位是變化的，為了保證排水時不會擾動池中各水層，使排出的上清液始終位于最上層，所以使用一種能隨水位變化而可調節的出水堰，為了防止浮渣進入，還要將排水口淹沒在水面下一定深度，稱這種裝置為潷水器。

潷水器的形式有很多。從傳動形式上可分為機械式、自動式及兩種方式的組合；從運行方式上分虹吸式、浮筒式、套筒式和旋轉式；從堰口形式上分直堰式和弧堰式等。除虹吸式潷水器只有自動式一種傳動方式外，其余三種運行方式的潷水器都有機械、自動和組合的傳動方式。潷水器的結構如圖2.38所示。

潷水器的組成一般分為收水裝置、連接裝置及傳動裝置。收水裝置設有擋板、進水口及浮子等，其主要作用是將處理好的上清液收集到潷水器中，再通過導管排放，由于潷水時瞬時流量較大，而潷水時既要使水順利通過，又要使反應器中的沉淀不受擾動，更不能使污水隨水流出。潷水器的連接裝置是潷水器的又一關鍵部位，潷水器在排水中需要不斷地轉動，其連接裝置既要保證運轉自由，同時又要保證密封性。潷水器的傳動裝置是保證潷水器正常動作的關鍵，不論是采用液壓式還是機械式的傳動，均需要同自控和污水處理系統進行有機的結合，通過自動的程序控制潷水動作。

2.水下推進器

水下推進器的作用主要是攪拌和推流，與鼓風系統相結合應用于SBR，一方面使混合液攪拌均勻；另一方面，在曝氣供氧停止、系統轉至兼氧狀態下運行時，能使池中活性污泥處于懸浮狀態。這種應用主要是由于射流曝氣器一般適用于較小水量的曝氣，而在較大水量的應用上有局限性。

3.自動化控制系統

SBR采用自動化控制系統來達到復雜的控制要求，把用人工操作難以實現的控制通過計算機、軟件、儀器設備的有機結合自動完成，并創造滿足微生物生存的最佳環境。SBR的自動控制主要是以時間為基本參數使SBR正常運轉，控制過程中所需要的指令信息及反饋信息均利用各種水質、水量監測儀器儀表獲得。

SBR自動控制的硬件設施包括計算機控制系統和儀器儀表系統。儀器儀表系統包括一次儀表的各種形式，如污泥濃度計、溶解氧儀、pH計、ORP計、液位計、流量計以及需要控制的各種電動氣動閥門、水泵、風機、潷水器等。計算機控制系統也就是狹義上的自動控制系統，是自控系統的核心部分。計算機控制系統主要有PLC和DCS兩種，最常用的是PLC控制系統。PLC系統主要由中控室主站和現場子站構成，利用網絡相連，實現集中管理和分散控制。自動控制系統包括控制設備和控制對象兩部分，控制設備由主機、打印機、可編程程序控制器等組成，控制對象包括主反應池、風機及變配電間、污泥濃縮池、污泥池、沉砂池、提升泵站、脫水機房等、PLC的核心控制處理器對系統的多個開關量和模擬量進行控制。