SBR工艺发展“简史”！

sbr方法是顺序批次活性污泥法。早在1914年，活性污泥工艺在生产之初就断断续续地运行。由于其操作繁琐，且当时缺乏自动控制设备和技术，很快就被连续的活性污泥处理所取代，几乎被淘汰和遗忘。直到1980年代，用于自动监控的硬件设备和软件技术，特别是电子计算机的迅速发展，为sbr方法的应用和发展赋予了新的活力。目前，该工艺具有工艺简单、效率高、操作灵活、不易污泥膨胀等优点。它已成为中小型污水处理厂的首选工艺，并在世界各地得到广泛应用。在中国，sbr方法被用于处理日处理能力低于5万吨的污水处理厂。近年来，随着城市污水处理厂排放标准的日益严格，对水排放氮、磷提出了更高的要求。如何提高脱氮除磷工艺的效率，在此基础上节能降耗，对该工艺的应用和发展具有重要意义。

水污染控制项目中污染物的去除从根本上说是化学工业中的分离过程，即通过物理化学和生物方法分离污染物和水，可分为物理单元，化学单元和生物单元。反应堆理论于20世纪70年代引入，以建立各种水处理方法之间的联系，并提高水处理学科的理论水平。通常，水处理过程中的所有水箱都称为反应堆，例如调节水箱沉淀池和曝气池。根据不同的操作模式，反应器主要分为连续流反应器和序批式反应器。其中，连续流动反应器，也称为反混反应器，可分为连续全混合反应器和平流反应器。

废水处理反应器分类

1、连续全混反应器

连续总混合反应器由有流入和流出的容器、有连续反应物流动的反应器和连续混合物流出反应器组成。这是一个开放的反应堆。反应堆通常在稳定状态下运行。反应器中的材料完全混合，整个反应器中的材料含量均匀一致，排出的材料组成与反应器相同，反应物在反应器中的浓度不会随时间或空间而变化。变化;通常(但并不总是),流入和流出是平衡的.理想的情况是，在单一流体的情况下，假设流体相中的物质混合得非常快，这样整个容器中每个组分的浓度都是一致的;该混合物对于含有多种流体的容器被假定是完整的，并且每种流体的混合是瞬时的，因此流出反应堆的产物组分的浓度等于材料在整个反应堆中的浓度。如图1所示。

2.平推流反应器

活塞流反应器，也称为活塞流反应器，连续地稳定流入反应器的流体，并且每个颗粒的流速在垂直于流动方向的任何部分中完全相同，并且平行地向前流动。在进入反应器的材料之间没有混合，并且在反应器的轴向上材料之间没有混合，并且材料在径向方向上均匀混合。这种形式的流动近似于细长的开孔或闭管式反应器中的流动模式，具有很小或没有纵向分散，大的纵横比。在稳态操作中，反应器中材料的参数，例如浓度和温度，不随时间变化，而是沿长度变化，即反应器系统的参数可随位置变化。如图2所示。

3、序批式反应器

反应器以“罐式”的方式在封闭式反应器中运行。在放电后，反应物被送入下一批生产中，也称为分批操作或连续分批操作。它们通常用于小批量、多种类的均相液相反应系统。序批式反应器在非稳态条件下运行。尽管反应器的组成随反应时间而变化，但反应器的组成在任何时候都是均匀的，浓度和温度是相等的。在废水处理中，序批操作过程在反应过程中既没有进水也没有出水(即进水、反应、再排放等重复循环)。

顺序批次反应器的操作方法灵活，节省设备投资，同一设备可生产不同品种。它具有反应速率高、水质稳定、易于控制污泥膨胀等优点，是连续流反应器所无法比拟的。已广泛应用于中小型废水处理厂。在废水的生物处理中，往往选择顺序批量反应堆来研究和开发未经实践、化学反应动力学研究和单个因子测试的新工艺。提出并实施了短程硝化脱氮、厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥等污水处理新技术。

二，SBR方法的基本原理和特点

1.SBR法的发展与演变

废水生物处理技术发展概况

在100多年的发展过程中，废水处理的理论和技术得到了极大的发展，如下图所示。在20世纪70年代之前，污水处理的主要目标是降解有机污染物，并去除BOD，COD和SS。 20世纪80年代以后，N丶P养分对环境的威胁越来越大，一些缓慢流动的河流在湖泊甚至海湾地区都发生了富营养化。同时，随着机械制造和电气工程的进步，水污染控制技术的创新得到了推动。基于传统的污水处理技术，A / O，A /已经开发出来。以A / O等为代表的脱氮和脱磷过程使得二级生物处理技术能够进入具有除氮和除磷功能的深度处理阶段。目前城市污水处理厂的处理目标包括COD，BOD.SS，以及N，P等植物养分。目前，污水生物处理技术正朝着快速，高效，低成本，多功能等方向发展。

2.第二步。SBR法的起源与发展

最早的sbr方法产生于1914年，已有100多年的历史。大致分为三个时期，如图3所示。

1) SBR法的产生期

活性污泥工艺诞生于美国和英国，并已成为废水处理的主流技术已有一百多年的历史。活性污泥法的初步研究使用了序批式反应器。 1912年左右，在英格兰的曼彻斯特，福勒采用曝气方法，利用池塘中的“污泥”处理反应池中的污水。曝气的污水沉淀，沉淀池中的生物返回曝气池，这是非常清澈的水。

1914年，福勒的两名学生奥尔登和洛克特在城市污水处理系统的连续间歇运行中，为了获得较高的污泥浓度，没有排放曝气过程中积累的腐殖质或沉积物。经过一段时间的操作，微生物絮状物，现在被称为活性污泥，已经获得。试验过程如下：首先，在曼彻斯特市约2.4L的城市污水容器中进行了曝气试验。在每个操作循环中完成硝化后，才停止曝气。在完成硝化之前，第一次试验持续了大约5周的连续曝气，然后进行沉淀以去除干净的上清液，上清液完全保留在容器中。原污水重新加入，与容器内上一个循环剩余的沉积物充分接触，然后充气，直至硝化反应完全完成。从那以后，他们反复地重复这种操作模式。实验结果表明，随着容器内沉积物的增加，有机物完全氧化的时间逐渐缩短。最后，在24小时内可使人的原污水完全氧化。Ardern和Lockett将反应过程中形成的沉积物命名为“活性污泥”。

在活性污泥工艺的发展史上，发现活性污泥和罗克特具有里程碑式的意义。它的重要性可以归结为六个方面。其中，与顺序批处理系统最相关的是以下两个方面：

1为了使反应器中活性污泥的“工作状态”保持最高效率，任何时候都不应在系统中积累氧化的颗粒污染物。

(2)如果污泥活性仅通过适当的曝气维持，则反应器中的废水应与活性污泥充分接触。

当ardern和lockett在曼彻斯特使用充电反应堆处理生活污水时，他们保持活性污泥与污水的充分接触和6-9小时的曝气，以获得更好的水质。试验结果表明，SBR工艺对生活污水中污染物的去除率与生物过滤器相似，其暴露时间的长短主要取决于污水中污染物的浓度和污染物的要求去除率。

从1914年到1920年，Ardern和Lockett的测试结果迅速而广泛地应用于实际工程中。在英格兰建造了四个不同规模和不同曝气模式的SBR污水处理系统。

Ardern和Lockett对SBR系统的工艺参数和影响因素进行了大量的试验。通过大量的试验数据和对SBR系统的深入了解，制定了SBR系统的运行方案，如表1所示。

1915年，世界上第一座sbr工艺污水处理厂在威斯康星州密尔沃基建成。污水处理厂的工艺参数如下：循环时间6h，其中摄取60min，曝气210min，降水30min，排水60min。从1915年到1916年，在布鲁克林(纽约)、芝加哥(伊利诺伊州)、克利夫兰(俄亥俄州)和休斯顿(德克萨斯州)进行了一系列关于sbr系统处理城市污水的实验研究。从1915年到1916年，美国用sbr工艺建造了大量的污水处理厂，这种污水处理工艺的优点也很明显。

1923年，O'Shaughnessy的研究发现，相同的城市污水分别采用连续流动系统和SBR系统处理，前者需要两倍的时间才能达到相同的净化效率。事实上，在1914年至1920年间，几乎所有使用SBR系统的污水处理厂都被转换为连续流污水处理系统。

Ardern(1927)对这一现象进行了深入的分析，认为以下三个方面是造成这一现象的根本原因：

1排水阶段的能源浪费较大(与进水量相比，排水的流量较大);

2由于活性污泥附着在大气泡空气扩散器上，很容易堵塞空气扩散器;

(3)由于需要多个开关阀和空气扩散器清洗，操作人员需要始终保持高度关注。

Ardern针对上述问题提出了相应的解决方案，即多反应池使用sbr系统，改进的曝气设备，以及自动控制系统的使用。虽然这些措施能够有效地解决上述问题，但由于当时自动控制技术的落后，sbr方法在污水处理系统中的应用受到了严重的限制。

2) SBR法的复兴期

在美国直到20世纪40年代末，在欧洲直到1959年，随着自动控制技术的日益成熟，SBR方法逐渐被重新认识。从1951年到1953年，Hoover等人。首先使用SBR系统处理美国东部宾夕法尼亚实验室的牛奶工业废水。 1959年，Pasveer向荷兰引入了SBR工艺。上述两种应用都取得了很大的成功，极大地促进了SBR方法的发展。从1965年到1975年，衍生出各种变形过程。

20世纪70年代中期，澳大利亚新南威尔士州的缓蚀-倾析扩展曝气(IDEA)系统在SBR工艺的广泛应用中发挥了非常重要的作用。思想体系的反应池是一个简单的矩形反应池。采用间歇曝气和顺序间歇排水的运行方式。污水处理系统能获得较好的出水水质，有效去除BOD5、SS和氮化合物，在实际工程中得到广泛应用。

此外，随着工业废水和城市污水中养分(氮、磷)排放标准的不断提高，在污水中去除氮、磷的思想体系及其改进技术的优势越来越明显，因此，它在实际工程中的应用越来越多。

在20世纪90年代，为了满足废水中营养物去除(BNR)的需要，改进了IDEA系统，在反应器前端添加了厌氧选择区。通过这种方式，它可以有效地控制污泥膨胀，为厌氧磷的释放创造一个非常好的环境。与此同时，澳大利亚的邻国也对IDEA废水处理系统进行了深入的研究和设计。可以说，这些国家和地区推动了IDEA系统的深入研究和广泛应用，更有力地推动了新SBR工艺的诞生。

为了研究用IDEA系统去除污水中的营养物质，澳大利亚研究人员对内陆水和海水进行了大量试验。结果表明，IDEA系统能有效去除废水中的营养物质，满足非常严格的出水水质要求。至少半年，tn<5 mg/l和tp

20世纪60年代，irvine和他的合作者们继续研究sbr系统，并推进了顺序分批活性污泥处理技术的发展。此外，具有历史意义的是，1971年，irvine和davis首次将irvine(1969年)设计的单池批量反应池应用到美国得克萨斯州kesterkelisidi的工业废水处理厂，并首次命名了该工艺。sbr过程.在整个20世纪70年代，irvine在他发表的关于清除废水中的有机物、氮和其他污染物以及控制污泥膨胀的文献中使用了“sbr”一词。

1979年，Dennis和Irvine在实验室研究的基础上首次报道了如何通过控制进水时间与反应时间的比例来创造有利于絮凝生物快速生长的环境。在污水处理领域，这是一个非常重要的发现，它证明静态进水(没有搅拌，没有通风)可以创造适合微生物存活的“营养”环境，并且可以有效地控制污泥膨胀。

整个70年代，欧文在SBR工艺的实验室研究方面积累了相当多的经验。1980年5月，Irvine等人在美国印第安纳州卡尔弗污水处理厂成功地将连续流系统改造为SBR系统，并在卡尔弗污水处理厂进行了SBR工艺性能测试。结果表明，与连续流污水处理系统相比，SBR工艺水力停留时间较短(小于14小时)，有机负荷较大(大于0.1kg BOD/(kgvss.d)。在此之前，人们普遍认为SBR系统的水力停留时间应在48小时左右，SBR系统的有机负荷与延时曝气活性污泥系统相似。

自1970年代以来，从污水处理领域衍生出了许多连续和定期的废水处理工艺。sbr方法在国内外得到了广泛的应用。1985年，中国首个sbr法污水处理厂在上海五松肉类联合厂建成。

3)SBR法的发展期

近二十年来，随着SBR方法生物反应和净化机理的广泛深入研究，以及生产和应用技术的不断改进和完善，SBR工艺发展迅速，各种工艺方法已经浮现。应用范围逐步扩大，加工效果不断提高，工艺设计和运行管理日益科学化。 1990年，日本出版了第一份SBR方法设计指南。 2007年，世界上最大的SBR污水处理厂在马来西亚完工，日产量为200万吨。目前，SBR工艺已在世界范围内得到广泛应用。在中国，30%至40%的城市污水处理厂低于50,000吨/天采用SBR工艺。

SBR工艺可以成为城市污水和工业有机废水的有效处理方法。除污水处理技术发展的内在规律外，还具有一定的客观需求背景。

城市废水处理厂的小型化和分散化正在成为城市发展的趋势。几十年前向大规模、超大规模发展。当时，许多处理能力为50×104 m3/d，100×104 m3/d，200×104 m3/d，甚至500×104 m3/d的城市废水处理厂随处可见。基础设施投资成本极为惊人，运营和管理非常复杂，净水的出口也非常有限。现在，随着人们对生态环境的要求，居住区趋向于分散，成为农村。在这方面，城市废水处理厂的发展也往往是小规模的(中小型)和分散的，从而提高了对适当技术的需要。废水处理厂的小型化和分散化，反映了高新技术的发展，人们掌握高新技术的能力的提高，以及技术的普及。在新的条件下，这种回归开始，就像sbr的再生方法一样，反映了事物发展的规律。从小型分散式废水处理厂中进行水净化容易，易重复使用和就地处置，容易筹集资金，操作管理简单。sbr方法在其发生时重生，反映了这种客观的需要。

2过去，水污染控制的重点是去除有机污染物。目前，为了防止湖泊，河口，海湾等缓慢流动的水体富营养化，出水水质中的氮，磷等标准越来越严格，控制要求越来越高。在这种情况下，开发能够有效去除BOD和COD并有效去除磷和氮的工艺技术，已引起很大关注。 SBR方法在改进后可以满足这方面的要求。 SBR方法可靠，出水水质良好。

(3)中小型污水处理厂操作灵活方便。具有去除BOD、COD、N、P的综合作用，占地面积小。SBR法符合此要求。

电子计算机的广泛应用，sbr反应池中的进气、曝气、排水等自动控制技术的进步，以及相应的软件技术的发展和应用，使sbr方法越来越完善和成熟。

5DO仪表，pH计，ORP计，水位计，电动气动阀等过程监控仪器日益完善，经济实惠。 SBR方法在这些仪器和设备中更加强大，并且该技术越来越精细和可靠。