1.SBR法簡介
間歇曝氣式活性污泥又稱序批式活性污泥法，簡稱SBR法，其主要特征是反應池一批一批地處理污水，采用間歇式運行的方式，每一個反應池都兼有曝氣池和二沉池作用，因此不再設置二沉池和污泥回流設備，而且一般也可以不建水質或水量調節池。 sBR法一般由多個反應器組成，污水按序列依此進人每個反應器，無論時間上還是空間上，生化反應工序都是按序排列、間歇運行的。間歇曝氣式活性污泥法曝氣池的運行周期由進水、曝氣反應、沉淀、排放、閑置待機五個工序組成，而且這五個工序都是在曝氣池內進行，其工作原理見圖3-11。
SBR法運行時，五個工序的運行時間、反應器內混合液的體積以及運行狀態等都可以根據污水性質、出水質量與運行功能要求靈活掌握。曝氣方式可以采用鼓風曝氣或機械曝氣。
(1)進水工序
進水工序是指從開始進水至到達反應池大容積期間的所有操作。SBR工藝可以實現在此期間根據不同微生物的生長特點、污水的特性和要達到的處理目的，采用曝氣（氧化反應）、攪拌(厭氧反應）和限制曝氣三種方式進水。SBR工藝通過控制進水階段的環境，就實現了在反應池不變的情況下完成多種處理功能的目的；而連續流工藝由于各構筑物和水泵的大小規格一定，要想改變反應時間和反應條件是很困難的。
(2)曝氣反應工序
反應是指反應池進水過程完成、其中水量達到大后，開始完成有機物生物降解或除磷脫氮的過程。根據反應的目的，可以對反應池進行曝氣或攪拌，實現好氧反應或缺氧反應。通過曝氣好氧反應，可以實現硝化作用，再通過攪拌產生缺氧或厭氧反應，實現脫氮的目的；有時為了使沉淀效果較好，在反應工序的后期還可以通過進行短時間內曝氣，脫除附著在污泥上的氮氣。
(3)沉淀工序
沉淀工序停止曝氣或攪拌，實現固液分離，反應池的作用相當于二沉池。此時反應池內也不再進水，處于完全靜止狀態，其沉淀效果比連續流法要好得多。沉淀時間可根據污泥沉降性能和污泥面的高度而更改，一般在0.5~ [#].Oh之間，有時可能達到2h。
(4)排放工序
排放工序是為了將澄清液從反應池中排放出來，使反應池恢復到循環開始時的低水位（一般該水位離污泥層還有一定的保護高度）。反應池底部沉降下來的污泥大部分作為下一個周期的回流污泥，剩余污泥在排水工序或待機工序過程中排出系統。 sBR系統一般采用潷水器排水。
(5)閑置待機工序
沉淀潷水之后到下個周期開始的一段時間稱為閑置待機。閑置待機的目的是為了完成一個周期向下一個周期的過渡，它不是一個必須的環節，'在未量較大時可以省略。閑置待機的時間長短往往和與原水流量有關。在此期間，可以根據工藝情況和處理目的，進行曝氣、混合和排除剩余污泥等操作。
2.SBR法與傳統連續流活性污泥法的比較
傳統的連續流活性污泥法是通過空間上的移動來實現這一過程的，即污水首先進人曝氣池反應，然后進人沉淀池對混合液進行泥水分離后上清液外排。SBR法則是通過在時間上的交替實現這一過程的，它在流程上只有一個池子，傳統工藝的曝氣池和二沉池的功能都在這一個池子內進行，即該池兼有水質水量調節、微生物降解有機物和泥水分離等作用。因此，和傳統的連續式活性污泥法相比，SBR法的優點可以歸納如下：
(1)SBR是在一個反應池內完成所有的生物處理過程，在不同的時間里可實現有機物的氧化、硝化、脫氮、磷的吸收、磷的釋放等過程。一般情況下可以不設調節池。而傳統活性污泥法中即使小規模的污水處理也離不開調節池，同時還需要設置沉淀池，若要脫氮除磷還需要設幾個獨立的反應池，同時由于污泥與污水的回流、循環需要，還需要增加水泵等裝置。
(2)活性污泥法處理污水反應時間約為數小時，是比較緩慢的反應。為了保證處理出水的BOD5值達標，反應池必須要達到很高的反應效率。而在應用完全混合型的活性污泥法時，由于反應池內的BOD5值通常保持在極低的水平，幾乎沒有濃度梯度，因此反應速度較小需要大體積的曝氣池。而在推流式曝氣池中，進出水的濃度梯度較大，雖然可以增加全池的平均處理速度，但由于池內曝氣強度是均勻一致的，因此無法做到能耗的優化。 sBR反應池中濃度是隨時間而變化的，接近于理想化的推流式反應池，因此為了獲得同樣的處理效率，SBR法與傳統活性污泥法相比，反應池容積小、能耗低。
(3)在負荷經常變化的情況下，傳統活性污泥法因為尺寸一定，除了減少運行系列之外別無他法。SBR法卻能輕易的改變反應時間、沉淀時間以及一個處理周期的時間，相當于改變裝置處理規模，因此能很好地適應進水負荷的變化。另外，當處理出水的水質標準要求提高時，想改變傳統活性污泥法的運行方式是不容易的。但在采用SBR法時，只要反應時間有一定富裕（池容足夠大），就可以很方便地將新的反應過程綜合進來實現新的功能，比如脫氮、除磷等。
(4)由于SBR法運行操作的高度靈活性，在大多數場合都能代替連續流活性污泥法，并實現與之相同或相近的功能。在反應階段，隨著時間的推移，反應池中的有機物被微生物降解，污水濃度越來越低，非常類似穩態推流式，只不過這是一種時間意義上的推流。如果進水期很長，反應池中污yc的有機物可以被分解得很徹底，這種情況又接近于完全混合式。SBR法系統可隨時調整運行周期和反應曝氣時間的長短，使處理出水達標后才排放。沉淀是在靜止條件下進行的，沒有進出水的干擾，泥水分離效果好，可以避免短路、異重流的影響；還可以根據泥水分離情況的好壞控制沉淀時間，使出水SS降到少。
(5)連續流活性污泥法的出水是連續的，一旦水質超標，往往無法挽回（只能超標排人環境）。而SBR法是將處理水間歇集中排放，在排放之前可以對排放水進行水質檢測；當發現水質不合格的時候，可以停止排放，延長反應時間一直到滿足排放標準、確認水質合格之后再排放。
3.SBR法的特點
(1)兼有推流式和完全混合式的特點，屬于時間上的理想推流式反應器，從單元操作上其效率明顯高于完全混合式的反應器。反應器內可以維持較高的污泥濃度，污泥有機負荷較低，因此具有很強的抗沖擊負荷能力。特別適用于處理水質水量變化較大的含有有毒物質或有機物濃度較高的工業廢水。
(2)泥齡很長，有利于污泥中多種微生物的生長和繁殖，通過適當調節運行方式，可以實現好氧、缺氧(或厭氧)狀態交替存在的環境，能充分發揮各類微生物降解污染物的能力，取得單池脫氮和除磷的效果。
(3)污水進人反應池后，濃度隨反應時間的延長而逐漸降低，即存在有機物的濃度梯度，濃度梯度的存在及好氧、缺氧(或厭氧)狀態交替出現，這些因素都能起到生物選擇器的作用、抑制絲狀菌等專性好氧菌的過量繁殖，使SVI較低（一般在100左右）、污泥容易沉淀，因此一般不會出現污泥膨脹現象。
(4)沉淀過程不再進水進氣，實現了理想的靜態沉淀狀態。
(5)SBR法將曝氣與沉淀兩個工藝過程合并在一個構筑物內進行，不需要二沉池和污泥回流系統，甚至在大多數情況下可以不設均質調節池和初次沉淀池，處理構筑物相對較少，因此占地面積小可縮小1/3~ [#]/2，基建投資可節約20%~ [#]0%，運行成本低。
(6)系統控制設備如電動閥、液位傳感器、流量計等自動控制水平較高，各操作階段和各運行參數都可通過計算機加以控制，簡化管理，甚至可以實現無人操作。
4.SBR法的啤氮除磷作用
SBR法具有良好的工藝性能和靈活的可操作性，通過調節曝氣的強度和水流方式，可以在反應器內交替出現厭氧、缺氧和好氧狀態或出現厭氧區、缺氧區和好氧區。通過改變運行方式，合理分配曝氣階段和非曝氣階段的時間，可以實現生物脫氮和除磷。即除磷脫氮的SBR法是將SBR運行方式和除磷脫氮工藝要求結合起來，用SBR的一個反應器實現本應有多個反應器來承擔的任務，使除磷脫氮工藝流程更加緊湊、SBR的功能更加強大。使用SBR反硝化時可以使用外加碳源，也可以使用內源碳。實現脫氮和除磷的SBR系統的運行方式見圖3- [#]2。
F—進水；FM—進水攪拌；FMR—進水攪拌曝氣；R—曝氣；S•—沉淀；D—潷水
SBR在經歷lh進水階段后，即進入0.5h的厭氧攪拌，使在上一個循環中吸收磷的污泥在這一階段釋放磷。然后開始0.5h的進水曝氣階段，去除部分B0D5,再進人缺氧曝氣階段進行反硝化脫氮，后依此進人曝氣、沉淀和潷水階段，完成一個周期。整個工藝流程類似于分段進水的厭氧/好氧/缺氧/好氧工藝，只不過由于所有反應在一個反應器內進行，不需要混合液回流或污泥回流。
5.SBR法的兩用曝氣器
SBR系統常用的曝氣設備是微孔曝氣器，近年來，開始廣泛使用兩用曝氣器。兩用曝氣器是在水-氣異相射流曝氣器的基礎上又增加了水-水同相射流的功能，因此具有好氧曝氣和厭氧攪拌的雙重功能。它由風機、水泵和噴嘴組成，噴嘴為兩用雙層噴嘴。充氧曝氣時，水泵和風機同時工作，水和空氣在兩用噴嘴和混合室充分后由外層噴嘴噴出，釋放微小氣泡，達到曝氣和混合的目的。在厭氧工序，只開動水泵而關閉風機，此時只有水由內層噴嘴噴出，進行水水射流，起到攪拌作用。兩用曝氣器的主要優點有以下幾點：
(1)氧的總轉移系數大，充氧效率可高達25%~ [#]5%。
(2)高速的噴射流在低速的水中噴動時，其速度差和能量差引起相鄰水流邊界與周圍水流產生劇烈的摻混，邊界上低能量的水被卷入射流中，并在擴大的射流中被吸收、加速和混合，因此厭氧工序攪拌效果很好。
(3)由于兩用曝氣器采用大直徑噴嘴(一般直徑大于10_)噴出水流，阻力較小，同時空氣不需要凈化過濾，因此動力消耗小。
(4)兩用曝氣器沒有易損運動部件，結構簡單，不易堵塞，維修量小，運行管理簡單方便。
6.SBR反應器的自動控制
SBR法采用自動控制技術來實現控制SBR工藝的目的，主要通過儀表設備、計算機和控制軟件等的有機結合創造出能滿足微生物生存的佳環境。SBR的自動控制主要以時間為基本參數使SBR工藝自動正常運轉，控制所需的指令信息及反饋信息均利用各種水質、水量檢測儀器儀表獲得，這些儀器儀表包括污泥濃度計、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。
SBR自控系統的核心部分是其計算機控制系統，主要有PLC控制系統和DCS控制系統兩種，常用的是PLC控制系統。PLC控制系統主要由中心控制室主站和現場子站構成，利用通訊網絡相連，實現集中管理和分散控制。自動控制系統分控制設備和控制對象兩部分，控制設備由主機、打印機、可編程序控制器等組成，控制對象包括提升泵站、沉砂池、主反應池、變配電間、風機、污泥濃縮池、污泥池、脫水機房等污水處理廠內所有工藝環節。PLC的核心處理器對控制對象以開關量和模擬量變化的方式進行控制主反應池是SBR系統的核心，也是自控系統得以實現的關鍵。主反應池的控制內容主要是按時間控制進水閥門、進氣電動蝶閥、出水潷水器、水下推流器、排泥閥門等工藝設備，同時要采集這些設備的運行工況和異常情況的報警信號及溶解氧、污泥濃度、污泥界面等工藝參數。自控系統根據主反應池溶解氧濃度反饋作用于進風管閥門控制系統，根據閥門開啟度大小信號，適當開大或關小進風閥門的開度，調整進風量。
7.新型SBR工藝
經典SBR工藝只有一個反應池，間歇進水后，再依次經歷反應、沉淀、潷水、閑置四個階段完成對污水的處理過程，因此在處理連續來水時，一個SBR系統就無法應對，工程上采用多池系統，使進水在各個池子之間循環切換，每個池子在進水水后按上述程序對污水進行處理，因此使得SBR系統的管理操作難度和占地都會加大。
為克服SBR法固有的一些不足（比如不能連續進水等），人們在使用過程中不斷改進，發展出了許多新型和改良的SBR工藝，比如ICEAS系統、CASS系統、UNITANK系統、MSBR系統、DAT-IAT系統等。這些新型SBR工藝仍然擁有經典SBR的部分主要特點，同時還具有自己獨特的優勢，但因為經過了改良，經典SBR法所擁有的部分顯著特點又會不可避免地被舍棄掉。
(1)ICEAS工藝
ICEAS工藝的中文名稱是間歇式循環延時曝氣活性污泥法，連續進水、周期排水，是一種變型SBR工藝，其基本的工藝流程如圖3-13所不。
進水進水進水
圖3-13丨CEAS工藝操作過程示意圖
ICEAS—般采用兩個矩形池為一組的SBR反應器，每個池子分為預反應區和主反應區兩部分。預反應區一般處于厭氧或缺氧狀態，主反應區是曝氣反應的主體，體積占總池容的85%~ [#]0%。污水通過渠道或管道連續進人預反應區，進水渠道或管道上不設閥門，因此可以減少操作的復雜程度。預反應區一般不分格，進水連續流人主反應區，不但在反應階段進水，在沉淀和潷水階段也進水。ICEAS的運行工序由曝氣、沉淀和潷水組成，運行周期較短，一般為4~6h,進水曝氣時間為整個運行周期的一半。
與傳統的SBR相比，ICEAS工藝的大特點是在反應器的進水端增加了一個預反應區，運行方式變為連續進水（沉淀期和排水期仍保持進水）、間歇排水，沒有明顯的反應階段和閑置階段。ICEAS工藝比傳統的SBR系統設施簡單、管理更方便，但由于進水貫穿于整個運行周期的每個階段，沉淀器進水在主反應區底部造成水力紊動會影響泥水分離效果，因此進水量受到了一定限制，即水力停留時間較長。
(2)循環式活性污泥法CAST
CAST工藝也稱為CASS工藝或CASP工藝，是在ICEAS工藝的基礎上發展而來的。與ICEAS工藝相比，預反應區容積較小變成更加優化合理的生物選擇器。CAST工藝的大特點是將主反應區中的部分剩余污泥回流到選擇器中，沉淀階段不進水，使排水的穩定性得到保證。通行的CAST按流程可分為三個部分：生物選擇器、缺氧區和好氧區，這三個部分的容積比通常為1:5: 30。其基本的工藝流程如圖3-14所示。
圖3-14CAST工藝操作過程示意圖(a)—進水，曝氣階段開始；（b)—曝氣階段結束；（c)一沉淀階段開始; (d)—沉淀階段結束，撇水階段開始；（e)—撇水階段及排泥結束；
(f)一進水、閑置階段(視具體運行情況而定）
和ICEAS工藝一樣，CASS工藝也是連續進水，運行工序由曝氣、沉淀、潷水組成。循環開始時，進水使反應池的水位由低開始逐漸上升，同時開始曝氣，到高水位后再曝氣混合一段時間后停止曝氣，使混合液在一個靜止的環境中進行沉淀分離。沉淀階段結束后，由一個移動式撇水堰排出已經處理過的上清液，使水位降低到反應池所設定的低水位，然后重復上述過程。
和ICEAS工藝一樣，CAST工藝設置生物選擇器并增加了兼氧區，大的區別是增加了污泥回流措施，保證了活性污泥不斷在選擇器內經歷一個高負荷階段，從而有利于系統中絮凝性細菌的生長，并可以提高污泥活性，使其快速地去除水中溶解性易降解有機基質，同時可以有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖。和經典SBR不同的是，CAST工藝在進水階段，不設單純的充水過程或缺氧進水混合過程，而是在進水階段即開始曝氣。而且兩個反應池并列運行的形式可以使沉淀階段不進水，保證了污泥沉降時沒有水力干擾，保證了系統的良好泥水分離效果。以上特點確保了CAST系統在任意進水條件下運行而不發生污泥膨脹。
(3)UNITANK工藝
典型的UNITANK工藝系統近似于三溝式氧化溝的運行方式，其主體構筑物為三格條形池結構，三池連通，每個池內均設有曝氣和攪拌系統，污水可進入三池中的任意一個。外側兩池設出水堰或潷水器以及污泥排放裝置，兩池交替作為曝氣池和沉淀池，而中間池則總是處于曝氣狀態。在一個周期內，原水連續不斷地進人反應器，通過時間和空間的控制，分別形成好氧、缺氧和厭氧的狀態。UNITANK工藝除了保持傳統SBR的特征以外，還具有潷水簡單、池子結構簡化、出水穩定、不需回流等特點，通過改變進水點的位置可以起到回流的作用和達到脫氮、除磷的目的。其基本的工藝流程如圖3-15所示。
污水從左側池進人流后，該池作為曝氣池，由于池中在上一個運行周期中作為沉淀池時積累了大量的經過再生、具有較高吸附活性的污泥，因而可以有效降解污水中的有機物；混合液進人中間反應池繼續進行曝氣，污水中有機物得到進一步降解，然后再進人右側池進行沉淀，上清液即處理后出水由固定堰排出；同時在混合液從左到右的推流過程中，左側池中的活性污泥會隨水流進人中間池、再進入右側池，使污泥在各池中重新分配。上述過程經過一定時間后，關閉左側進水閘，開啟中間進水閘，左側池停止曝氣，而污水從中間池繼續流向右側池，這一過程是個過渡段，時間較短；然后關閉中間進水渣，開啟右側進水閘從右池進水，此時右側池開始曝氣，左側池經過靜止沉淀后排水，水流從右到左，完成一個循環。
圖3-15UNITANK工藝操作過程示意圖
由于進水側邊池的水位高，由此產生的水位差才能促使水流從一側流向中間池再從另一側池排處，因為兩側的出水堰高度相同，因此進水池的水位必定淹沒了作為出水用的固定堰。當該池由曝氣池過渡到沉淀池時，水位必定下降，為保證出水優良，必須將殘留在出水槽中的混合液排除并用清水沖洗出水槽，一般需要設置專門的水池收集這部分混合液和沖洗水，再用小泵提升輸送到中間曝氣池。采用潷水器排水的CAST系統可以避免出現這個問題。
如果在污水交替進人左側和中間反應池的過程中在左側反應池進行缺氧攪拌，可以將在前一個運行階段中形成的硝態氮通過反硝化菌的作用實現脫氮，并釋放上一階段運行時沉淀的含磷污泥中的磷。中間反應池在曝氣運行時，進行去除有機物、硝化和吸收磷，在進水并攪拌時進行反硝化脫氮，并自左而右推進污泥。右側反應池作為沉淀池進行泥水分離，上清液溢流排出，部分含磷污泥作為剩余污泥排出。在進人第二個運行階段前，污水只進人中間反應池，使左側反應池中盡可能完成硝化反應。其后左側反應池停止曝氣，作為沉淀池，系統進人第二個運行階段，污水由右向左流動，運行效果與從左向右時相同。
(4)DAT-IAT工藝
DAT-IAT工藝是SBR工藝的一種變型，主體構筑物由需氧池(DAT)和間歇曝氣池（IAT)組成。DAT連續進水、連續曝氣，DAT出水進人IAT后完成曝氣、沉淀、潷水和排出剩余污泥的過程。DAT-IAT工藝流程如圖3-16所示。
圖3-16DAT-LAT工藝流程示意圖
污水連續進人連續曝氣的DAT池進行初步生物處理，曝氣時間為每天20h左右(具體時間視水質水量情況而定），DAT池的作用機理和操作與傳統的活性污泥法曝氣池基本相同。經DAT池初步處理的污水再通過雙層導流設施進人IAT池，根據工藝需要進行曝氣或攪拌，曝氣以達到好氧反應去除BOD5和硝化的目的，攪拌可以實現反硝化和含磷污泥釋磷的目的，而后在反應的后階段進行曝氣，以去除附著在污泥上的氮氣和實現污泥的再吸磷。當IAT池停止曝氣和攪拌后，活性污泥混合液進行泥水分離，上清液使用潷水器排出，在IAT池沉降的活性污泥部分作為該池下個周期的回流污泥，部分回流到DAT池作為DAT池下個周期的回流污泥，另有一部分作為剩余污泥排放。
待處理污水首先經過DAT進行生物處理后再進人IAT,由于連續曝氣起到了均衡有機負荷和水力負荷的作用，因此提高了整個工藝過程的穩定性。進水工序只發生在DAT,而排水和沉淀工序只發生在IAT，使整個生化系統的可調節性進一步加強，有利于去除難降解有機物。一部分剩余污泥從IAT.回流到DAT,可以使DAT產生生物選擇器的作用，有利于避免污泥膨脹現象出現。與CAST和ICEAS相比，DAT是一種更加靈活、完備的生物選擇器，從而可以使DAT與IAT均能保持較長的污泥齡和很高的ML5S濃度，因此耐受有機負荷和有毒物質沖擊的能力較強。
(5)MSSR工藝
MSBR又稱改良式序列間歇反應器，其結合了傳統活性污泥法和SBR的優點，在恒水位下連續運行，采用單池多格方式，省去了多池工藝所需的連接管道、泵和閥門等設備或設施。由流程特點看，MSBR實際相當于由A2/0工藝與SBR工藝串聯而成，因而同時具有很好的除磷和脫氮作用。MSBR的基本流程示意圖見圖3- [#]7MSBR流程示意圖
污水進人厭氧池，回流污泥中的聚磷菌在此進行充分放磷,然后混合液進入缺氧池進行反硝化，反硝化后的污水進人好氧池，有機物被好氧降解，活性污泥充分吸磷后再進人起沉淀作用的SBR池，澄清后污水排放。此時另一邊的SBR在1.5倍的回流量下進行反硝化、硝化或靜置預沉淀�；亓魑勰嗍紫冗M人濃縮池進行濃縮，上清液直接進人好氧池，而濃縮污泥進人缺氧池，這樣一方面可以進行反硝化，另一方面可以先消耗掉回流濃縮污泥中的溶解氧和硝酸鹽，為隨后進行的缺氧放磷提供更為有利的條件。在好氧池和缺氧池之間有1.5倍的回流量，以便進行充分的反硝化。
按照SBR池內攪拌、曝氣、預沉的時間不同，可以將MSBR的一個運轉周期分為6個時段，即三個時段組成半個周期，在一個周期的前后兩半個周期內，除了兩個SBR池的運轉方式互相轉變外，其余單元的運轉方式保持固定不變。MSBR的半個運轉周期持續120min，相應攪拌、曝氣和預沉的時間分別為 [#]0min、50min和30min。原污水連續進人厭氧單兀后，依次流經缺氧單元和好氧曝氣池，在第一個半周期內從SBR2單元排水，同時513札單元進行攪拌、曝氣、預沉三個過程；在第二個半周期內從SBRr^元排水，同時58&單元進行攪拌、曝氣、預沉三個過程。
MSBR系統的回流由污泥回流和混合液回流兩部分組成，而污泥回流又可分為濃縮污泥回流和上清液回流兩部分�；旌弦夯亓鬏^為簡單，在各時段內均從好氧曝氣池回流到缺氧池，再由缺氧池回流到曝氣池。而污泥回流根據運行半周期的不同有所不同，在第一個半周期內從SBR,回流污泥到濃縮池，在第二個半周期內從SBR2回流污泥到濃縮池。
