1. 综述
1.1. 现阶段我国水资源状况
我国水资源总量28000多亿立方米，居世界第6位，但人均水资源占有量只有2300立方米，约为世界人均水平的1/4。目前在我国660个城市中，尚有61.5%的城市没有污水处理厂，大量生活污水直接排放，造成越来越严重的环境污染问题。
环保总局有关调查报告显示，近年来，城市生活污水排放量以年均5%的速度递增，并在1999年首次超过工业污水排放量，占到全国污水排放总量的51.9%。2003年，全国工业废水和城镇生活污水排放总量为460亿吨，排放化学需氧量（COD）1342.7万吨，其中城镇生活污水排放量为247.6亿吨，占总量的53.8%；COD排放量为821.7万吨，占总量的61.6%。[1]
1.2. 小区生活污水的定义来源及特征
1.2.1. 定义
医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区，我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。 小区污水系统的处理能力，各国并无统一的限定。前苏联曾建议单个构筑物的处理能力不宜超过1400m3/d，美国则把小厂的处理能力限定在3785m3/d的范围内。根据我国情况，建议把等于或小于4000m3/d的处理厂定义为小区污水处理厂。
1.2.2. 来源
厨房，卫生间，粪便冲洗水，淋浴水等。烹饪、饮用的水约占5% ；不与人体直接接触的生活杂用水如冲厕用水约占20%～30%；小区绿化浇灌用水、空调冷却水、地面冲洗水以及车辆清洗等用水。[2]
1.2.3. 特征
水质、水量小时变化系数较大,污染物浓度通常比城市污水低,污水可生化性好,处理难度较小。其特点有三：一是冲洗厕所的水中含有粪便，是多种疾病的传染源；二是生活污水浓度低，其中干物质浓度为1% ~3%，COD浓度仅为500~1000mg/L；三是生活污水可降解性较好，COD/BOD为0.5~0.6。[3]
小区污水量变化规律如下图1-1
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1.3. 现阶段国内外生活污水处理工艺
1.3.1. A/O工艺
A/O法生物脱氮废水处理技术是90年代初期先后开发出来的废水处理技术，它能有效的将化工废水中的COD组分和氨氮污染物氧化降解掉，使废水中的各项污染物指标达标排放。但近十年来，这种性能良好的废水处理技术并没有得到很好地应用，A/O法生物脱氮废水处理技术只在吉化公司和九江大化肥厂等为数很少的大企业中使用。
1.3.1.1. A/O法生物去除氨氮原理
污水中的氨氮，在充氧的条件下（O段），被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至A段，在缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮波还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到最终脱氮的自的。
硝化反应：NH4+＋2O2→NO3－＋2H++H2O
反硝化反应：6NO3-＋5CH3OH（有机物）→5CO2↑＋7H2O＋6OH-+3N2↑ 1.3.1.2. A/O法生物去除磷原理
微生物在厌氧段水解磷酸获得能量吸收污水中的有机物质,在好氧阶段分解有机物质获得能量,过量吸收污水中的磷。
1.3.2. A/B工艺
A/B法污水处理工艺是一种新型两段生物处理工艺，是吸附生物降解法的简称。该工艺将高负荷法和两段活性污泥法充分结合起来，不设初沉池，A、B两段严格分开，形成各自的特征菌群，这样既充分利用了上述两种工艺的优点，同时也克服了两者的缺点。所以A/B法工艺具有较传统活性污泥法高的BOD、COD、SS、磷和氨氮的去除率。但A/B法工艺不具备深度脱氮除磷的条件，对氮、磷的去除量有限，出水中含有大量的营养物质，容易引起水体的富营养化。[4]
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原理：
A/B法工艺对污染物的去除主要是通过A段的吸附絮凝作用。A段直接与污水排水管网相接，污水中悬浮物与细菌混杂在一起成为结构较稳定的共存体，也为A段提供了大量的接种微生物。A段中的短世代周期的微生物在高负荷条件下处于对数增殖期，同时也产生大量的粘性物质，使其与污水中的悬浮物、颗粒以及游离的细菌等产生吸附絮凝，形成较密实的絮凝体，然后通过沉淀去除；通过生物氧化去除的比例较小。B 段对有机物的去除机制与普通活性污泥法相似。 AB法工艺的特点：
（1）不设初沉池，污水经排水系统直接进入A段曝气池，使整个排水系统起到一个生物选择器的作用；为A段生物反应池提供了与原污水相适应的微生物种群。
（2）A段吸附曝气池在高负荷、短泥龄条件下运行，微生物处于对数增殖期，繁殖较快，活性高。B段曝气池以中低负荷运行，整体有利于避免污泥膨胀现象的发生。
（3）A段和B段串联运行，各自设沉淀池，单独回流，将A段和B段污泥严格分开，形成各自的特征生物菌群。
（4）A段主要是利用以物理化学作用为主导的吸附作用去除污水中的污染物质。因此，对负荷、pH值、温度及毒物有一定的适应能力。
1.3.3. SBR工艺
SBR（??????????????????????????????????????????????????????）是间歇式活性污泥法英文缩写的简称。
早在1914年，英国Alden与Lockett等人发明的活性污泥法即系间歇运行处理污水。但由于曝气器和自控设备的问题，运行管理极不方便，后来改为连续流活性污泥法工艺。80年代前后，由于自动化、计算机等高新技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用（电动阀、气动阀、溶解氧传感器、水位传感器等），此项技术获得重大进展。使得间歇活性污泥法的运行管理也逐渐实现了自动化。1979年，美国R.L.Irvine等人根据试验结果首先提出SBR工艺，系间歇进水，间歇排水。同年Goronsay在以往工艺基础上提出了间歇式循环延时曝气系统。1984年又研究出利用不同负荷条件下微生物的生长速率和污水生物除磷脱氮工艺。DAT-IAT是SBR工艺中，继ICEAS、CASS、IDEA法之后完善发展的又一种新方法。
澳大利亚以SBR工艺所著称。近十几年来，建成SBR工艺污水处理厂600余座，其中在中型和大型污水处理厂的应用也日益增多，并且开始兴建日处理量21万吨大型SBR工艺污水处理厂。由于处理工艺流程简单，处理效果好的独特优点，逐渐引起世界污水处理界的广泛关注。
我国自九十年代中期开始，国家建设部属市政设计研究院和上海、北京、天津等市政设计研究院，开始了SBR工艺技术的研究和应用，但大部分处于试验研
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究和小型污水处理厂的应用阶段。目前，只有几座城市污水处理厂采用SBR法工艺处理城市混合污水，其处理效果较好，如：昆明市日处理污水量15万吨的第三污水处理厂，其工艺为SBR法ICEAS技术，自投产以来，运行正常，出水水质稳定，达到了设计标准。
天津经济技术开发区污水处理厂所采用的DAT-IAT工艺是一种SBR法的变形工艺和中国目前最大的SBR法城市污水处理厂。该工艺为方案的确定是根据天津市政工程设计研究院和开发区、以及国内有关污水处理专家共同完成的，经过对国内外污水厂的考察并充分论证，认为SBR法DAT-IAT工艺能够克服天津开发区工业废水比重大、水质水量变化幅度大的水质特征，其处理后的水质能够满足国家的排放标准。 1.3.3.1. 传统SBR工艺
SBR为间断进水，间断排水，而污水排放大都是连续或半连续，所以，实际使用时，SBR通常设计为两个或多个池子并联运行。SBR反应池通常按进水、曝气、沉淀、排水和闲置五个阶段根据时间依次进行。每个工作周期内排水结束时，SBR池内液位最低，而进水停止时液位最高，液位的变化幅度取决于处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度。反应池内基质浓度变化也是从高到底，至反应结束时（严格意义上指沉淀结束时）上清液中的基质浓度最低。所以，SBR运行过程中混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。SBR在反应阶段是曝气的，微生物通常处于好氧状态，在沉淀阶段和排水阶段不曝气，微生物处于缺氧状态，而进水阶段根据具体处理要求及原水指标可曝气或不曝气。因此，反应池中溶解氧是周期性变化的。
优点:
1.工艺简单，占地面积小，投资较低;2.曝气阶段生化反应推动力大;3.不易发生污泥膨胀;4.运行灵活，抗冲击能力强，可实现不同的处理目标;5.应用于间歇排水，且水量较小的场合更显简单和节省投资优势;6.运行稳定性好;7.较高的基质去除率;8.剩余污泥量小，性质稳定，降低了污泥处理费用。
应注意的问题:
1.水量平衡:SBR反应池的进水和出水均为间断的，而处理的污水无论是间断还是连续进入污水处理厂，两者之间都存在水量的匹配问题，影响SBR反应池的设计参数，也会影响调节池的取设及调节池容积的大小。
2.控制方式的选择:一般情况下，SBR采用自动控制方式兼具手动操作功能。后者便于手动调试和自控系统故障时使用，前者便于日常工作使用。但当处理小水量、高浓度工业废水时，由于反应周期长，往往一天只排一次水，采用手动操作工作量不大，只设计手动操作比较经济可靠。
3.曝气方式的选择:间断曝气的运行方式，容易使水渗入曝气头内部，进入供气支管中，再次曝气时增大了管道阻力，也会造成污泥堵塞微孔。所以，在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式，如穿孔管、水下曝气机、伞式曝气器、
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螺旋曝气器等。当采用微孔曝气时应采用强度高的橡胶曝气盘或管，当停止曝气时，微孔闭合，曝气时开启，不易造成微孔堵塞。
4.排水方式的选择:SBR沉淀结束需及时将上清液排出，排水时应尽可能均匀排出，不干扰沉淀在池底的污泥层。同时，还应防止水面的漂浮物随水流排出。目前，常见的排水方式有固定式的，如沿水池不同深度设置出水管，从上到下依次开启，优点是排水设备简单、投资少，缺点是开启阀门多、排水管中会积存部分污泥，造成初期出水水质差。浮动式排水装置和旋转式排水装置虽然价格高，但排水均匀、排水量可调节、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随出水排出，因此，这两种排水装置目前应用较多，尤其旋转式排水装置，又称滗水器，以操作灵活、运行稳定性高等优点受到设计人员和用户的青睐。
5.需要注意的其它问题:(1) 浮渣和沉渣的排除方法;(2) 排水比的确定;(3) 雨季对池内水位的影响及控制;(4) 排泥时机及泥龄控制;(5) 反应池的长宽比;(6) SBR间断进水、间断排水与前处理及后续处理构筑物的高程及水量匹配问题;(7) SBR处理工业废水时，曝气时间最好通过试验确定，对一些难度较大的工业废水，SBR最好与厌氧或物化工艺结合使用，此时，一定要注意相互间的匹配问题。
1.3.3.2. ICEAS工艺
ICEAS工艺的基本单元是两个矩形池为一组的反应器。每个池子分为预反应区和主反应区两部分，预反应区一般处于缺氧状态，主反应区是曝气反应的主体。?
ICEAS的优点是采用连续进水系统，减少了运行操作的复杂性，故适用于较大规模的污水处理，但其在工艺改进的同时也丧失了表1列出的5种优点，仅仅保留了SBR反应器的结构特征 。
与经典SBR工艺相比，ICEAS工艺具以下特点： a.沉淀特性不同
ICEAS的沉淀会受到进水扰动，破坏了其成为理想沉淀的条件。为了减少进水带来的扰动，一般将池子设计成长方形，使出水近似于平流沉淀池。? b.理想推流性能和污泥膨胀的控制
由于连续进水，ICEAS丧失了经典SBR的理想推流和对难降解物质去除率高的优点，而且不能控制污泥膨胀的发生，所以需要设置选择区。? c.因连续进水而适用于较大型污水处理厂 连续进水不用进水阀门之间切换，控制简单，从而可应用于较大型的污水厂。 1.3.3.3. CAST工艺
CAST工艺集曝气与沉淀于同一池内，取硝了常规活性污泥法的一沉池和二沉池，其工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段，运行中可根据进水水质和排
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