ASBR 及 SBR 能源化技術探討

一、基本原理

廢水按批次操作（operated in batch mode）的概念最早於1914 年提出（Torrijos, 1994），而在半個多世紀以後，才由美國諾羅丹大學的 Irvine提出了循序批次反 應槽SBR (Sequencing Batch Reactor）的名稱，並嘗試在實際廢水工程上加以應 用。(A)SBR 法為廢水的生物處理程序，屬活性污泥法的範疇，而污泥物去除的 機制、BOD 負荷等參數均適合於(A)SBR循序批次活性污泥法有、厭氣-好氣操 作、間斷進流的特點。實際上，(A)SBR 法是一種半連續-間歇式反應槽，它與傳 統的曝氣池不同。進流方式可以是間歇式，也可以是連續式，而放流階段一般是 採間歇式。

(A)SBR 法的運作以間歇式操作為主要特徵 ，所謂序列間歇有兩種含意 ：一 種是運行操作在空間上是按程序排列 、間歇進行，由於污水是連續按序列進入反 應器，它們運作時的相對關係是序列 、間歇的；二是每個(A)SBR 的運行操作在 時間上也是按序排列、間歇進行，一般反應槽操作分為下列四個不同的階段 ：1.

進流（fill）2.攪拌（react）3.沉降（settle）4.抽離（draw），這四個階段組成一 個週期，如圖2-4。

(一)進流階段

進流階段為一循環的開始，緊接上一週期的放流狀態，反應槽內留有活性污 泥，且槽內以達最低水位，進流後基質開始流入，隨著進流時間的增加，水位不 斷上升。通常在進流階段可以有兩種不同操作情形：1.進流即同時開始攪拌階段。

2.進流後才開始攪拌階段。至於採用何種方法，乃依廢水的性質和處理目標而定。

1.進流 2.攪拌 3.沈降 4.抽離

圖 2-4(A)SBR每一循環的典型操作程序流程圖 (二)攪拌階段

在此階段反應槽內保持最大水量 ，並藉著攪拌讓微生物與基質完全混合 ，達 到處理的目的。

(三)沉降階段

反應槽停止攪拌，反應停止後，活性污泥絮狀體藉著重力沉澱，達到固液分 離的目的；此時污泥是在完全靜置狀況下沉降 ，固沉降效果極佳，能有效截流菌 體濃度(VSS)。

(四)抽離階段

反應槽內水位達到設計的最高水位並經沉澱後 ，開始排放上澄液，當槽內水 位恢復到處理週期開始的最低水位 （大於污泥高度）停止放流。在放流後，因尚 有一部份上澄液殘留在反應槽內，故在下一循環進流階段時，此殘留的上澄液有 稀釋的作用，可避免突增負荷（Shock Loadind）的影響。

二、(A)SBR 之優點

(A)SBR 法在單一反應槽中以時間為導向 ，控制每一個批次循環操作的廢水 生物處理程序，此操作程序介於傳統批次與連續操作之間 ，不但能連續操作馴養

污泥有效體積

污泥，更能有效截留菌體量。(A)SBR 法除了具有設備及操作成本低廉 、節省佔 地面積、節省能源、易於控制等優點外，尚有下列優點：

(一)耐衝擊負荷強

(A)SBR 兼具有耐衝擊負荷強及反應推力大的優點 ，並且(A)SBR 法的沉降 階段為靜止沉澱，沉降性能好及不需要污泥回流 ，使反應器中維持較高的MLSS 濃度。故(A)SBR 法更具耐衝擊負荷能力。

(二)能充分防止污泥膨脹

污泥膨脹多為絲狀膨脹，在活性污泥法中，間歇式最不易發生膨脹，完全混 合式最容易引起膨脹。按照發生膨脹難易程度的順序為 ：間歇式、傳統推流式、

階段曝氣式和完全混合式，同時其降解有機物速率也是遵循此順序 。(A)SBR 法 能夠有效地控制絲狀菌的過量繁殖（Heinrich, 1995），這一特性是由缺氧好氧狀 態並存、反應中底物濃度較大、泥齡短、比增長速率大決定的。

(三)沉澱效果佳

(A)SBR 反應槽固液分離在近乎理想的靜止狀態下進行 ，且沉降時不會有短 流（short circuiting）現象發生，故污泥沉降性較連續式佳，且不易有鬆化現象。

三、SBR 之優點

而根據許景富、賴俊吉、周嘉弘（2003）的文獻及最近的研究顯示，有些能 力強的 cellulose、木質素分解菌種，如 Geobacillus、Bacillus 及 Clostridium 等菌 屬特定菌株，可以在兼氣到厭氧的環境下，採取不穩態的操作模式，可以有效的 裂解 cellulose 及木質素。

故本研究選定具有分解 cellulose 之 Bacillus 及 Clostridium 菌株與進行大量 培養之醱酵產氫菌，進行不同之配比組合批次研究 ，選出分解力較佳的分解菌 ， 作為 SBR 反應槽中主要菌種。又因 SBR 其操作過程可以適當調整其溶氧含量經 過一段時間的反應後，可以達到完全的厭氧，因此可以適合 Bacillus 及 Clostridium 的共培養反應，而達到有效分解 cellulose、木質素，以產氫、產能的目的。因此 本研究第一段連續流反應槽將以 SBR（好氧續序批次反應槽）來水解能源作物中

的 cellulose、木質素等成分。

而王治軍（2004）的研究中以中溫、高溫厭氧循序及批次式反應器 (ASBR) 來熱水解污泥，由結果顯示，停留時間愈長，對污泥固體物裂解愈有幫助，當 SRT 控制在 150 days，在高溫厭氧 ASBR 系統中，有最佳的分解效率；除此之外，污 泥中蛋白質在生化降解過程中產生氨氮，因而提高了系統的緩衝能力有助於 COD 去除效率的提升，在中、高溫 ASBR 及中溫 CSTR 系統中，其總 COD 去除率分 別為 67.7、64.6、60.3%，且中、高溫 ASBR 系統平均日產氣量比中溫 CSTR 系 統佳，分別提高 15、10%。

由上述文獻可得知由於厭氧微生物的抗毒性能較強，因此若使用 ASBR 做能 源作物之前處理系統，將可去除能源作物中農藥及化學肥料殘留物及其他毒性成 分。SBR 使用時機主要用於有機物必需再進一步進行氧化和脫氮 、除磷等程序，

因此如果將 ASBR 與 SBR 結合在一起，集兩者優點於一體，將有利於提高系統 之處理效率及適用範圍。