序批式活性污泥法在废水处理中的应用进展

夏友超，金军勤，戴小平

（浙江环科环境咨询有限公司，浙江 杭州310007）

1 引言

序批式活性污泥法（SBR）于1970年由南美科学家提出并用于污水脱氮处理，从此引起了国内外环境学家的广泛注意。SBR可置均化、初沉、生化和终沉等功能为一体，空间上做到完全混合。此外，该工艺不用设置污泥回流系统。与传统的废水处理工艺相比，该工艺具有结构简单、运作方便灵活等特点。由于SBR具有良好的处理效果，该工艺技术在废水处理的各个领域得到了广泛应用。

2 SBR工艺介绍

SBR工艺采用污水间歇进入处理系统和间歇排出的间歇式运行。根据赵丽珍等人《SBR技术的研究与进展》[1]，SBR的一个运行周期包括5个阶段。

第1阶段，进水期。污水原水连续进入系统处理池，直到达到最高运行液位。废水在处理池底部的搅拌泵搅动下，和池内活性污泥充分接触混合，而废水中有机物也不断被活性污泥中菌胶团吸附。

第2阶段，反应期。当废水不断进入系统达到设定的限位后，开启曝气设施。曝气可采用推流式或完全曝气方式，保证水中有机物与池内活性污泥充分吸收空气中的氧气。随着废水中DO浓度达到峰值，CODcr浓度逐步得到降低。

第3阶段，沉淀期。该阶段的SBR池起到二沉池功能。经过反应期后，SBR池停止曝气和搅拌，使反应混合液静置，通过重力作用达到活性污泥和上清液分离。

第4阶段，出水期。经过上一阶段分离后，系统排出上清液，而下层污泥又回到周期起始时的最低位置，剩余部分的已处理废水，可起到循环水和对污水原水稀释功能。

第5阶段，闲置期。该阶段系统内微生物可得到休息，恢复污泥的活性。但随着污泥老化，活性降低，系统也需定期排出部分污泥，为新鲜污泥生长和繁殖提供充足的空间，从而保证污泥的活性的延续。SBR的工艺的优缺点归纳见表1[2]。

表1 SBR工艺的优缺点

3 SBR工艺在处理废水中的应用

近年来，随着淡水资源的枯竭和水环境污染现象的突显，我国对提高水资源的重复利用率、深度处理的要求越来越高。面对工业不断发展，如何遏制环境污染加剧，提高废水处理深度，减少污染物排放，是保护水资源所面临的较大挑战。SBR技术在废水处理中的应用也向综合利用方向转变，这样既可以回收利用废水中的有价资源，又在一定程度上推进了废水处理的深度，具有重大的环境效益和经济效益。由于SBR具有良好的处理效果，该技术在废水处理领域中的应用十分广泛。

舒晓春等[3]采用SBR工艺处理中药生产废水，根据制药企业的实际情况和以往SBR工艺的运行经验，研究人员在SBR某些关键部位作了必要的调整和改进，使工艺在原有基础上有了较大的完善和提高。经过一段时间的调试运行，活性污泥形成良好，出水水质趋于稳定，并且达到行业污水综合排放标准，取得了良好的社会效益和经济效益。杨朝晖等[4]采用固液分离－UASB－SBR联合工艺处理养猪场废水，废水COD、NH3－N分别为12000～18000、700～1100mg／L，经过固液分离和UASB反应器处理后，COD和NH3－N质量浓度分别降低为1810～3026、607～908mg／L。SBR一个循环周期为14h，活性污泥的有机负荷量设定为3～4kg／（m3·d），SBR稳定运行后出水COD质量浓度基本保持在400mg／L以下，COD总去除率在85%～95%，NH3－N总去除率在95%～98%。吕志伟等[5]对SBR工艺处理造纸废水进行了试验研究。试验确定SBR工艺的运行参数为：进水1h，曝气6h，沉降2h，排水1h，闲置1h，一个循环周期共计11h。试验结果表明：在造纸废水的pH值为7.0，进水的COD在400～1400mg／L时，COD去除率为81.8%，且系统运行稳定，有一定的耐冲击负荷能力，处理效果较好，出水可以达到国家造纸行业废水排放标准。

4 SBR工艺的发展

在实际应用工程中，传统的SBR工艺存在一定的局限性。如进水量较大时，则需要调节该工艺反应系统而造成投资增加，无法达到大型污水处理项目连续进出水的要求等。正是如此，各类变型的SBR工艺在实际工程中逐渐产生。

4.1 间歇循环延时曝气活性污泥工艺

间歇循环延时曝气活性污泥（英文缩写“ICEAS”）工艺最早于20世纪80年代初诞生于澳大利亚。该工艺最大特点为无明显的反应阶段和闲置阶段。其原理主要通过在反应器的进水端增加了一个预反应区，沉淀期和排水期仍然保持进水，排水采用间歇式。与常规的SBR工艺相比较，该工艺在工业废水和市政污水处理方面具有费用省、方便管理等优势。该工艺不足之处为停留时间较长，主要原因系该工艺系统运行周期的每个阶段都涉及进水，在主反应区底部造成水力紊动，不利于泥水分离，最终对进水量造成一定限制。

4.2 循环式活性污泥法

循环式活性污泥法（英文缩写“CASS”）的前身为ICEAS工艺，已在美国和加拿大获得相关专利。该工艺变型后，由于预反应区容积变小，生物反应器得到优化。此工艺将主反应区部分剩余活性污泥回流至选择器，运行时沉淀阶段停止进水，排水稳定。CASS工艺适用于含有较多工业废水的城市污水及要求脱氮除磷的处理[6]。

4.3 间歇排水延时曝气工艺

间歇排水延时曝气（英文缩写“IDEA”）工艺是CASS工艺的一种变型，保留了CASS工艺自身优点。有所不同的是，该工艺预反应区改为与SBR主体构筑物分立的预混合池，部分污泥回流至预混合池，且进水从反应器中部流入。IDEA工艺采用连续进水、间歇曝气、周期排水的运行形式。CASS工艺因污水停留时间较长，保证了细菌的选择性。

4.4 DAT－IAT工艺

DAT－IAT工艺也是一种变型的SBR工艺。该工艺兼有传统活性污泥工艺的连续性、高效性和SBR工艺的灵活性，适合处理大水量的污水处理。DAT－IAT工艺主要由需氧池（英文缩写“DAT”）和间歇曝气池（英文缩写“IAT”）组成。进水时从DAT池连续进入、曝气，尾水流入IAT池，再经曝气、沉淀、排水，定时再排出剩余污泥。

4.5 UNITANK工艺

UNITANK工艺系统一般为3格池主体结构，且保持连通，同时配备独立的曝气系统。其中，两侧池均设出水堰和排泥设施，可用作曝气池和沉淀池。该工艺运行过程，污水可以从任一池中流入。一个处理周期内，废水不断流进反应器，通过停留时间和充分接触，达到好氧、厌氧或缺氧的状态。该工艺具有结构简单、无需回流、出水水质稳定等特点。此外，通过参数控制可以达到脱氮、除磷的要求。

4.6 改进序批式活性污泥工艺

改进序批式活性污泥（英文缩写“MSBR”）工艺是结合SBR工艺和传统活性污泥技术开发出来的一种变型工艺。MSBR工艺系统主要增加中间反应区，该反应区通常包括厌氧池、缺氧池、中间沉淀池和曝气池。该工艺本质即为A2／O与SBR工艺串联而成，实现连续进水和出水。废水从厌氧池进入，再进入曝气池。有机物在曝气池被微生物吸附降解，发生硝化反应；SBR2是反应延伸阶段，视情况考虑是否继续曝气或反硝化。经过脱氮处理后的废水再进入中间沉淀池，在该构筑物内，泥水通过静置得到有效分离，上清液返回曝气池，高浓度污泥回流至厌氧池。SBR2进行反应的同时，SBR1作为澄清池将曝气池的混合液澄清后排出系统[7]。

5 影响因素

影响SBR工艺处理废水的影响因素众多，大致可分为两大类：一是操作条件的影响，主要包括曝气方式、溶解氧、温度；二是基质条件的影响，主要包括pH值、营养物质及水中的其他物质。在总结前人经验得出，SBR工艺运行过程中渐减曝气的方式更合理、更经济；保持出水水质前提下，SBR法处理废水溶解氧浓度在一定程度是可以减小的，从而减少能耗；SBR法可操作的温度范围很宽，相应的适应菌群有所不同；SBR法对pH、部分金属离子以及硫酸根有很强的耐冲击能力；SBR法处理废水对营养物的需求，各种因素之间的相互作用等问题还有待进一步研究[8]。

6 结语

目前，我国不少学者对SBR工艺进行了大量的研究及应用，同时被广泛投入各种难降解有机废水处理工程，并取得了较好的处理效果。但总体而言，SBR工艺仍处于发展阶段，甚至不少研究还滞留在起步阶段，还存在一些问题值得我们去探讨和解决。如改进型的SBR反应器反应机理、动力学等方面有待进一步的探讨和研究。此外，由于SBR属于间歇运行，对于工艺自动化要求程度高，也增加了解决问题的难度。这些技术难点需要研究人员不断摸索和改进。

[1]赵丽珍，缪应祺.SBR技术的研究与进展[J].江苏理工大学学报，2001，5（3）：58～61.

[2]周 雹.SBR工艺的分类和特点[J].给水排水，2001，27（2）：31～33.

[3]舒晓春，阳 光.SBR工艺在中药生产废水处理中的应用[J].给水排水，2002，12（25）：19～22.

[4]杨朝晖.曾光明，高 峰，等.固液分离UASB－SBR工艺处理养猪场废水的试验研究[J].湖南大学学报：自然科学版，2001，29（6）：38～41.

[5]吕志伟，黄艳宾.SBR工艺处理造纸废水的实验研究[J].河北工程大学学报，2010，3（1）：55～58.

[6]Goronszy M C，朱明权，Wutscher K.循环式活性污泥法在工业废水中的应用[J].中国给水排水，1996，12（6）：4～9.

[7]李春鞠，顾国维，杨海真.改善的MSBR系统脱氮效果的试验研究[J].中国给水排水，2001，21（1）：34～38.

[8]桑以敏，尹 炜，何绪文.CASS工艺在处理低温生活污水中的应用研究[J].环境工程，2002，20（2）：16～48.