申请日2003.06.27
公开(公告)日2008.01.09
IPC分类号C02F3/30; C02F3/12; C02F3/08; C02F3/28
摘要
本发明涉及一种新型组合生物膜-活性污泥序批式反应器(SBR)和工艺。该反应器包括至少一个与一第二池互连的第一池，以在其中贮存污水并从其中将处理后的污水排出;分别为每个池配备的可独立控制的阶段第一和第二阶段形成装置;设在每个池中以用于生物体生长的载体;以及用于控制每一阶段形成装置的操作以分别为生物体在每个池内的固定或悬浮载体上生长创造条件。该反应器利用了用于接收连续或间歇式污水流入的多阶段SBR结构。每个阶段具有独立控制的连续或交替厌氧/缺氧/好氧操作，并且具有或不具有混合和来自其它阶段的循环。该结构和运行取决于处理目标和出水排放标准。
権利要求書
1.一种用于处理废水的系统，其包含至少一个反应器，该反应器包 括：
a)至少一个第一池，其与一第二池互连，以贮存废水以及排出已经 处理的废水，所述池设有用于进水以及出水的装置，以允许至少一个池 内的水位可被充填至进水水平以及排出至较低的排水水平;
b)分别为每个第一池和第二池提供的可独立控制地形成的第一和第 二阶段形成装置;
c)设在每个所述池中以用于生物体生长的载体;以及
d)控制器，其控制形成所述第一阶段形成装置的运行，以产生第一 条件，使第一生物体在所述第一池中选择性地生长在所述载体上，以形 成第一污泥，所述第一污泥适于在所述废水中实施一第一生物反应阶 段;所述控制器进一步适于控制形成所述第二阶段形成装置的运行，以 产生第二条件，使第二生物体在所述第二池中选择性地生长在所述载体 上，以形成第二污泥，所述第二污泥适于在所述废水中实施一第二生物 反应阶段。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一和第二阶段 形成装置包括至少一个搅拌器、曝气器、加热器、冷却器、泵或它们的 组合。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一和第二池以 垂直距离分隔开，且所述阶段形成装置包括用于使在所述第一和第二池 之间流体流动的互连件。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一和第二池通 过位于它们之间的分隔壁中的开口互连。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器还包括一 第三池和用于连接所述第一和第二池的回流装置，该回流装置适于将混 合液从所述第一池或第二池运送到所述第三池，以形成第三生物反应阶 段。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第三池进一步设 有一第三阶段形成装置;所述控制器进一步适于控制形成所述第三阶段 形成装置，从而使用者可产生出一第三条件，以使第三生物体选择性地 生长，从而形成第三污泥。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第三阶段形成装 置包括至少一个搅拌器、曝气器、加热器、冷却器、泵以及它们的组 合。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括一第四池，该 第四池设有循环装置，以用于接收来自所述反应器的混合液，从而进一 步形成一第四生物反应阶段。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第四池进一步设 有一第四阶段形成装置;所述控制器进一步适于控制形成所述第四阶段 形成装置，从而使用者可产生出一第四条件，以使第四生物体选择性地 生长，从而形成第四污泥。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第四阶段形成 装置包括至少一个搅拌器、曝气器、加热器、冷却器、泵以及它们的组 合。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器进一步 包括一生物选择器，其连接第一或第二池，以选择所需的微生物。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一污泥适于 进行碳、固体、氮或磷的去除。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二污泥适于 进行碳、固体、氮或磷的去除。
14.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第三污泥适于 进行碳、固体、氮或磷的去除。
15.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第四污泥适于 进行碳、固体、氮或磷的去除。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一条件选自 由厌氧条件、好氧条件或缺氧条件构成的组。
17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二条件选自 由厌氧条件、好氧条件或缺氧条件构成的组。
18.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第三条件选自 由厌氧条件、好氧条件或缺氧条件构成的组。
19.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第四条件选自 由厌氧条件、好氧条件或缺氧条件构成的组。
20.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步设置一分隔 壁，以将所述第一池分成两个水力连接的分池。
21.一种废水处理方法，其采用至少一个反应器，该反应器包含至 少一个第一池和一第二池，所述池中提供有载体，以使生物体在其上生 长，所述方法包括：
a)向所述第一池和第二池内注入废水;
b)分开控制所述池的运行条件，以使得在所述第一池中产生第一条 件，以适于第一生物体在所述载体上生长，从而形成适于第一生物反应 阶段的第一污泥，以及在所述第二池中产生第二条件，以适于第二生物 体在所述载体上生长，从而形成适于第二生物反应阶段的第二污泥;以 及
c)在至少一个池处理完毕后，排空其中的废水。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一污泥适于 进行碳、固体、氮或磷的去除。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第二污泥适于 进行碳、固体、氮或磷的去除。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一条件选自 由厌氧条件、好氧条件或缺氧条件构成的组。
25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第二条件选自 由厌氧条件、好氧条件或缺氧条件构成的组。
26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，附着在所述载体上 的所述第一污泥和第二污泥比用于处理的废水重;所述第一和第二条件 通过在所述第一池和第二池中对所述载体间歇曝气而产生。
27.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述反应器还包括 一第三池，所述方法还包括从所述第一或第二池将混合液运送到所述第 三池，以建立用于第三生物反应阶段的第三污泥。
28.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述反应器进一步 设置一第四池，所述方法进一步包括将在所述反应器内生物反应后产生 的混合液运送到所述第四池，以建立用于第四生物反应阶段的第四污 泥。
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第三污泥包含 悬浮的活性污泥，所述方法进一步包括刺激所述第三污泥、以通过使所 述混合液循环流经所述第一和第二生物反应阶段而迫使诱发所述第三污 泥的生物体将所述废水中的磷去除的步骤。
说明书
组合活性污泥-生物膜序批式反应器和工艺
技术领域
本发明涉及污水及废水处理，特别是涉及利用序批式反应器系统以 生化方法处理废水。
背景技术
虽然现时很多发展中国家仍广泛并适当地采用一些基本的废水污水 处理技术，如土地/草地渗透、化粪池/渗滤坑和稳定池，但是这些技 术只能应付一些较宽松的排水指标。要应付不断收紧的排水标淮，必须 利用一些先进生化处理技术。这些先进技术主要利用在好氧和/或缺氧和 /或厌氧处理条件下的微生物活动来满足不同或多种处理目的。这些处理 目的可以是由去除简单的有机物(生化需氧量[BOD]、化学需氧量 [COD]、有机碳源[TOC]、总悬浮固体[TSS]等以致应付严谨的营养素(氮 [N]、磷[P])排放标准，同时去除复杂的有机物和/或有毒害物质。
生化废水处理技术可利用涉及处理工艺中生物体(生物质)、流 量、运行、结构等的出现的多种类别进行分类。
这些类别包括但并不限于：
·流量：进入/排出或停留于系统内的废水的分配，其可以是连续 性或间歇性工艺;
·运行：系统的控制和运行，其可以根据不同运行参数如流量、容 积、曝气、温度、酸碱值、搅动、回流、剩余污泥废弃率等进行连续式 或间歇式运行;
·生物体(生物质)：用于去除污物的微生物。该生物体可附着于 载体的表面上形成生物膜或培养于通常已知为活性污泥的悬浮液中;
·污泥：用来表示反应器内的不同种类的生物体，如：活性污泥、 废弃污泥、有硝化功能的污泥。对于本发明，术语“污泥”用于强调其 达到污水处理目的的独有特性，并在其固定于载体上时呈生物膜的形式 和/或悬浮于液体中时呈活性污泥的形式;
·载体(生物滤球)：用于附着生物体的薄膜的不同种类的承载介 质。该载体可采用不同材料制成(其例子包括但并不限于木条、碎石、 陶瓷、合金、塑胶、橡胶、回收轮胎)，并可以移动(即在池中自由移 动)或固定(即不能移动或附着于池中进行有限移动);
·池：用于盛载污水的主要物理结构。池可以具有与反应器或生物 反应器相同的含义。反应器可再分成不同的池，而池也可分成不同的分 池。为简明起见，其它类似术语如“水槽”等将不在这里使用;
·阶段：污物去除工艺中的主要生化或生物反应功能，如去除含碳 物、含氮物(硝化和/或反硝化功能等)、含磷化合物。在任何系统中， 污物去除的不同阶段可能在不同的池或多个池/分池内进行。它们典型 地以与其它阶段不同的方式构造和运行，以获得主要功能;
·反应器：污水处理厂所用的池，可包括化学、物理、生物处理工 艺等;
·沉淀(澄清)：如利用二级沉淀池或SBR的沉淀期等使生物体与 分离以产生出最终排放物的工艺;
·生物选择器：可选的初始阶段，在此生物体首次接触污水，并建 立较高的初始有机食物浓度：微生物比例(污泥负荷F/M)或絮凝物 负荷，以增强生物体的特性，尤其是最小化细菌膨胀和泡沫化。该生物 选择器可具有不同的种类(好氧/厌氧/缺氧或它们的组合)和设计。
每种组合具有不同的优点和缺点，从而使得它们可以在经济和节省 空间方面适用于不同用途。
现有可用技术：好氧(完全或部分)处理工艺
活性污泥工艺
活性污泥(AS)工艺是现时最广泛采用的污水处理系统。该系统可应 付非常严格的出水BOD/COD和营养素排放标淮。废水与悬浮生物体搅 动混合而成的混合液典型地持续不断地流经整个系统。因此，AS便处 于不同的条件下。微生物(尤其是好氧)于以下特定条件下通过新陈代 谢反应将污染物转化成固体(生物体或污泥)和/或气体，同时产生水 份：
1.只去除有机物质：在全好氧条件下;
2.只去除有机物质和氮：在好氧和缺氧条件下;
3.去除有机物质、氮和磷：在好氧、缺氧和厌氧条件下。
经过生化废水处理后，生物体必须从废水中分离，从而处理后的排 出水才可以排放。该分离通常是利用重力沉淀或加压澄清进行。为了促 进该分离工艺，运行中的混合液悬浮固体(MLSS)浓度或活性污泥浓 度要普遍限制在小于3500mg/L。而生物废水处理最终产生的剩余污泥 需要进一步处理，通常是污泥消化和/或脱水。
在处理过程中，培养一些生长缓慢及敏感的细菌如硝化菌和可分解 复杂顽固的有机物质的细菌构成污水处理的速率限制，因此需要较高的 运行泥龄以获得理想的排水水质。所得到的低食物：微生物比例 (F/M)导致大容积的生物反应器。为去除营养素，必须另加厌氧/缺 氧池。
二级沉淀池也需要较大的容积，尤其是当运行泥龄较高时，这会导 致不良的污泥沉淀性。处理剩余污泥时也需要庞大的资金和高营运费 用。另外，兴建池和沉淀池也需要较大的土地面积。因此，在人口稠密 的地区，土地不足限制了应用带有沉淀池系统的传统活性污泥工艺的可 行性。
序批式反应器(SBR)活性污泥工艺
为了减省分离的二级沉淀组件，充入-排出或分批处理系统如序批式 反应器(SBR)得到重新采用。在这些SBR系统中，利用活性污泥和循环 式时间控制开关运行，整个处理池均可作为沉淀池。利用高效能的控制 设备控制所有组件运行，以达到高处理标准。
在第二代SBR技术(SBR2)中，与其他传统连续流式AS系统相似， 引入生物选择器及分离厌氧/缺氧池，以分别控制丝状菌膨胀和泡沫化以 及完善营养除去功效。不过，由于SBR系统仍然普遍需要较大(50%)的 污泥部分处于未受曝气的环境，导致采用较高的运行泥龄及MLSS浓 度，因此SBR工艺受到需要较大型水力反应器的限制，此外SBR还需 要较长时间去沉淀分离生物体和撇去处理完的出水。典型的水力停留时 间(HRT)介于15至24小时。另外，在每一运行周期的某一部分，撇水 器和曝气头均会被闲置一段时间，因此构成了“资金闲置”，浪费了资 源。
生物膜工艺
生物膜系统附设在生物体系统上，其利用一固体承载介质或(多 个)载体供生物体附着生长。剩余的生物膜会从载体上剥落，因此这种 工艺仍需利用二级沉淀池(较小的)。传统生物膜系统包括滴滤池 (Trickling filter)、旋转生物接触器(Rotating biological contactors，RBC) 和潜入式曝气过滤器(submerged aerated filters，SAF)。虽然它们均为较小 型的系统，但却面对不完善反应环境控制、如混合搅拌及氧气运送、缓 慢的重新启动和复原时间、闭塞及形成复杂的生态环境等问题。新型的 系统包括生物曝气过滤器(biological aerated filters，BAF)，其依赖固定介 质的反冲洗除去剩余的生物膜。
混合工艺-生物膜和活性污泥的组合
在这些比较新式的工艺中，载体(固定或可动)和活性污泥法被放置 于同一处理系统中。固定载体AS系统，如活性滴滤池和供气活性RBC 系统主要应用于高负荷的废水处理。它们包括带有下游AS系统的固定 载体生物膜系统，以达到所需的出水排放标准。相比之下，移动式生物 膜载体被结合在AS系统中，以用于处理低负荷废水中的硝化连带/不连 带反硝化反应。这些技术包括流动床式生物反应器(moving bed bioreactor，MBBR)和序批式生物膜反应器(sequencing biofilm batch reactor， SBBR)，其通过简单地在反应器池中加入载体的方式构成。
由于HRT不依赖于泥龄，这些混合工艺的优点包括小巧的印迹(较 小的处理体积)。但是，这些混合系统仍然存在与生物膜技术同样的问 题，尤其是不能完善地控制反应条件。
现有可用技术：厌氧处理工艺
厌氧处理为一工艺，其涉及(1)通过生化水解将废水中的颗粒转 化成可溶性有机物，然后再转化成短链有机酸，以及(2)产生气体(甲 烷和二氧化碳)，所有过程均在厌氧状态下进行。
厌氧处理技术适于处理高负荷工业废水和大型城市污水处理分流出 来的高浓度废水。但是，该技术很难达到典型的出水排放标淮，而且该 工艺没有去除营养素的能力。因此，需要在下游位置安装好氧处理池。 同时厌氧处理产生出来的甲烷可被用于能量生产。
低技术系统(低反应率/庞大容积)被多年来广泛应用于不同用途。现 代的典型用途包括污泥和固体废物消化和处理池。二阶段式高效厌氧工 艺于近年来被发展，其优点在于高反应效率和低HRT(如一日)。高效处 理广泛应用于高负荷可溶性有机工业废水和偶尔用作生活污水处理。
在第一阶段，在连续进料搅拌进水池反应器中将输入的有机碳转化 成短链有机酸。在第二阶段，该有机酸再转化成甲烷和二氧化碳。该生 物体通常形成絮凝物或在合成介质上生长，它们的生长速度较慢并对酸 碱值较敏感。运行温度可调节为高温或中温。
现时有很多厌氧反应器可供选择，包括上流厌氧污泥毯(Upflow anaerobic sludge blanket，UASB)、接触或内循环反应器(Contact or internal circulation reactor)、固定生物膜/床反应器(fixed film/bed reactor)、混合流化床(hybrid fluidized bed，FB)和扩张式颗粒污泥毯 (expanded granular sludge blanket，EGSB)。这些工艺主要着眼于第二阶段 的稳定性，但很少(如果有的话)注意第一阶段的改进。因此它们的共 同局限在于较差反应条件控制。
因此，本发明的目的在于利用一新型混合SBR技术提供一全新、改 良的废水处理方法。
发明内容
根据本发明的该目的，一方面提供一种用于处理废水的系统(也称为 第三代SBR(SBR3)系统)，其包括至少一个反应器。该反应器包括至少 一个第一池，该第一池与一第二池互连，以贮存废水以及排出废水。所 述池设有用于进水以及出水的装置，以允许至少一个池内的水位可被充 填至进水水平以及排出至较低的排水水平。分别为每个第一池和第二池 提供可独立控制形成的第一和第二阶段形成装置。在每个所述池中，还 设有用于生物体生长的载体。一控制所述第一和第二阶段形成装置的运 行的控制器被设置，以便在一生物反应阶段中使生物膜生物体在所述第 一池中选择性地在所述载体上生长为第一污泥，且所述第一污泥适于在 所述废水中实施一第一生物反应阶段，且生物膜生物体适于在一第二生 物反应阶段中在所述第二池中选择性地在所述载体上生长为第二污泥。
所述阶段形成装置可以是该系统中的任何设备或固有设计，以能够 维持适当的生物反应器功能所需的反应条件。在优选实施例中，该阶段 形成装置包括至少一个搅动器、曝气器、制气器、加热器、冷却器，泵 或它们的组合，以控制运行参数，如氧气、氧化还原电位(ORP)、温 度、酸碱值和水位，用以进一步监控每一阶段的运行情况。
在其中一实施方式中，第一池与第二池通过一分隔壁分隔，而在该 分隔壁中设有开口，以便废水和生物体(活性污泥)或混合液自由流动于 两池之间。这允许两池作为一单一SBR单元，同时水位在进水和撇水时 均具有同样的高度。在另一实施方式中，分隔两池的分隔壁可以比反应 器的侧壁的高度低，同时在第一池中安装进水装置，在第二池中则安装 撇水装置。在这种实施形式中，当第一池完全充水后，废水或混合液体 便会溢流进第二池，而撇水只会在第二池进行。
在另一优选实施例中，该系统可选择性地包括一第三池和回流装 置，以用来连接第一池和/或第二池。该回流装置如泵及相关的管道可用 来运送第一池或第二池的生物反应中所产生的混合液至第三池，以进行 另一阶段的生物反应。或者，第三池可按照如分隔第一池和第二池的方 式通过分隔壁将第三池与第一池和/或第二池分隔。
活性污泥生物体也存在并悬浮于混合液中。如果活性污泥允许混合 在一起，该活性污泥由从不同阶段的生物膜载体上剥落下来的生物膜生 物体组成。该活性污泥可以提升污水处理效能，以达到特定的目标。不 过，有些反应条件不论有或没有外加一个或多个反应阶段，都需要该特 别加强作用的特定污泥去达到不同于每个独立阶段的生物膜生物体的不 同污水处理目标。
根据使用者的需求，如需要的话，一可选的第四池被提供，以适于 接收来自第三池的废水和混合液，以便另一阶段的生物反应。根据使用 者的要求，连接装置和分隔壁可按照之前提及的类型连接和循环废水于 四个池子之间。
为达到不同的污水处理目标，可增加更多的生物反应阶段和污泥。
根据本发明的另一方面，提供一种处理废水的方法，其采用至少一 个反应器，该至少一个反应器包含互连的至少一个第一池和一第二池。 该池还设有供生物体在其上附着生长的载体。该方法包括将污水引进第 一池和可选地引进第二池;分开控制所述池的运行条件，以使得在所述 第一池中产生第一条件，以适于第一生物体附着在所述载体上生长，从 而形成适于第一生物反应阶段的第一污泥，以及在所述第二池中产生第 二条件，以适于第二生物体附着在所述载体上生长，从而形成适于第二 生物反应阶段的第二污泥;以及在至少一个池处理完毕后，排空其中的 废水。根据使用者的需要，将被控制的系统运行条件可包括第一池和第 二池中的溶解氧、酸碱值、温度、水位和废水水力。
在该方法的一实施方式中，第一阶段为缺氧反硝化反应，第一条件 为无曝气的污染物去除;第二阶段为好氧硝化反应，第二条件例如通过 向包含生物体的载体曝气以在第二池中产生充足的氧气形成第二条件。 在此方面，第一或第二污泥和它们所附着的载体优选比用于处理的混合 液的密度大;通过调节不同SBR运行条件，如调控曝气，包括间歇性曝 气，以使载体间歇性悬浮于第一池或第二池内，便可产生第一和第二条 件。
在另一种实施方式中，该反应器可进一步包括一第三池，该方法进 一步包括用来将在第一池或第二池中生物反应后产生的混合液运送到该 第三池。作为进一步的可选实施方式，该反应器可包括一第四池，该方 法进一步包括将混合液从第三池运送到第四池。在第三池和第四池中可 以进行的生物反应例如包括脱碳或除磷。一些有用的组合方式在下面大 体介绍，而进一步的细节将在下面的详细描述中讲解。为了区分现有的 SBR系统与本发明，下文也用术语第三代SBR(SBR3)表示根据本发明的 系统。
该SBR3系统采用一多阶段和多池结构，其结合有固定和/或可动 生物膜载体，并具有/不具有生物选择器。至少一个池必须以SBR模式 运行(即具有自动计时循环运行和可变式容积操作，包括预设最高与最 低水位等)。同时，SBR3还必须包含至少两个反应阶段和两个池。该 SBR3系统可准确地切合污水处理要求，包括去除：1)总悬浮固体 (TSS)与有机物质(尤其是较慢受生物降解的有机物);2)TSS、有机 物质和含氮物(N);3)TSS、有机物、非有机物N和含磷物质(P)等。该 SBR3还可以应用在间歇式或连续式进水模式。运行参数将被优化至最 理想状态，以产生出高效的污泥，配合以不同生化阶段的组合，这也是 SBR3达至改进的高效能的关键。
与之相关的不同运行阶段和污泥将根据各自的主要功能列出如下：
对于好氧(完全或部分好氧)处理：
BS：RC，DN，P以及提升污泥的沉降性，其基于减少引致污泥膨胀 及泡沫的丝絮菌
N：硝化
DN：反硝化
P：除磷
RC：去除容易被生物降解的碳源
SC：去除缓慢被生物降解的碳源
对于厌氧(部分厌氧)处理：
HP：水解作用
AC：产生有机酸
MP：产生甲烷
该革新的新系统结合现有SBR、AS和生物膜系统的优点，以提供 一较小型、灵活、稳定、坚固、抵御水力和有机负荷冲击的系统，从而 可生产出成本合理及占地少的高水质排水。SBR的特点如小型的组合式 结构、高性能的工艺控制被加强，同时生物膜系统的坚固特性和降低的 沉淀需求被结合进来。
在多种污泥及多阶段运行的SBR3工艺中，先以二污泥及二阶段 SBR3为例，第一阶段第一池内的载体(固定/移动)和/或混合液可 含有高效有机物降解(RC)、加强生化除磷(P)和/或反硝化(DN)功能 的污泥，该第一阶段第一池可根据实际运行模式维持在需要的厌氧/缺氧 反应条件(环境)，而形成/产生所需的第一污泥。如所需的第一污泥为 反硝化(DN)菌污泥，缺氧的反应环境便需在SBR3第一阶段第一池内 形成，由于反硝化(DN)菌污泥附着生长于载体上，而载体只停留于 第一阶段第一池中，第一反硝化(DN)菌污泥便形成。而在第二阶段 第二池中，由于大部分的有机物已在第一阶段第一池中降解，而在第二 阶段第二池中的反应环境大部分是好氧的，生长缓慢的硝化(N)菌 (其限制AS系统的速率)便会茂盛地附着于该好氧池内的载体上，而 成第二硝化(N)菌污泥。因此，MLSS浓度便可优化/最小化，以允 许快速沉降及排水，从而达至最高水力处理量。硝化(N)后的混合液 回流至第一反硝化(DN)阶段作反硝化(DN)反应。
如需在以上的二污泥及二阶段SBR3系统中达到加强生物除磷(P) 及硝化(N)的功能，由于加强生物除磷(P)菌需要在SBR3自由流经 第一食物基质丰富的厌氧阶段及第二食物基质缺少的好氧阶段及循环， 所以在该二污泥及二阶段SBR3中，第一加强生化除磷(P)菌污泥悬 浮在混合液中而不附生于载体上，而第二硝化(N)菌污泥则附生于地 第二阶段第二池中的载体上。
至于要一拼达到生化加强除磷(P)，硝化(N)-反硝化(DN)的 废水处理效果，SBR3便要采用三污泥及三阶段的系统设计，实际上是 合并以上两种二污泥及二阶段的SBR3系统，形成的第一生物加强除磷 (P)，第二反硝化(DN)及第三硝化(N)菌污泥，个别在混合液 中、第二阶段第二池及第三阶段第三池的载体上。
另外，如需加强处理在一些工业废水中的较慢或较难生物降解的 COD，便需要引进四污泥及四阶段的SBR3系统，在另加的第四阶段 中，通常能降解较慢或较难降解COD菌的第四污泥便会附生在该阶段 中的载体上。该第四阶段的生化处理环境通常是好氧的.而该阶段也可 以在SBR3经除磷去氮的前三个阶段处理后排出的上清液中进行。其它 的各种第四阶段及第四污泥，还有反硫化阶段及反硫化菌污泥及其所达 到的重金属沉淀及重金属厌氧还原等等的阶段及污泥。在好氧处理中， 载体可容许使用较经济的粗大气泡曝气器及射流曝气器，这些曝气器有 着与薄膜微气泡曝气器同样的供氧效率。该系统能够同时兼存好氧和缺 氧条件的能力允许同步进行硝化-反硝化反应，以提高和促进N的去 除。
另一种富有弹性的运行方式是当出现高流量进水时，负责排水的池 便会停止曝气和搅动，并只作连续式沉降/沉淀与排水。
SBR3的结构和运行模式取决于被处理废水的特质及出水排放的要 求。以下列出多种SBR3的示范性应用，以迎合不同的特定废水处理目 标。注意，术语“好氧”、“缺氧”、“厌氧”只代表运行阶段的主应 条件或环境，并不排除其它反应条件或环境的出现(如典型地，SBR运 行模式具有一些不曝气的沉降/撇水时段)。
好氧(完全/部分好氧)处理
1.用于仅去除有机物及悬浮固体的二污泥SBR3工艺
a)二阶段式好氧-好氧工艺(将于案例1中详述)
b)三阶段式好氧-好氧-好氧工艺
上述结构的一例子是利用第一阶段除去容易被生物降解有机物(RC 阶段)以及后两个阶段用作除去两种不同较慢和不容易被生物降解的有机 物(SC1及SC2阶段)，其中在RC阶段，RC污泥被培养成生物膜附着在 固定或间歇性悬浮载体上(主要功用：除去容易被生物降解的有机物) 以及在SC1与SC2阶段中，SC污泥形成生物膜附着在悬浮的载体上 (主要作用：除去两种不同的缓慢被生物降解的有机物)。
2.用于仅去除有机物-悬浮固体-氮的二污泥SBR3工艺
a)二阶段式交替缺氧/好氧-缺氧/好氧工艺(将于案例2中详述)
b)二阶段式交替缺氧/好氧-好氧工艺
c)二阶段式缺氧-好氧工艺
以上结构的一例子是利用一个阶段用于好氧硝化反应(N阶段)以及 一个阶段用于缺氧反硝化反应(DN阶段)以达到除氮功能，其中在DN 阶段，DN污泥生长为位于固定载体上的生物膜(主要作用：反硝化)， 而N污泥则作为生物膜存在于N阶段的悬浮载体上(主要作用：硝 化)。
以上结构的另一例子是利用一个阶段用于部分好氧硝化反应，即好 氧亚硝化反应，由NH3-N氧化至NO2-N(N阶段)和缺氧反硝化(DN阶 段)，其中加入阿摩尼亚或者外碳源，在DN阶段中，DN污泥形成生物 膜附生在固定载体上(主要功用：反硝化反应)以及在N阶段中，N污泥 以生物膜形式附生在悬浮载体上(主要功用：硝化反应)
3.仅用作有机物-悬浮固体-磷的除去以及硝化反应的二污泥至三污泥式 SBR3工艺
a)二阶段式交替厌氧/好氧-好氧工艺
b)三阶段式厌氧-好氧-好氧工艺
以上结构的一例子为利用其中一个阶段进行好氧硝化(N阶段)和除 磷(P1及P2阶段)反应，其中在N阶段中，N污泥形成生物膜附生在悬 浮载体上(主要作用：硝化反应)以及在P1和P2阶段中，P污泥以生物 膜附生于悬浮载体上或混合液中(活性P污泥)。活性P污泥以悬浮形式 流动于P1和P2阶段或全部阶段中(主要作用：以循环式厌氧排磷和好氧 吸磷形式除磷)
4.用于有机物-悬浮固体-除磷脱氮反应的二、三和多污泥式SBR3工艺
a)二阶段式交替厌氧/缺氧/好氧-好氧工艺
b)二阶段式交替厌氧/缺氧/好氧-缺氧/好氧工艺
c)三阶段式厌氧-缺氧-好氧工艺(将于案例3中详述)
d)三阶段交替厌氧/缺氧-好氧-好氧工艺
e)三阶段交替厌氧/好氧-缺氧/好氧-好氧工艺
f)三阶段交替厌氧/缺氧-缺氧/好氧-好氧工艺
g)三阶段交替厌氧/缺氧-缺氧/好氧-缺氧/好氧工艺
h)三阶段交替厌氧/缺氧/好氧-缺氧/好氧-好氧工艺
i)三阶段式交替厌氧/缺氧/好氧-缺氧/好氧-缺氧/好氧工艺
除了加入一第三阶段(P阶段)以用于除磷反应外，以上结构的一个 例子与前述任何一种用于有机物-悬浮固体-脱氮的二污泥式SBR3工艺 相同，该第三P污泥可以附生在载体上形成生物膜，或者由活性P污泥 组成，其悬浮及流动在所有池中(主要作用：以循环式厌氧排磷及缺氧/ 好氧吸磷式除磷)。
厌氧(完全厌氧)处理
1.用于除去有机物-悬浮固体和产生甲烷的二、三和多污泥式SBR3工 艺
a)双阶段式厌氧-厌氧运行
以上结构的一个例子采用一阶段用于有机颗粒的水解及产生短链有 机酸(HP-AC阶段)及甲烷(MP阶段)。在HP-AC阶段中，HP-AC污泥形 成生物膜附生于间歇性悬浮载体上(主要功用：有机颗粒的水解及产生短 链有机酸)，以及在MP阶段中，MP污泥形成生物膜附生在悬浮载体或 混合液中(主要作用：产生甲烷)
b)三阶段式厌氧-厌氧-厌氧工艺(将于案例4中详述)
以上结构的一个例子利用一阶段用于有机颗粒水解(HP阶段)以及产 生短链有机酸(AC阶段)和甲烷(MP阶段)。在HP阶段中，HP污泥形成 生物膜附生于间歇性悬浮载体上(主要功用：有机颗粒的水解作用)，在 AC阶段中，AC污泥附生在间歇性悬浮载体上(主要功用，产生短链有 抗酸)，以及在MP阶段中，MP污泥形成生物附生在悬浮载体或混合液 中(主要作用：生产甲烷)
因为本发明的高程度的监控功能，即使废水含有不同种类的污物仍 可以最有效率、最快捷及最经济的方法除去。
