一文了解SBR工艺发展三阶段、分类和原理特点

SBR法即序批式活性污泥法。早在1914年,活性污泥法在产生之初就是采用间歇进水.排水的方式运行的,但由于其运行操作繁琐，当时又缺乏自动控制设备和技术,它很快被连续式活性污泥法所取代，并几乎被淘汰与遗忘。直到20世纪80年代以后，自动监测与控制的硬件设备与软件技术，特别是电子计算机的飞速发展,为SBR法的应用与发展注人了新的活力。目前,由于该工艺具有工艺流程简单处理效率高运行方式灵活和不易发生污泥膨胀等优点，已成为中小型污水处理厂的首选工艺,并在全世界广泛应用。在我国,有30%~40%日处理5万吨以下的污水处理厂都采用SBR法。近年来,随着城镇污水处理厂排放标准的日趋严格,对于出水氮磷的排放提出了更高的要求。如何提高SBR工艺的脱氮除磷效率，并在此基础上节能降耗,对于该工艺的应用与发展具有重要意义。
水污染控制工程中污染物的去除，从根本上说,属于化工中的分离过程，就是通过物理化学和生物方法,借助反应器实现污染物与水的分离，可分为物理单元，化学单元和生物单元。反应器理论是20世纪70年代,为了建立各种水处理方法间的联系,提高水处理学科的理论水平而引人的。一般说来，水处理工艺中的一切池子都称为反应器，如调节池沉淀池和曝气池等。反应器按照操作方式的不同主要分为连续流反应器和序批式反应器。其中连续流反应器又称为返混反应器,可分为连续全混反应器和平推流反应器。
一、污水处理反应器分类
1、连续全混反应器
连续全混反应器由一个有进流和出流的容器组成,反应物连续流人反应器,混合物连续流出反应器,是一种开放式反应器。反应器通常在稳态条件下运行,反应器内物料充分混合,物质含量在整个反应器内均匀一致,排出物的成分与反应器中的成分相同,反应器内的反应物浓度不随时间变化,也不随空间变化;通常情况下(但不一定全是) ,其进出流量平衡。理想状态下,对只含单一流体的情况，假设流体相中的物料混合都非常迅速,从而各组分在整个容器中的浓度都是均匀的;对含有多种流体的容器假设混合完全,并且对每一种流体其混合都是瞬间完成的,因此流出反应器中的产物组分浓度等于该物料在整个反应器内的浓度。
2.平推流反应器
平推流反应器也称活塞流反应器,连续稳定流人反应器的流体,在垂直于流动方向的任一截面,各质点的流速完全相同,平行向前流动。进人反应器的物料之间完全没有混合,并且沿反应器轴向上物料之间也完全没有混合，而径向上物料之间混合均匀。这种流动形式近似于很少或没有纵向分散的、长宽比很大的长形敞开池或封闭的管式反应器中的流动形式。稳态操作时，反应器内物料的参数，如浓度、温度等,不随时间发生变化，而沿长度方向发生变化，即反应器内物系参数可随位置而变。
3、序批式反应器
反应物在封闭式反应器内“--罐- -罐”地进行反应操作,反应完成卸料后,再进料进行下一批的生产,也称为分批操作或序批操作，一般用于小批量、多品种的均质液相反应系统。序批反应器是在非稳态条件下操作的,尽管容器中的成分随反应时间而变化,但是反应器内的成分在任一时刻都是均匀的,浓度温度处处相等。在废水处理中,序批操作过程就在反应过程中既无水流入，也无水流出(也就是,水流流入,进行反应,然后排出，如此重复循环)。
序批反应器操作方式灵活,设备投资省，同一设备可以生产不同品种,具有反应速率高,出水水质稳定,容易控制污泥膨胀等连续流反应器所无法比拟的优点，已经广泛应用于中小规模污水处理厂。在污废水的生物处理中,序批反应器还经常被选用于未经实践检验的新工艺的研发、化学反应动力学研究以及各单因素试验，如短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥等污水处理新工艺新技术都是基于序批反应器提出并实现的。
二、SBR法的基本原理和特点
1.SBR法的发展沿革
污水生物处理技术发展概述
在这100余年发展历程中,污水处理的理论和技术有了巨大发展,如下图所示。 20世纪70年代前,污水处理的主要去除对象是降解有机污染物，去除BOD、COD和SS等;20世纪80年代以后,N丶P营养元素对环境的威胁越来越大，一些缓流河道、湖泊甚至海湾都出现了富营养化,同时随着机械制造和电气工程的进步,推动了水污染治理工艺技术的革新,在传统污水处理技术的基础上,发展了以A/O、A/A/O等为代表的脱氮除磷工艺,使二级生物处理技术进入了具有脱氮除磷功能的深度处理阶段。现在的城市污水处理厂的处理对象,既包括COD、BOD.SS,也包括N、P等植物性营养物质。目前,污水生物处理技术正朝着快速、高效、低耗、多功能等方面发展。
2.SBR法的产生与发展
最早的SBR法产生于1914年,至今已有100多年的历史,大致分为三个时期。
1) SBR法的产生期
活性污泥法诞生于美国和英格兰，并在随后的一百多年里一直作为污水处理的主流技术。 最初对于活性污泥法的研究采用的就是序批式序批运行反应器。1912年前后,在英格兰的曼彻斯特,Fowler采用曝气的方法利用池塘内的“烂泥”处理反应池内的污水,曝气后的污水进行沉淀,沉淀池内的生物体回流至曝气池，获得了非常清澈的出水。
1914年,Fowler的两个学生Ardern和Lockett,在一个序批式运行的城市污水处理系统中,为了获得较高的污泥浓度,对在曝气阶段积累的腐殖质或沉淀物，不进行排放。经过一段时间的运行,获得了现在被人们称之为“活性污泥”的微生物絮体。他们的试验过程描述如下:首先采用曼彻斯特城市的生活污水,在约2.4L的容器内进行曝气试验,每个运行周期直至硝化完成后才停止曝气。第一次试验大约进行了5周左右的连续曝气，硝化反应才完成,然后沉淀,排掉清澈的上清液,沉淀物完全保留在容器内。重新加人原污水,并与容器内上一周期留下来的沉淀物充分接触，随后进行曝气直至硝化反应充分完成。此后，他们多次重复这种运行方式。试验结果清楚表明:随着容器内沉淀物的增加,有机物完全氧化的时间逐渐减少。最后,24h内便可完全氧化序批注人的原污水。Ardern 和Lockett将反应过程中形成的沉淀物命名为“活性污泥”。
在活性污泥法的发展史上,Ardern和Lockett 的发现具有里程碑式的意义，其重要性可归结为六个方面,其中与序批式序批系统最为相关的有以下两方面:
①为维持反应器内活性污泥始终处于最高效率的“工作状态”,在任何时候系统内都不应使未被氧化的颗粒状污染物得到积累。
②如果仅通过适宜的曝气量来维持污泥的活性,那么就应该使反应器内的污水与活性污泥充分接触。
Ardern和Lockett采用充排式反应器处理曼彻斯特市的生活污水时，保持活性污泥与污水的充分接触，曝气6～9h,便可获得较好的出水水质。检测结果表明SBR工艺对生活污水中污染物的去除率与生物滤池相当,且SBR工艺的曝气时间长短主要取决于污水中的污染物浓度和所要求的污染物去除率。
1914～1920年，Ardern和Lockett的试验验结果在实际工程中被迅速、广泛的应用,在英格兰共建造了4个不同规模、不同曝气方式阶段进水的SBR污水处理系统。
Ardern和Lockett通过对SBR系统的工艺参数、影响因素等进行的大量试验,基于大量的试验数据和对SBR系统的深人理解,建立了SBR系统的运行方案。
1915年,在美国威斯康星州密尔沃基建成了世界上第一座SBR工艺的污水处理厂。该污水处理厂的工艺参数如下:周期时间为6h,其中进水60min,曝气反应210min,沉淀30min,排水60min。在1915～1916年,在美国的布鲁克林(纽约州),芝加哥(伊利诺伊州),克利夫兰(俄亥俄州)和休斯敦(得克萨斯州)等地进行了一系列的SBR系统处理城市污水的试验研究。在1915～1916年，美国建造了一大批采用SBR工艺的污水处理厂,并且该污水工艺的优势也非常明显。
1923年,O'Shaughnessy的研究发现，分别采用连续流系统和SBR系统处理相同的城市污水,在达到相同净化效率的时,前者所需的时间是后者的两倍。然而事实上,在1914～1920年,几乎所有采用SBR系统的污水厂全部被改造成了连续流污水处理系统。
Ardern(1927)针对这一现象进行了深人分析,认为以下三方面是导致这一现象的本质原因:
①排水阶段能量浪费较大(与进水流速相比，排水流速较大);
②由于活性污泥黏附于大气泡空气扩散器上,从而容易导致空气扩散器的堵塞;
③由于需要进行多个开关阀门的转换及空气扩散器的清洗,所以操作者需要始终保持较高的注意力。
Ardern提出了解决上述问题相应的办法,即采用多个反应池的SBR系统、改进曝气设备及采用自动控制系统等。尽管这些措施能够十分有效的解决上述问题,但是由于当时自动控制技术的落后,严重制约了SBR法在污水处理系统中的应用。
2) SBR法的复兴期
在美国直到20世纪40年代后期,在欧洲直到1959年,伴随着自动控制技术的日益成熟,SBR法才逐渐又被人们重新认识。在1951～1953年,Hoover等在美国东部地区宾夕法尼亚州实验室首次采用SBR系统处理牛奶工业废水。1959年,Pasveer将SBR工艺引入荷兰。上述两项应用均取得了较大的成功,对SBR法的发展起到了巨大的推动作用。 1965～1975年,衍生出多种变形工艺。
20世纪70年代中期,在澳大利亚新南威尔士，序批排水延迟曝气(inter-mitently decanted extended aeration,IDEA)系统对SBR工艺的广泛应用起到了非常重要的作用。IDEA系统的反应池是一个简单的、长方形的反应池。采用连续进水间歇曝气和序批排水的运行模式。该污水处理系统由于可获得较好的出水水质,并可高效去除废水中的BOD5,SS和氮化合物,因此被广泛应用于实际工程中。
此外，随着工业废水和城市污水中营养物(氮丶磷)排放标准的不断提高,IDEA系统及其改进工艺在污水脱氮除磷方面的优势更加明显,所以被越来越多的应用到实际工程中。
在20世纪90年代期间,为了满足废水中营养物去除(BNR)的需要,人们将IDEA系统进行了改进,在反应器的前端增加了厌氧选择区。这样,既可以有效的控制污泥膨胀，又为厌氧释磷创造了非常好的环境。与此同时，澳大利亚的邻国也对IDEA污水处理系统进行了深人研究和设计。可以说,这些国家和地区促进了IDEA系统的深人研究和广泛应用,更加有力的推动了新型SBR工艺的诞生。
为了考察IDEA系统对污水中营养物的去除性能，澳大利亚的研究人员以其内陆水和海水为研究对象,进行了大量的试验研究。结果表明:IDEA系统可以非常有效的去除污水中营养物，可满足非常严格的出水水质要求，一年中至少有一半时间内出水TN<5mg/L,TP
20世纪60年代,Irvine和他的合作者们通过对SBR系统不断地研究,进-步推进了序批式活性污泥处理技术的发展。此外，具有重要历史意义的是,在1971年,Irvine和Davis第一次将Irvine(1969)设计的单池序批式反应池应用于美国得克萨斯州的科珀斯克里斯蒂工业废水处理厂,并首次将该工艺命名为SBR工艺。在以后整个20世纪70年代,Irvine在他发表的有关废水中有机物、氮等污染物去除和控制污泥膨胀等内容的相关文献中，一直采用“SBR”这个专业术语。
1979年,在实验室研究的基础上,Dennis和Irvine首次报道了如何通过控制进水时间与反应时间的比值来创造利于絮状生物体快速生长的环境。在污水处理领域,这是一个非常重要的发现,有力证明了静态进水(不搅拌、不曝气)能够创造一个适于微生物生存的“富营养”环境,并且能够有效的控制污泥膨胀。
在整个20世纪70年代期间,Irvine在实验室研究方面获得了大量关于SBR工艺的经验。根据Irvine等的报道,1980年5月,他们在美国印第安纳州Culver污水处理厂,成功地将连续流系统改造成了SBR系统。美国环保局对卡尔弗污水处理厂SBR 工艺的性能进行了测试,结果表明:相对于连续流污水处理系统,SBR工艺具有相对较短的水力停留时间(少于14h)和较大的有机物负荷[大于0.1kgBOD/(kgVSS·d)]。而在此之前，人们普遍认为SBR系统的水力停留时间应在48h左右,有机负荷与延迟曝气活性污泥系统相接近。
从20世纪70年代以后,污水处理领域衍生了许多序批性、周期运行的污水处理工艺 ,SBR法在国内外得到广泛应用。1985 年我国第一座SBR法污水处理厂在上海吴淞肉联厂落成。
3)SBR法的发展期
近二十多年来,随着对SBR法生物反应和净化机理的广泛深入研究,以及该法在生产应用技术上的不断改进和完善,SBR工艺得到了迅速发展,相继出现了多种工艺方法,应用范围逐渐扩大,处理效果不断提高,工艺设计和运行管理日益科学。1990年日本出版了第一本SBR法的设计指南,2007年世界上最大的SBR法污水处理厂在马来西亚落成,日处理量200万吨。目前SBR工艺在全世界范围内得到了广泛应用,在我国5万吨/d以下的城镇污水处理厂中有30%～40%采用了SBR工艺。
SBR法能重新成为城市污水、工业有机废水的有效处理方法,除了污水处理技术发展的内在规律外,还具有一些客观的需求背景。
①中小型化和分散化正在成为当前城市污废水处理厂的发展趋势。几十年前朝着大型化、超大型化发展，当时许多处理能力达50X104 m3 /d、100X 104m3/d、200X104m3/d乃至500X104m3/d级别的城市废水处理厂到处拔地而起，基建费用的投人极为惊人,运行管理十分复杂,净化水的出路也受到极大限制。 现在随着人们对生态环境的要求,住宅区趋向分散化、农村化发展。在这种背景下,城市废水处理厂的发展也趋向于小型(中小型)化及分散化，由此提出了对相应适宜的工艺技术的需求。废水处理厂的中小型化、分散化反映了高新技术的发展,反映了人们掌握高新技术能力的提高与技术的普及化。这种在新条件下回归初始,正如SBR法的再生一-样,体现了事物发展的规律。中小型化和分散化废水处理厂净化出水易于就地分散回用与处置,基建投资易于筹措,运行管理简易可行。SBR法应运而再生,反映了这种客观需要。
②过去水污染控制重点在于有机污染物的去除,而如今为了防止湖泊、河口、海湾等缓流水体富营养化,对出水水质中如氮、磷等的标准越来越严格,控制要求越来越高。在此情况下,开发出既能高效去除BOD、COD,又能高效除磷脱氮的工艺技术备受关注,SBR法在改进后能够满足这方面的要求,SBR法技术可靠,出水水质良好。
③中小型废水处理厂操作灵活方便,具有去除BOD、COD丶N、P等综合功能，占地面积小，而SBR法符合此类要求。
④电子计算机的广泛应用,SBR反应池的进水、曝气以及排水等的自动控制技术的进步,相应软件技术的开发应用,都使SBR法日趋完善和成熟。
⑤DO计、pH计丶ORP计、水位计、电——气动阀门等过程监控所需的仪器仪表日益完善，且在经济上可以承受,SBR法在这些仪器仪表装备下如虎添翼,技术上日益精细可靠。
3、SBR法的基本原理与操作流程
1、SBR法的基本运行模式及其原理
序批式活性污泥法(sequencing batch activated process) 是活性污泥法的一种,又被命名为序列式序批反应器法，在序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中完成污废水中污染物的去除。
SBR法的运行工况是以序批操作为主要特征的。所谓序批式有两种含义:
一是运行操作在空间上按序批方式运行。由于多数情况下污水都是连续排放的且流量波动很大,这时,SBR处理系统至少需要两个反应器交替运行,污水按序列连续进入不同反应器，它们运行时的相对关系是有次序的，也是序批的;
二是对于每一个SBR来说,运行操作在时间上也是按次序排列的、序批的,SBR艺一个完整的典型的运行周期分5个阶段,依次为进水、反应、沉淀、排水和闲置,所有的操作都在一个反应器中完成。
1)进水阶段
运行周期从废水进入反应器开始。进水时间由设计人员确定,取决于多种因素包括设备特点和处理目标等。进水阶段的主要作用在于确定反应器的水力特征。如果进水阶段时间短,其特征就像是瞬时工艺负荷,系统类似于多级串联构型的连续流处理工艺,所有微生物短时间内接触高浓度的有机物及其他组分,随后各组分的浓度随着时间逐渐降低;如果进水阶段时间长，瞬时负荷就小，系统性能类似于完全混合式连续流处理工艺,微生物接触到的是浓度比较低且相对稳定的废水。
2)反应阶段
进水阶段之后是反应阶段,微生物主要在这一阶段与废水各组分进行反应。实际上,这些反应(即微生物的生长和基质的利用过程)在进水阶段也在进行,随着污水流人,微生物对污染物的利用也即开始。所以进水阶段应该被看作“进水+反应”阶段,反应在进水阶段结束后继续进行。完成一一定程度的处理目标需要一定的反应过程。如果进水阶段短，单独的反应阶段就长;反之,如果进水阶段长,要求相应的单独反应阶段就短,甚至没有。由于这两个阶段对系统性能影响不同,所以需要单独解释。
在进水阶段和反应阶段所建立的环境条件决定着发生反应的性质。例如,如果进水阶段和反应阶段都是好氧的,则只能发生碳氧化和硝化反应。此时SBR的性能介于传统活性污泥法和完全混合活性污泥法之间,取决于进水阶段的长短。如果只进行混合而不曝气,在硝态氮存在的条件下就会发生反硝化反应。如果反应阶段发生硝化,产生硝酸盐,并且在周期结束时仍留在反应器中,那么在进水阶段和反应阶段初期增加一个只混合而不曝气的间隙,就可以使SBR法类似于连续流A/O系统。如果在反应阶段后期增加一个只混合而不曝气的间隙，SBR法就变得与Berdenpho工艺类似。另一方面,如果SBR法在比较短的SRT下运行,没有硝酸盐产生,在进水阶段和反应阶段只搅拌而不曝气，就可以筛选出聚磷菌，SBR法就变得与phoredox或An/O连续系统类似。这几个例子清楚地表明,SBR法可以通过调整设计和运行方式来模拟多种不同的连续处理工艺。
3)沉淀阶段
反应阶段完成之后,停止混合和曝气,使生物污泥沉淀,完成泥水分离。与连续处理工艺相同,沉淀有两个作用:澄清出水达到排放要求和保留微生物以控制SRT。剩余污泥可以在沉淀阶段结束时排除,类似于传统的连续处理工艺;或者剩余污泥可以在反应阶段结束时排出,类似于Garrett工艺。
4)排水阶段
不管剩余污泥在什么阶段排出，经过有效沉淀后的上清液作为出水在排放阶段被排出,留在反应器中的混合液用于下一个循环。如果为了向进水阶段的反硝化提供硝酸盐而保留了相对于进水大得多的液体和微生物,那么所保留的这部分就类似于连续流处理中的污泥回流和内循环工艺。
5)闲置阶段
闲置阶段主要是提高毎个运行周期的灵活性。闲置阶段对于多池SBR系統尤其重要,它可以协同迸行几个操作以达到最佳处理效果。闲置阶段是否迸行混合和曝气取决于整个工艺的目的。闲置阶段的长短可以根据系統的需要而変化。闲置阶段之后就是新的进水阶段,新一轮循环就启动了。
在一个逅行周期中,各个阶段的送行时间、反应器内混合液体枳的変化以及送行状态等都可以根据具体污水性质、出水质量与送行功能要求等灵活掌握。 比如在进水阶段,可按只进水不曝气(搅拌或不搅拌)方式送行,也可按边进水水边曝气方式运行,前者称限制性曝气,后者称非限制性曝气。在反应阶段,可以始終曝气;为了生物脱氮也可曝气不搅拌,或者曝气搅拌交替进行;其剩余污泥量可以在闲置阶段排放,也可在排水阶段或反应阶段后期排放。可见,対于某——单一SBR来说,不存在空间上控制的障碍;在时间上,SBR也可灵活的凋整程序控制器,控制系和风机的开关,迸行有效的变换,达到多种功能。这种灵活性是序批式反立器有別于连续流反立器的独特犹点。
4.SBR法的分类
SBR法主要有4种分类方：
1)按进水方式分
按进水方式可分为序批进水式和连续进水式。
序批进水方式,由于沉淀阶段和排水阶段不进水，所以较易保证出水的水质，但需几个反应池组合起来运行，以处理连续流入污水处理厂的污废水。连续进水方式,虽可采用一个反应池连续地处理废水,但由于在沉淀阶段和排水阶段污水的流入，会引起活性污泥上浮或与处理水相混合,所以可能使处理水质变差。如果在沉淀阶段和排水阶段减少进水水量,可减少其影响。
完全混合序批反应器内有机物浓度、MLSS浓度以及溶解氧浓度较为均匀。循环式水渠型反应器溶解氧随混合液的流向变化而变化,但有机物浓度、MI SS浓度在各点大致也是均匀的。
2)按反应器的形式分
按反应器的形式可分为完全混合序批反应器与循环式水渠型反应器。
3)按污泥负荷分
按污泥负荷SBR可分为高负荷和低负荷两种。高负荷方式与普通活性污泥法相当,低负荷与氧化沟或延时曝气相当。高负荷一般为0.1～0.4kgBOD/(kgSS·d),低负荷为0.03～0.05kgBOD/(kgSS·d)。
4)按进水阶段是否曝气分
按进水阶段曝气与否可分为限制曝气、非限制曝气和半限制曝气。
限制曝气:进水阶段不曝气,多用于处理易降解有机污水，如生活污水，限制曝气的反应时间较短;
非限制曝气:进水同时进行曝气,多用于处理较难降解的有机废水,非限制曝气的反应时间较长;
半限制曝气:进水一定时间后开始曝气,多用于处理城市污水。
5.SBR法的特点
1.SBR法的优点：
1)工艺简单，节省费用
原则上SBR法的主体工艺设备，只有一个间歇反应器(SBR)。它与普通活性污泥法工艺流程相比，不需要二次沉淀池、回流污泥及其设备，一般情况下不必设调节池，多数情况下可省去初次沉淀的。1985年Arora等人对加拿大、美国和澳大利亚等国的8个SBR法污水处理厂调查，其中只有一个处理厂设置调节池，另两个处理厂设初次沉淀池。纵观污水人工生物处理各种工艺方法，象SBR法这样简易的工艺绝无仅有。ketchum等人的统计结果表明:采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%多。此外，采用如此简洁的SBR法工艺的污水处理系统还有布置紧凑、节省占地面积的优点。
2)理想的推流过程使生化反应推力大效率高
这是SBR法最大的优点之一。SBR法反应器中的底物和微生物浓度是变化的，而且不连续，因此，它的运行是典型的非稳定状态。而在其连续曝气的反应阶段，也属非稳定状态，但其底物(与有机物或BOD等价)和微生物(MLSS 表示)浓度的变化是连续的。这期间，虽然反应器内的混合液呈完全混合状态，但是其底物与微生物浓度的变化在时间上是一个推流(plug flow)过程，并且呈现出理想的推流状态。
在连续流反应器中，有完全混合式与推流式两种极端的流态。在连续流完全混合式曝气池中的底物浓度等于出水底物浓度，底物流入曝气池的速度即为底物降解速率。根据生化反应动力学，由于曝气池中的底物浓度很低，其生化反应推动力也很小，反应速率与去除有机物效率都低。在理想的推流式曝气池中，污水与回流污泥形成的混合液从池首端进入，呈推流状态沿曝气池流动，至池末端流出，此间在曝气池的各断面上只有横向混合，不存在纵向的“返混”。作为生化反应推动力的底物浓度，从进水的最高逐惭降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了最大的推动力。
完全混合式曝气池所需要的水力停留时间Tc 或有效容积Vc 一般要比间歇反应器相应的Tc 和Vc 大3倍。Ngwwn-Jern指出:如果为了去除生活污水中的有机物，用3BR法曝气15min就够了。
3)运行方式灵活，脱氮除磷效果好
SBR法为了不同的净化目的，可以通过不同的控制手段，灵活地运行。由于在时间上的灵活控制，为其实现脱氮除磷提供了极有利的条件。它不仅很容易实现好氧、缺氧与厌氧状态交替的环境条件，而且很容易在好氧条件下增大曝气量、反应时间与污泥龄，来强化硝化反应与脱磷菌过量摄取磷过程的顺利完成；也可以在缺氧条件下方便地投加原污水(或甲醇等)或提高污泥浓度等方式，提供有机碳源作为电子供体使反硝化过程更快地完成；还可以在进水阶段通过搅拌维持厌氧状态，促进脱磷菌充分地释放磷。
应指出，上述复杂的脱氮除磷过程只有在A-A/O工艺中才能完成，而SBR法的单一反应器一个运行周期即可完成。具体操作过程、运行状态与功能如下；进水阶段，搅拌(厌氧状态释放磷)→反应阶段，曝气(好氧状态降解有机物、硝化与摄取磷)、排泥(除磷)、搅拌与投加少量有机碳源(缺氧状态反硝化脱氮)、再曝气(好氧状态去除剩余的有机物)→排水阶段→闲置阶段，然后进水再进入另一个运行周期。并曾做过进水与反应阶段用曝气与搅拌交替进行的运行方式脱氮的试验研究，其脱氮效率更高。
如果原污水中的P:BOD值太高，用普通厌氧/好氧法难于提高除磷率时，可以根据Phostrip法除磷的原理在SBR法中实现，只增加一个混凝沉淀池即可。可见，SBR法很容易满足脱氮除磷的工艺要求，在时间上控制的灵活性又能大大提高脱氮除磷的效果。
4)防止污泥膨胀的最好工艺
污泥膨胀多为丝状性膨胀，在活性污泥法中间歇式最不易发生膨胀，完全混合式最容易引起膨胀。按照发生膨胀难易程度的排列顺序是:间歇式、传统推流式、阶段曝气式和完全混合式，同时发现其降解有机物(对易降解污水)速率或效率的高低，也遵循这个排列顺序。SBR 法能有效地控制丝状菌的过量繁殖，可从四个方面说明。
a.底物浓度梯度大(也是F/M梯度)，是控制膨胀的重要因素。完全混合式基本没有梯度，非常易膨胀；推流式曝气池的梯度较大，不易膨胀；而SBR法反应阶段在时间上的理想推流状态，使F/M梯度也达到理想的最大，因此，它比普通推流式还不易膨胀。研究进一步证实，缩短SBR法的进水时间，反应前底物浓度更高，其后的梯度更大，SVI值更低，更不易膨胀。
b.缺氧好氧状态并存。绝大多数丝状菌，如球衣菌属等都是专性好氧菌，而活性污泥中的细菌有半数以上是兼性菌。与普通活性污泥法不同的是，SBR法中进水与反应阶段的缺氧(或厌氧)与好氧状态的交替，能抑制专性好氧丝状菌的过量繁殖，而对多数微生物不会产生不利影响。正因为如此，SBR法中限制曝气比非限制曝气更不易膨胀。
c.反应器中底物浓度较大。丝状菌比絮凝菌胶团的比表面积大，摄取低浓度底物的能力强，所以在低底物浓度的环境中(如完全混合式曝气池)往往占优势。在SBR 法的整个反应阶段，不仅底物浓度较高、梯度也大，只有在反应进入沉淀阶段前夕，其底物浓度才与完全混合式曝气池的相同。因此，所以说SBR法没有利于丝状菌竞争的环境。
d. 泥龄短、比增长速率大。一般丝状菌的比增长速率比其它细菌小，在稳定状态下，污泥龄的倒数数值等于污泥比增长速率，故污泥龄长的完全混合法易于繁殖丝状菌。由于SBR法具有理想推流状态与快速降解有机物的特点，使它在污泥龄短的条件下就能满足出水质量要求，而污泥龄短又使剩余污泥的排放速率大于丝状菌的增长速率，丝状菌无法大量繁殖。
5)耐冲击负荷、处理能力强
完全混合式曝气池比推流式曝气池的耐冲击负荷以及处理有毒或高浓度有机废水的能力强。SBR法虽然对于时间来说是一个理想的推流过程，但是就反应器本身的混合状态仍属典型的完全混合式，因此具有耐冲击负荷和反应推动力大的优点。而且由于SBR法在沉淀阶段属于静止沉淀，加之污泥沉降性能好与不需要污泥回流，进而使反应器中维持较高的MLSS 浓度。在同样条件下，较高的MLSS浓度能降低F/M值，显然具有更强的耐冲击负荷和处理有毒或高浓度有机废水的能力。若采用边进水、边曝气的非限制曝气运行方式，更能大幅度增加5BR法承受废水的毒性和高有机物浓度。
6)其他优点
上面谈到的五大优点是SBR法特征的核心，它粗线条地描绘了SBR法的优越性,也表现了其强大的生命力与广阔的应用前景。除此之外,SBR法还具有以下不容忽视的优点。
①在沉淀阶段,反应器内无水流的千扰属于理想静态沉淀，无异重流或短流现象,污泥也不会被冲走，所以泥水分离效果好,出水悬浮物相对少,污泥浓缩得好,也可缩短沉淀时间。
②由于SBR法序批运行的特点，它特别适合于废水流量变化大甚至序批排放的工业废水处理，在流量很小或无废水排人时,可延长进水时间或闲置时间,节省运行费用。
③具有较高的氧转移推动力。在进水和反应初期,反应器内溶解氧(DO)浓度很低。根据活性污泥法动力学,在DO浓度很低的条件下，利用游离氧作为最终电子受体的污泥产率较低。此外在缺氧时反硝化以NO作为电子受体进行无氧呼吸时其污泥产率更低。 这就减少剩余污泥量及其处理费用。还有DO浓度低时，反应阶段氧的浓度梯度大、氧转移效率高。
④lvine 等的研究还表明SBR法中微生物的RNA含量是传统活性污泥法中的3～4倍,因RNA含量是评价微生物活性最重要的指标,所以这也是SBR法降解有机物效率高的一个重要原因。
⑤可控性好, SBR法可以根据进水水质和水量,灵活地改变曝气时间以至于一个运行周期所需要的时间,保证处理效果和效率，也可降低反应器内的有效水深,节省曝气费用。此外,SBR系统本身也适合于组件式的构造方式,，有利于废水处理厂的扩建与改建。
2.SBR法存在的问题
1)SBR反应器容积利用率比较低；
2)控制设备较复杂，运行维护要求高；
3)变水位运行,水头损失大,与后续处理工段难协调
4)不宜大规模化
5)缺乏适合SBR特点的实用设计方法丶规范点经验和认识。
原标题:SBR工艺发展“简史”！