SBR是序列間歇式活性汙泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性汙泥汙水處理技術，又稱序批式活性汙泥法。
與傳統汙水處理工藝不同，SBR技術採用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩定生化反應替代穩態生化反應，靜置理想沉澱替代傳統的動態沉澱。它的主要特徵是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能於一池，無汙泥迴流系統。
SBR優點① 理想的推流過程使生化反應推動力增大，效率提高，池內厭氧、好氧處於交替狀態，淨化效果好。② 運行效果穩定，汙水在理想的靜止狀態下沉澱，需要時間短、效率高，出水水質好。③ 耐衝擊負荷，池內有滯留的處理水，對汙水有稀釋、緩衝作用，有效抵抗水量和有機汙物的衝擊。④ 工藝過程中的各工序可根據水質、水量進行調整，運行靈活。⑤ 處理設備少，構造簡單，便於操作和維護管理。⑥ 反應池內存在DO、BOD5濃度梯度，有效控制活性汙泥膨脹。⑦ SBR法系統本身也適合於組合式構造方法，利於廢水處理廠的擴建和改造。⑧ 脫氮除磷，適當控制運行方式，實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替，具有良好的脫氮除磷效果。⑨ 工藝流程簡單、造價低。主體設備只有一個序批式間歇反應器，無二沉池、汙泥迴流系統，調節池、初沉池也可省略，佈置緊湊、佔地面積省。
SBR系統的適用範圍① 中小城鎮生活汙水和廠礦企業的工業廢水，尤其是間歇排放和流量變化較大的地方。② 需要較高出水水質的地方，如風景遊覽區、湖泊和港灣等，不但要去除有機物，還要求出水中除磷脫氮，防止河湖富營養化。③ 水資源緊缺的地方。SBR系統可在生物處理後進行物化處理，不需要增加設施，便於水的回收利用。④ 用地緊張的地方。⑤ 對已建連續流汙水處理廠的改造等。⑥ 非常適合處理小水量，間歇排放的工業廢水與分散點源汙染的治理。
SBR設計需特別注意的問題
主要設施與設備
1、設施的組成本法原則上不設初次沉澱池，本法應用於小型汙水處理廠的主要原因是設施較簡單和維護管理較為集中。為適應流量的變化，反應池的容積應留有餘量或採用設定運行週期等方法。但是，對於遊覽地等流量變化很大的場合，應根據維護管理和經濟條件，研究流量調節池的設置。
2、反應池反應池的形式為完全混合型，反應池十分緊湊，佔地很少。形狀以矩形為準，池寬與池長之比大約為1：1～1：2，水深4～6米。
反應池水深過深，基於以下理由是不經濟的：①如果反應池的水深大，排出水的深度相應增大，則固液分離所需的沉澱時間就會增加。②專用的上清液排出裝置受到結構上的限制，上清液排出水的深度不能過深。
反應池水深過淺，基於以下理由是不希望的：①在排水期間，由於受到活性汙泥界面以上的最小水深限制，上清液排出的深度不能過深。②與其他相同BOD―SS負荷的處理方式相比，其優點是用地面積較少。反應池的數量，考慮清洗和檢修等情況，原則上設2個以上。在規模較小或投產初期汙水量較小時，也可建一個池。
3、排水裝置排水系統是SBR處理工藝設計的重要內容，也是其設計中最具特色和關係到系統運行成敗的關鍵部分。
目前，國內外報道的SBR排水裝置大致可歸納為以下幾種：⑴潛水泵單點或多點排水。這種方式電耗大且容易吸出沉澱汙泥；⑵池端（側）多點固定閥門排水，由上自下開啟閥門。缺點操作不方便，排水容易帶泥；⑶專用設備潷水器。潷水器是是一種能隨水位變化而調節的出水堰，排水口淹沒在水面下一定深度，可防止浮渣進入。
理想的排水裝置應滿足以下幾個條件：①單位時間內出水量大，流速小，不會使沉澱汙泥重新翻起；②集水口隨水位下降，排水期間始終保持反應當中的靜止沉澱狀態；③排水設備堅固耐用且排水量可無級調控，自動化程度高。
在設定一個週期的排水時間時，必須注意以下項目：①上清液排出裝置的溢流負荷――確定需要的設備數量；②活性汙泥界面上的最小水深――主要是為了防止汙泥上浮，由上清液排出裝置和溢流負荷確定，性能方面，水深要儘可能小；③隨著上清液排出裝置的溢流負荷的增加，單位時間的處理水排出量增大，可縮短排水時間，相應的後續處理構築物容量須擴大；④在排水期，沉澱的活性汙泥上浮是發生在排水即將結束的時候，從沉澱工序的中期就開始排水符合SBR法的運行原理。
SBR工藝的需氧與供氧SBR工藝有機物的降解規律與推流式曝氣池類似，推流式曝氣池是空間（長度）上的推流，而SBR反應池是時間意義上的推流。由於SBR工藝有機物濃度是逐漸變化的，在反應初期，池內有機物濃度較高，如果供氧速率小於耗氧速率，則混合液中的溶解氧為零，對單一的微生物而言，氧氣的得到可能是間斷的，供氧速率決定了有機物的降解速率。隨著好氧進程的深入，有機物濃度降低，供氧速率開始大於耗氧速率，溶解氧開始出現，微生物開始可以得到充足的氧氣供應，有機物濃度的高低成為影響有機物降解速率的一個重要因素。
從耗氧與供氧的關係來看，在反應初期SBR反應池保持充足的供氧，可以提高有機物的降解速度，隨著溶解氧的出現，逐漸減少供氧量，可以節約運行費用，縮短反應時間。SBR反應池通過曝氣系統的設計，採用漸減曝氣更經濟、合理一些。
SBR工藝排出比（1/m）的選擇SBR工藝排出比（1/m）的大小決定了SBR工藝反應初期有機物濃度的高低。排出比小，初始有機物濃度低，反之則高。根據微生物降解有機物的規律，當有機物濃度高時，有機物降解速率大，曝氣時間可以減少。
但是，當有機物濃度高時，耗氧速率也大，供氧與耗氧的矛盾可能更大。此外，不同的廢水活性汙泥的沉降性能也不同。汙泥沉降性能好，沉澱後上清液就多，宜選用較小的排出比，反之則宜採用較大的排出比。排出比的選擇還與設計選用的汙泥負荷率、混合液汙泥濃度等有關。
SBR反應池混合液汙泥濃度根據活性汙泥法的基本原理，混合液汙泥濃度的大小決定了生化反應器容積的大小。SBR工藝也同樣如此，當混合液汙泥濃度高時，所需曝氣反應時間就短，SBR反應池池容就小，反之SBR反應池池容則大。但是，當混合液汙泥濃度高時，生化反應初期耗氧速率增大，供氧與耗氧的矛盾更大。
此外，池內混合液汙泥濃度的大小還決定了沉澱時間。汙泥濃度高需要的沉澱時間長，反之則短。當汙泥的沉降性能好，排出比小，有機物濃度低，供氧速率高，可以選用較大的數值，反之則宜選用較小的數值。SBR工藝混合液汙泥濃度的選擇應綜合多方面的因素來考慮。
關於汙泥負荷率的選擇汙泥負荷率是影響曝氣反應時間的主要參數，汙泥負荷率的大小關係到SBR反應池最終出水有機物濃度的高低。當要求的出水有機物濃度低時，汙泥負荷率宜選用低值；當廢水易於生物降解時，汙泥負荷率隨著增大。汙泥負荷率的選擇應根據廢水的可生化性以及要求的出水水質來確定。
SBR工藝與調節、水解酸化工藝的結合SBR工藝採用間歇進水、間歇排水，SBR反應池有一定的調節功能，可以在一定程度上起到均衡水質、水量的作用。通過供氣系統、攪拌系統的設計，自動控制方式的設計，閒置期時間的選擇，可以將SBR工藝與調節、水解酸化工藝結合起來，使三者合建在一起，從而節約投資與運行管理費用。
在進水期採用水下攪拌器進行攪拌，進水電動閥的關閉採用液位控制，根據水解酸化需要的時間確定開始曝氣時刻，將調節、水解酸化工藝與SBR工藝有機的結合在一起。反應池進水開始作為閒置期的結束則可以使整個系統能正常運行。具體操作方式如下所述：進水開始既為閒置結束，通過上一組SBR池進水結束時間來控制；進水結束通過液位控制，整個進水時間可能是變化的。水解酸化時間由進水開始至曝氣反應開始，包括進水期，這段時間可以根據水量的變化情況與需要的水解酸化時間來確定，不小於在最小流量下充滿SBR反應池所需的時間。曝氣反應開始既為水解酸化攪拌結束，曝氣反應時間可根據計算得出。沉澱時間根據汙泥沉降性能及混合液汙泥濃度決定，它的開始即為曝氣反應的結束。排水時間由潷水器的性能決定，潷水結束可以通過液位控制。閒置期的時間選擇是調節、水解酸化及SBR工藝結合好壞的關鍵。閒置時間的長短應根據廢水的變化情況來確定，實際運行中，閒置時間經常變動。通過閒置期間的調整，將SBR反應池的進水合理安排，使整個系統能正常運轉，避免整個運行過程的紊亂。
SBR汙水處理工藝運行操作要點一、輔助設施的運行管理SBR工藝的過程是按時序來完成的,一個操作過程分五個階段:進水、反應、沉澱、潷水、閒置。這五個階段都是單池運行,當需要處理的汙水量較大時,必須單池分組進行組合處理,這樣交替運行的過程中僅靠人工操作就很難發揮其優點了。多池多組的交替運行必須有高度靈活、結構嚴謹的中央控制系統,自動化程度要求較高。
所以在運行的過程中需要保障中控系統的正常,防止人為操作失當、雷電以及內部管理不善等造成儀器、儀表等設施的破壞,影響系統的正常工作。這就要求在汙水處理廠的設計過程中設計儀器儀表的避雷裝置,提高日常的運行操作人員的管理水平。
預處理系統是汙水處理的最前段。生活汙水中含有大量的漂浮物與懸浮物質,其中包括無機性和有機性兩類。由於這些垃圾和懸浮物會降低主體反應的效果,對汙水處理設備造成磨損和破壞,故在汙水進入主反應區之前必須進行必要的預處理,以提高整個工藝的去除率,降低設備的磨損,保證整個處理系統的正常運行。所以,在運行的過程中需要加強巡查,防止垃圾堵塞粗細格柵和進水泵。
二、SBR生化池的運行管理SBR生物反應池是汙水處理廠的核心部分,進水方式的推流過程使池內厭氧好氧處於交替狀態,運行效果穩定,汙水在相對的靜止狀態下沉澱,需要的時間短、出水水質較好,耐衝擊負荷;加之池內有滯留的處理水,對汙水有稀釋、緩衝作用,有效抵抗水量和有機汙物的衝擊。反應池內存在DO、BOD5濃度梯度,有效控制活性汙泥膨脹,脫氮除磷,適當控制運行方式,實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替,具有良好的脫氮除磷效果。對於運行實際運行過程涉及到的季節性進水差異或其它因素的影響而導致出現的汙泥膨脹、脫氮除磷效果差,可以通過運行參數的適當調整加以解決。主要控制的因素有以下幾個方面:
1.運行週期的適度調整SBR的運行週期由進水時間、反應時間、沉澱時間、潷水時間、排泥時間和閒置時間來確定。進水時間有一個相對穩定的最大最佳值。如上所述,進水時間應根據具體的進水水質及曝氣方式來確定。當採用控制量的曝氣方式及進水中汙染物的濃度較高時,進水時間應適當取長一些;當採用不限量曝氣方式及進水中汙染物的濃度較低時,進水時間可適當取短一些(進水時間一般取4～6h)。在運行的過程中,要儘量根據實際的進水情況對運行的週期時間進行調整。反應時間(Tf)是確定SBR反應器容積的一個非常重要的工藝設計參數,其數值的確定同樣取決於運行過程中汙水的性質、反應器中汙泥的濃度及曝氣方式等因素。對於生活汙水類易處理廢水,反應時間可以取短一些,反之對含有難降解物質或有毒物質的廢水,反應時間可適當取長一些(一般在2～4h)。沉澱排水時間(Ts+D)一般按2～4h設計。閒置時間(Tx)一般按0.5~1h設計。一個週期所需時間T≥Tf+Ts+D+Tx。在調整運行方式的過程中,要根據設計所允許的操作範圍進行儘可能的修正,才可以最大限度地保證良好的出水水質。
2.生物系統的診斷調整好氧生化處理是由活性汙泥中的微生物,在有氧存在的條件下將汙水中的有機汙染物氧化、分解、轉化成CO2、NH4+-N、NO-x-N、PO43-、SO42-等隨出水排放的過程。活性汙泥中的微生物是凝聚、吸附、氧化分解汙水中有機物的主力軍,提高處理系統的效率,都與改善汙泥性狀、提高汙泥微生物的活性有關。因此,必須經常檢查於觀察活性汙泥中微生物的組成與活動狀況。活性汙泥外觀似棉絮狀,亦稱為絮粒或絨粒,正常的活性汙泥沉降性能良好。在顯微鏡下可發現每個絮粒是由成千上萬個細菌、少量微型動物及部分無機雜質組成,有時,汙泥中還會出現真菌、藻類等生物。
我們可定期對生物處理系統做巡視,考察各反應池運行的情況,運用各種手段和方法瞭解活性汙泥的性能,藉助顯微鏡觀察活性汙泥的結構和生物種群的組成。此外,還可通過對水質的化學測定來了解汙水生物處理系統的運行狀況。在系統正常運行時,應保持合適的運行參數和操作管理條件,使之長期達標運行;在發現異常現象時,應找出癥結所在,及時加以調整,使之恢復。巡視是發現問題的主要方式,所以操作管理人員每班須數次定時對反應池作一觀察,瞭解系統運行的狀況。
其主要內容如下:(1)色、嗅。正常運行的城市生活汙水處理廠,活性汙泥一般顯黃褐色。在曝氣池溶解氧不足時,厭氧微生物會相應滋生,含硫有機物在厭氧時分解釋放出H2S,汙泥發黑、發臭。當曝氣池溶解氧過高或進水過淡、負荷過低時,汙泥中微生物因缺乏營養而自身氧化,汙泥色澤轉淡。良好的新鮮活性汙泥略帶有泥土味。
(2)反應池曝氣狀態觀察與汙泥性狀。在巡視曝氣池時,應注意觀察曝氣池液麵翻騰情況,曝氣池中間若見有成團氣泡上升,即表示液麵下曝氣管道有堵塞,應予以清潔或更換;若液麵翻騰不均勻,說明有死角,尤應注意四角有無積泥。此外,還應注意氣泡的性狀:一是氣泡量的多少。在汙泥負荷適當、運行正常時,泡沫量較少,泡沫外觀顯新鮮的乳白色泡沫。汙泥負荷過高、水質變化時,泡沫量往往增多,如汙泥泥齡過短或汙水中含多量洗滌劑時,既會出現大量泡沫。二是泡沫的色澤。泡沫顯白色、且泡沫量增多,說明水中洗滌劑量較多;泡沫顯茶色、灰色,這是因為汙泥齡太長或汙泥被打碎而被吸附在氣泡上所致,這時應增加排泥量。氣泡出現其他顏色時,則往往因為是吸附了汙水中染料等類髮色物質的結果。三是氣泡的粘性。用手沾一些氣泡,檢查是否容易破碎。在負荷過高、有機物分解不完全時,氣泡較粘,不宜破碎。
(3)反應池沉澱狀態觀察與汙泥性狀。活性汙泥性狀的好壞可從沉澱狀態及曝氣時運行狀況顯示出來。因此,管理中應加強對現場的巡視,定時對活性汙泥處理系統的“臉色”進行觀察。沉澱的液麵狀態與整個系統的正常運行與否密切相關,應注意觀察沉澱時段泥面的高低、上清液透明成都、漂泥的有無、漂泥泥粒的大小等:上清液清澈透明表明運行正常,汙泥性狀良好;上清液混濁表明負荷過高,汙泥對有機物氧化、分解不徹底;泥面上升、SVI高表明汙泥膨脹,汙泥沉降性差;汙泥成層上浮表明汙泥中毒;大塊汙泥上浮表明反應池局部厭氧,導致該出汙泥腐敗;細小汙泥漂泥表明水溫過高,C/N不適、營養不足等原因導致汙泥解絮。
對於生物系統中活性汙泥異常現象之主要原因及其對策,在運行過程中可以初步根據經驗總結來作出判斷:1)汙泥膨脹。汙泥膨脹出現的現象可能會有以下幾種情況:活性汙泥變白,不調和狀;沉澱、分離性不良,不密實;汙泥指數SVI在200以上;活性汙泥由反應池溢出,處理水水質不良。出現以上情況的可能原因有:汙泥抽除不足致使微生物異常繁殖;由於曝氣量不足,混合液懸浮物MLSS濃度過高或過低,進水BOD濃度過高,進水中含有有毒有害的物質,PH值降低等原因致使絲狀菌異常繁殖。針對出現的現象和可能的原因,需要採取的對策有:加大剩餘汙泥的排放量;合理調整溶解氧濃度,投加混凝劑改善活性汙泥的凝聚性或者投加氧化劑殺死絲狀菌。在出現汙泥膨脹時,以顯微鏡確認其原因。若是由於絲狀菌的異常繁殖,則其恢復所耗時間較長,有時甚至需要更換反應池中全部汙泥。
2)汙泥解體。汙泥解體表現出來的現象是汙泥被破壞成微細的膠羽狀,不再是絮狀體,影響了汙泥的沉降性能。出現汙泥解體的可能原因有:暴氣量過大,活性汙泥表面的具有凝聚性的物質被氧化,或者是進水中的有機物含量較低;特定微生物異常繁殖,比如小型鞭毛蟲;進水中含有有害物質。汙泥解體可以應對的辦法有:適當降低曝氣量,並增加流入水量使得負荷適當;減少剩餘汙泥的排放量;管制有害物質的進入;降低攪拌機攪拌強度。
3)汙泥腐爛。在生物反應池經常可以看到有大塊的汙泥漂浮,懸浮汙泥顏色發黑且有臭味,與正常的褐黃色且帶有土腥味的汙泥有很大的差異。出現汙泥腐敗的原因有:暴氣量不足;反應池內長期淤積有汙泥;反應池構造有缺陷,比如有死角。如果發現有汙泥腐敗的現象,需要採取以下對策解決:停止汙水流入,增加曝氣,依據恢復程度調節流入水量;增加回流汙泥量,加強排泥;改善構築物。
4)生化池表面出現氣泡。由於進水中多量清潔劑的流入,容易引起反應池發泡,需要提高混合液懸浮固體的濃度或者添加消泡劑或消泡設備來消除氣泡。
3、剩餘汙泥系統剩餘汙泥系統一直以來不被運行人員所重視,認為只要按常規進行生產就不會有問題,這種認識是不對的。準確地說,剩餘汙泥的產量應該根據進水水質來決定。所謂剩餘汙泥產生量,是指最終沉澱池汙泥量,減除一部分迴流入曝氣槽後,其餘需排出處理的量。單位汙水剩餘汙泥量視汙水懸浮物濃度,及去除BOD之汙泥增殖狀況而異。懸浮物之剩餘汙泥量X1=Q(MO-MF)×10-3=QMOηS×10-3汙泥增殖剩餘汙泥量X2=aY-bMV×10-3其中:X1:由懸浮物而產生之剩餘汙泥量(kg/d)X2:生物增殖而產生之剩餘汙泥量(kg/d)ηS:懸浮物之沉澱效率Q:處理水量(m3/d)MO:流入懸浮物質量(mg/L)MF:自沉澱池流出之懸浮物質量(mg/L)Y:BOD去除量(mg/L)M:曝氣槽內混合液之平均MLSS濃度(mg/L)V:曝氣槽容積(m3)a:去除BOD之汙泥轉換率(0.5~0.8)b:體內自行氧化率(0.01~0.1)(day-1)曝氣槽之BOD去除率為ηA,流入水BOD為So(mg/L)Y=QSoηA×10-3則總剩餘汙泥量X=(MOηS+aSoηA-bMOt)Q×10-3式中t:曝氣槽停留時間V/Q(d)
當然,在實際運行的過程中不一定要完全按照公式生搬硬套,但是需要對現場的運行情況有細緻的科學的瞭解,控制生物系統總量的相對平衡。由於SBR工藝本身具有較強的抗負荷衝擊能力,所以對於剩餘汙泥系統的動態平衡的維護是做好運行工作的關鍵。
4、脫氮除磷問題的控制脫氮除磷是汙水處理工藝的重要環節,也是比較容易出問題的地方。對於傳統的SBR工藝氮磷的去除存在著一些難度,主要是厭氧硝化時間上存在問題。汙水未經過厭氧硝化直接進入主反應區,雖然在主反應階段有厭氧耗氧交替的過程,但是還是存在一些問題,對於進水N含量較高的水體來講去除就有些難度。
雖然如此,經過大量的改進,現在在傳統SBR工藝的基礎上有了很大的進步,前段加了兼(厭)氧迴流等措施,一定程度上解決了SBR工藝脫氮除磷的問題。在實際的運行操作過程中,需要注意汙泥迴流比、進水速度、進水量等。
5、汙泥沉降性能的控制活性汙泥的良好沉降性能是保證活性汙泥處理系統正常運行的前提條件之一。如果汙泥的沉降性能不好,在SBR的反應期結束後,汙泥的壓密性差,上層清液的排除就受到限制,水泥比下降,導致每個運行週期處理汙水量下降,出水SS會比較高。如果汙泥的絮凝性能差,則出水中的,COD上升,導致處理出水水質的下降。導致汙泥沉降性能惡化的原因是多方面的,但都表現在汙泥容積指數(SVI)的升高。SBR工藝中由於反覆出現高濃度基質,在菌膠團菌和絲狀菌共存的生態環境中,絲狀菌一般是不容易繁殖的,因而發生汙泥絲狀菌膨脹的可能性是非常低的。SBR較容易出現高粘性膨脹問題,這可能是由於SBR工藝本身的處理過程是一個動態瞬間的過程,混合液內基質逐步降解,液相中基質濃度下降了,但並不完全說明基質已被氧化去除,加之許多汙水的汙染物容易被活性汙泥吸附和吸收,在很短的時間內,混合液中的基質濃度可降至很低的水平。
從汙水處理的角度看,已經達到了處理效果,但這僅僅是一種相的轉移,混合液中基質的濃度的降低僅是一種表面現象。可以認為,在汙水處理過程中,菌膠團之所以形成和有所增長,就要求系統中有一定數量的有機基質的積累,在胞外形成多糖聚合物(否則菌膠團不增長甚至出現細菌分散生長現象,出水渾濁)。
在實際操作過程中,往往會因充水時間或曝氣方式選擇的不適當或操作不當而使基質的積累過量,致使發生汙泥的高粘性膨脹。汙染物在混合液內的積累是逐步的,在一個週期內一般難以馬上表現出來,需通過觀察各運行週期間的汙泥沉降性能的變化才能體現出來。為使汙泥具有良好的沉降性能,應注意每個運行週期內汙泥的SVI變化趨勢,及時調整運行方式以確保良好的處理效果。
