7.1.8.1 工艺介绍

序批式生物膜反应器(Sequencing Biofilm Batch Reactor，简称SBBR)是目前国内外正在研究、应用的一种污水生物处理新工艺。国外对SBBR工艺的研究主要集中在其对有毒、难降解有机物废水的处理，以及研究SBBR的一些运行机理方面；目前国内对SBBR工艺的研究主要集中在其对工业废水处理的效果上，正在积极研究SBBR工艺对城市生活污水的处理效果。

(1)工作原理SBBR工艺是SBR的一种改良工艺，在SBR反应器内装填如纤维填料、活性炭、陶粒等不同的填料的一种新型复合式生物膜反应器，具有SBR工艺与生物膜法的优点，实际上就是将生物膜法在序批式的模式下运行。因此工艺流程同样分为5个阶段，即进水、反应、沉淀、出水和闲置，可以在一个反应器内通过厌氧、缺氧、好氧等不同工序的控制来实现污水处理。填料为微生物附着提供了更为有利的生存环境。在纵向上微生物构成一个由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物等多个营养级组成的复杂生态系统，在横向上顺水流到载体的方向构成了一个悬浮好氧型、附着好氧型、附着兼氧型和附着厌氧型的具有多种不同活动能力、呼吸类型、营养类型的微生物系统，从而大大提高了反应器的稳定性和处理能力。根据SBBR的结构和运行特点，其基本形式主要可分为3类：序批式固定床生物膜反应器(Packed Bed Sequencing Batch Biofilm Reactor)，序批式流动床生物膜反应器(Fluidized Bed Sequencing Batch Biofilm Reactor)和序批式膜生物膜反应器(Sequencing Batch Membrane Biofilm Reactor)。SBBR反应器的基本形式示意见图7-11。

图7-11 SBBR反应器的基本形式示意
1—风机；2—气量计：3—液体流量计；4—膜管；5—固定填料；
6—流动填料；7—曝气装置：8—搅拌装置

随着SBBR处理工艺的不断成熟，人们对它的认识逐渐由宏观转向微观领域。试验研究表明SBBR法SND脱氮机理为：好氧情况下生物膜的吸附作用为反硝化菌提供碳源和能源；SND反应主要发生在好氧生物膜层和兼性生物膜分界内；在深层的反硝化菌利用生物膜中储存的有机物作为有机碳源，将好氧生物膜中产生的NO₃^--N转化为N₂。

(2)SBBR工艺的特点

①工艺过程稳定。间歇式的运行方式使生物膜内外层的微生物达到了最大的生长速率和最好的活性状态，从而提高了系统对水质水量的应变能力，增强了系统的抗冲击负荷能力。同时，间歇式的运行方式可以通过改变反应参数来保证出水水质。该工艺受有机负荷和水力负荷的波动影响较小，即使工艺遭到较大的负荷冲击，也会迅速恢复，并且启动亦快。

综上所述，SBBR对COD、BOD、N、P的去除率均优于传统的SBR。此外，SBBR不需要污泥回流，因而不需要经常调整污泥量和污泥排出量，易于维护管理，不需设搅拌器，能耗小，运行费用也远低于SBR，故在污水处理工艺的选择上，SBBR比SBR更有竞争力。

②生物量多而复杂、剩余污泥量少，动力消耗少。生物膜固定在填料表面，生物相多样化，硝化菌能够栖息生长，故SBBR法具有很高的脱氮能力；生物膜上栖息着较多高营养水平的生物，其食物链较SBR长，污泥的产生量少，降低了污泥处置费用。同时，由于微生物的附着生长，SBBR的生物膜具有较少的含水率，反应器单位体积的生物量可高达活性污泥法的5～20倍，因此该构筑物具有较大的处理能力；由于SBBR反应器内的固体填料与气泡之间的碰撞摩擦可以切割气泡，增大气液的传质面积，同时破坏围在气泡外的滞留膜，减少传质阻力，故SBBR的氧传递效率高，因此较SBR的动力消耗要小。但是，随着填料的增加，反而会影响氧气的传递，降低反应器中的溶解氧，因此，SBBR工艺中必须注意填料量的选择。

(3)SBBR处理效率的影响因素反应器的构造、有机负荷浓度、进水底物浓度、营养物质含量、填料类型、水力停留时间、温度、溶解氧含量、pH值等均能对SBBR的运行产生影响。只有在适当的运行条件下，SBBR工艺才能表现出良好的水处理效果。此外，SBBR的运行模式(如好氧/厌氧操作方式)的设置也能影响到SBBR工艺的处理效果。国内学者采用序批式生物膜法(SBBR)以连续曝气和A/O运行模式处理生活污水，研究SBBR系统中的DO浓度、C/N比、SRT及运行方式的变化对同步硝化反硝化的影响。结果表明，在进水水质和反应条件相同时，将DO质量浓度控制在2.5mg/L，C/N比为12～16，出水水质最好，去除率大于80%，TN去除率达到76%。保持SRT约为20d，可以为SBBR创造一个稳定的同步硝化反硝化环境。文献表明SBBR反应器中溶解氧浓度在较大的范围内(0.8～4.0mg/L)能有效地实现同步硝化和反硝化，当溶解氧浓度大于4.0mg/L后，TN容积去除率大幅下降，出水TN大幅上升；增加载体生物膜厚度有利于同步硝化和反硝化；进水浓度基本不影响脱氮的效率，但出水TN随进水浓度增加而升高，因此原水浓度高时可增加后续脱氮处理步骤或减少进水量来满足出水要求。有学者指出：自养型好氧污泥的存在对硝化的启动是必要的；分批进水后的序批式操作主要应用于全周期内的反硝化阶段；采用间歇曝气方式并且曝气时DO控制在2.0mg/1能够产生好的效果。

在反应器的设计及运行研究方面，Arnz等运用实验室规模和半工业规模的固定床SBBR(采用球形颗粒填料)，通过数学模拟和示踪实验的方法研究了SBBR运行中同时进水和出水的可行性和局限性。实验结果表明：引入一批新鲜废水和排除净化水可同时进行而不会使净化出水受污染。影响进出水同时进行的体积置换率的重要参数是反应器直径与填料颗粒直径之比，随着反应器直径与颗粒直径之比减小，导致进水与出水交叠作用的近壁沟流效应会逐渐加强。对于工业规模的SBBR，由于反应器直径与填料颗粒直径之比足够大，因此近壁沟流效应产生的影响很小。运用进出水同时进行的方式可使SBBR的运行周期时间缩短和反应器容积利用率提高。

所以在保证微生物生存的pH、温度的前提下，应该根据不同的水质来设计SBBR反应器的尺寸、填料的填充率、序批式操作时每阶段持续时间、DO等来实现SBBR的高效运行。

文章来源：《水处理新技术、新工艺与设备》

版权与免责声明：转载目的在于传递更多信息。

如其他媒体、网站或个人从本网下载使用，必须保留本网注明的"稿件来源"，并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起两周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。