本发明公开了一种基于过程控制的SBR法反应过程N₂O气体收集装置和收集方法，污水处理SBR反应器由反应器（1）、进水泵（2）、曝气泵（3）、气体流量计（4）、胶结砂芯曝气头（5）、机械搅拌器（6）、取水样口（12）、排泥管（13）、排水管（14）、放空管（15）、搅拌浆（17）组成；气体收集系统由反应器密封盖和收集管路组成；转换可调节三通(22)和开关辅助支持实现单管路和双管路收集系统的转化；收集方法包括：准备步骤，进水步骤，曝气步骤，搅拌步骤，沉淀和排水步骤和闲置步骤。与同类设备相比，此装置具有运行稳定，所需设备简单，操作灵活，造价低廉的特点。特别适用于实验室规模的污水处理和微生物的纯菌培养等。