2.7　城市污水的二级生物处理——SBR工艺

SBR（SequencingBatchActivatedSludgeReactorTechnology，SBR）即序批式活性污泥处理系统，或者称为间歇式活性污泥处理系统。早期的污水处理池由于进出水切换复杂和控制设备方面的原因，限制了其发展。但随着科学技术的不断发展，计算机和自动控制技术的加入，使SBR在城市污水、工业废水中的应用越来越广泛。

2.7.1　SBR工艺的工作原理和特点

1.SBR工艺工作原理

序批式活性污泥法作为活性污泥法的一种，其去除有机物的机理与传统活性污泥法相同。传统活性污泥法的曝气池，在流态上属推流，在有机物降解方面也是沿着空间而逐渐降解的。而SBR工艺的曝气池，在流态上属完全混合，即污水和回流污泥进入曝气池后立即与池内原有的混合液充分混合，使池内各点水质比较均匀。在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的。图2.36为SBR工艺的基本运行模式，其基本操作流程由进水、反应、沉淀、排水和闲置等5个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里，上述过程是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。

（1）进水期。在污水注入之前，反应器处于5道工序中最后的闲置段（或待机段），处理后的污废水已经排放，器内残存着高浓度的活性污泥混合液。污水注满后再进行反应，从这个意义上说，反应器起到调节池的作用，因此，反应器对水质、水量的变动有一定的适应性。

污水注入，水位上升，可以根据其他工艺的要求，配合进行其他的操作过程，如曝气既取得预曝气的效果，又使污泥再生恢复其活性；也可以根据要求，如脱氮、释放磷进行缓慢搅拌；还可以根据限制曝气的要求，不进行其他技术措施，而单纯注水等。

（2）反应期。这是本工艺最主要的一道工序。污水注入达到预定高度后，开始反应操作，根据污水处理的目的，如BOD5去除、硝化、磷的吸收以及反硝化等，采取相应的技术措施，如前三项为曝气，后一项缓速搅拌，并根据需要达到的程度决定反应的延续时间。如需要使反应器连续地进行BOD去除—硝化—反硝化反应，则BOD去除—硝化反应需要较长的曝气时间，而在进行反硝化时，应停止曝气，使反应器进入缺氧或厌氧状态，进行缓速搅拌，此时为了向反应器内补充电子受体，应投加甲醛或注入少量有机污水。

（3）沉淀期。本工序相当于活性污泥法连续系统的二次沉淀池。停止曝气和搅拌，使混合液处于静止状态，活性污泥与水分离，由于本工序是静止沉淀，沉淀效果一般良好。

（4）排水排泥期。上个工序沉淀后产生的上清液，作为处理水排放。一直到最低水位，在反应器内残留的一部分活性污泥，作为种泥。

（5）闲置期。也称为待机工序，即在处理水排放后，反应器处于停滞状态，等待下一个操作周期开始的阶段，此工序时间，应根据现场具体情况而定。

2.SBR工艺主要特点

作为主体构筑物的SBR反应池，既能作储水池（或水量调节池），又是生物反应池（进行生物去除BOD5、COD、N和P），也是二沉池（去除SS），是个具有多功能的构筑物。SBR工艺过程能改善活性污泥的沉降性能，在静置状态下进行固液分离，高效，出水澄清质优，易于达到排放标准规定的水质要求。图2.37给出了SBR同常规活性污泥法的工艺比较。

SBR工艺与传统的连续活性污泥法相比具有以下优点。

（1）SBR法不需要设置流量调节池，不需要设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积相当于曝气池的80%。SBR池在一个池子内通过时间的调节与安排，通过以电子计算机为中心的调控，对BOD5、COD、SS和N、P等完成系列净化过程，实现厌氧、缺氧和好氧等生化反应过程。

（2）对于连续流的活性污泥法，在小流量规模时需设置流量调节池及二次沉淀池及各种专门功能的构筑物，工艺流程长，构造复杂，操作繁琐，各池的反应过程与功能单一，需要回流抽汲设备，因此，设备多而复杂，维护管理费用高。

（3）SBR法净化出水的水质往往比常规活性污泥法的要好，水质也较稳定。

（4）SBR法结构紧凑，占地面积小。

（5）SBR法耐受负荷变动的能力强，对净化效果的影响也较小。

（6）SBR法基建投资少，比常规活性污泥法省24%的投资费用。

（7）SBR法容易控制污泥膨胀。

（8）系统实现PLC控制，操作管理方便。

2.7.2　SBR工艺的主要设备

1.滗水器

SBR工艺的最根本特点是，单个反应器的排水形式均采用静止沉淀、集中排水的方式运行，排水时池中的水位是变化的，为了保证排水时不会扰动池中各水层，使排出的上清液始终位于最上层，所以使用一种能随水位变化而可调节的出水堰，为了防止浮渣进入，还要将排水口淹没在水面下一定深度，称这种装置为滗水器。

滗水器的形式有很多。从传动形式上可分为机械式、自动式及两种方式的组合；从运行方式上分虹吸式、浮筒式、套筒式和旋转式；从堰口形式上分直堰式和弧堰式等。除虹吸式滗水器只有自动式一种传动方式外，其余三种运行方式的滗水器都有机械、自动和组合的传动方式。滗水器的结构如图2.38所示。

滗水器的组成一般分为收水装置、连接装置及传动装置。收水装置设有挡板、进水口及浮子等，其主要作用是将处理好的上清液收集到滗水器中，再通过导管排放，由于滗水时瞬时流量较大，而滗水时既要使水顺利通过，又要使反应器中的沉淀不受扰动，更不能使污水随水流出。滗水器的连接装置是滗水器的又一关键部位，滗水器在排水中需要不断地转动，其连接装置既要保证运转自由，同时又要保证密封性。滗水器的传动装置是保证滗水器正常动作的关键，不论是采用液压式还是机械式的传动，均需要同自控和污水处理系统进行有机的结合，通过自动的程序控制滗水动作。

2.水下推进器

水下推进器的作用主要是搅拌和推流，与鼓风系统相结合应用于SBR，一方面使混合液搅拌均匀；另一方面，在曝气供氧停止、系统转至兼氧状态下运行时，能使池中活性污泥处于悬浮状态。这种应用主要是由于射流曝气器一般适用于较小水量的曝气，而在较大水量的应用上有局限性。

3.自动化控制系统

SBR采用自动化控制系统来达到复杂的控制要求，把用人工操作难以实现的控制通过计算机、软件、仪器设备的有机结合自动完成，并创造满足微生物生存的最佳环境。SBR的自动控制主要是以时间为基本参数使SBR正常运转，控制过程中所需要的指令信息及反馈信息均利用各种水质、水量监测仪器仪表获得。

SBR自动控制的硬件设施包括计算机控制系统和仪器仪表系统。仪器仪表系统包括一次仪表的各种形式，如污泥浓度计、溶解氧仪、pH计、ORP计、液位计、流量计以及需要控制的各种电动气动阀门、水泵、风机、滗水器等。计算机控制系统也就是狭义上的自动控制系统，是自控系统的核心部分。计算机控制系统主要有PLC和DCS两种，最常用的是PLC控制系统。PLC系统主要由中控室主站和现场子站构成，利用网络相连，实现集中管理和分散控制。自动控制系统包括控制设备和控制对象两部分，控制设备由主机、打印机、可编程程序控制器等组成，控制对象包括主反应池、风机及变配电间、污泥浓缩池、污泥池、沉砂池、提升泵站、脱水机房等、PLC的核心控制处理器对系统的多个开关量和模拟量进行控制。