SBR反应池容积计算方法

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1、SBR反应池容积计算方法及评价SBR反应池池容计算系指传统的序批式活性污泥反应池，而不包括其他SBR 改进型的诸多反应池(如ICEAS、CASS、MSBR等)池容的计算。现针对存在的问题提出一套以总污泥量为主要参数的综合设计方法，供设计 1现行设计方法1.1负荷法该法与连续式曝气池容的设计相仿。已知SBR反应池的容积负荷或污泥负 荷、进水量及进水中BOD浓度，即可由下式迅速求得SBR池容：5容积负荷法V=nQ C Nv(1)00V = SVI MLSS/ 106Vmin污泥负荷法Vmin二nQ C SVI/ Ns(2)00V=Vmin+Q1.2曝气时间内负荷法 0鉴于SBR法属间歇曝气，一个周

2、期内有效曝气时间为ta,则一日内总曝气 时间为nt a,以此建立如下计算式：容积负荷法V=nQ Ct c /Nvta(3)00污泥负荷法 V=24QC /nt MLSS N(4)1.3动力学设计法 0 aS由于SBR的运行操作方式不同，其有效容积的计算也不尽相同。根据动力学 原理演算(过程略)，SBR反应池容计算公式可分为下列三种情况：限制曝气V=NQ(C -Ce)t / MLSS Nsta(5)0f非限制曝气 V=nQ(C -Ce)t / MLSS Ns(ta+tf)(6)0f半限制曝气 V=nQ(C-Ce)t/LSSNs(ta+tf-t0)(7)0f但在实际应用中发现上述方法存有以下问题：

3、 对负荷参数的选用依据不足，提供选用参数的范围过大例如文献推荐 Nv=0.11.3kgBOD/(m3d)等,而未考虑水温、进水水质、污泥龄、活性污泥5量以及SBR池几何尺寸等要素对负荷及池容的影响； 负荷法将连续式曝气池容计算方法移用于具有二沉池功能的SBR池容计 算，存有理论上的差异，使所得结果偏小； 在计算公式中均出现了 SVI、MLSS、Nv、Ns等敏感的变化参数，难于全 部同时根据经验假定，忽略了底物的明显影响，并将导致各参数间不一致甚至矛 盾的现象； 曝气时间内负荷法与动力学设计法中试图引入有效曝气时间ta对SBR 池容所产生的影响，但因其由动力学原理演算而得，假定的边界条件不完全适

4、应 于实际各个阶段的反应过程，将有机碳的去除仅限制在好氧阶段的曝气作用，而 忽略了其他非曝气阶段对有机碳去除的影响，使得在同一负荷条件下所得SBR 池容惊人地偏大。上述问题的存在不仅不利于SBR法对污水的有效处理，而且进行多方案比较 时也不可能全面反映SBR法的工程量，会得出投资偏高或偏低的结果。针对以上问题，提出了一套以总污泥量为主要参数的SBR池容综合设计方 法。2总污泥量综合设计法该法是以提供SBR反应池一定的活性污泥量为前提,并满足适合的SVI条件,保证在沉降阶段历时和排水阶段历时内的沉降距离和沉淀面积，据此推算出最低 水深下的最小污泥沉降所需的体积,然后根据最大周期进水量求算贮水容积

5、,两 者之和即为所求SBR池容。并由此验算曝气时间内的活性污泥浓度及最低水深下 的污泥浓度,以判别计算结果的合理性。其计算公式为：TS=naQ (C -Cr)t(8)00TSVmin二AHminNTS SVI10(9)-3H = Hmax- H(10)minV=Vmin+A V(11)式中TS单个SBR池内干污泥总量，kgtTS总污泥龄，dASBR 池几何平面积, m2Hmax、Hmin分别为曝气时最高水位和沉淀终了时最低水位，m H最高水位与最低水位差，mCr出水BOD浓度与出水悬浮物浓度中溶解性BOD浓度之差。其55C=C-Z C 1.42(l-ekt)(12)r ese1式中Cse出水中

6、悬浮物浓度，kg/m3k1耗氧速率，d-1tBOD 实验时间， dZ活性污泥中异养菌所占比例，其值为：Z=B- (B2-8.33Ns 1.072(15-t) 0.5(13)B=0.555+4.167(1+TS /BOD )Ns 1.072(心)(14)05Ns=1/a tTS(15)式中 其值为：a产泥系数，即单位BOD所产生的剩余污泥量，kgMLSS/kgBOD，55a=O.6(TSO/BOD5+1)-O.6XO.O72Xl.O72(T-15)1/tT S+0.08X1.072(t-15)(16)式中TS、BOD 分别为进水中悬浮固体浓度及BOD浓度，kg/m355T污水水温，C由式(9)计

7、算之Vmin系为同时满足活性污泥沉降几何面积以及既定沉淀历 时条件下的沉降距离，此值将大于现行方法中所推算的 Vmin。必须指出的是，实际的污泥沉降距离应考虑排水历时内的沉降作用，该作用 距离称之为保护高度Hb。同时，SBR池内混合液从完全动态混合变为静止沉淀的 初始510min内污泥仍处于紊动状态，之后才逐渐变为压缩沉降直至排水历时 结束。它们之间的关系可由下式表示：v (t +td-10/60)=A H+H(17)s sbv =650/MLSS SVI(18)smax由式(18)代入式(17)并作相应变换改写为：650 A Hmax/TS SVI (ts+td-10/60)=A V/A+H

8、b(19)式中 vs污泥沉降速度，m/hMLSSmax当水深为 Hmax 时的 MLSS，kg/m3ts、td分别为污泥沉淀历时和排水历时，h式（19）中SVI、Hb、ts、td均可据经验假定，Ts、 V均为已知，Hmax可依 据鼓风机风压或曝气机有效水深设置，A为可求，同时求得 H,使其在许可的 排水变幅范围内保证允许的保护高度。因而，由式（10）、（11）可分别求得Hmin、 Vmin 和反应池容。3工程算例3.1 设计基本条件某城镇平均污水处理量为10000m3/d，进、出水质见表1。表1设计进、出水质项 目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)

9、NO3-N(mg/L)TP(mg/L)水温（。0pH进 水380200200400415出 水602020550.5693.2 SBR 池容计算 按前述设计方法及推荐采用的参数，以及提出的总污泥量综合计算法和相应的参数推求公式，依表1的要求进行SBR池容计算。为便于结果比较，该工程设SBR池2座，交替分批进水，周期长6h, Hmax=4.2m，变化系数k=1.2，计算结2果见表 2。表2单个SBR池参数及结果比较设计参数一法二法三法四法新法Nv kgBOD5/(m3d)0.500.24Nv kgBOD5/(kgMLSSd0.255(0.074)(0.074)0.074SVI(mL/g)9015

10、0(120)(120)120MLSS (mg/L)max3000(3235)(3235)3235a kgMLSS/(kgBOD5d)0.906tTS(d)15TS(kg)(12571)(12571)12571Z(%)0.302ta(h)(3.0)(3.0)ts+td(h)1.0+1.0A(m2)47643819841798925AH(m)3.072.852.572.571.62Vmin(m3)540588323429312386V(m3)20001838833375503886AV(m3)14601250509946191500HRT(h)9.68.840.036.218.7注：一法至四法依次

11、指：容积负荷法、总污泥负荷法、曝气时间内负荷法、动力 学设计法，新法系指总污泥量综合设计法； 前四种方法中参数A、AH值系由V及Hmax反推而得，列出目的是为便于 比较； 一法和一法中Ns、Nv、SVI值系直接引用相应参考文献中米用的数据，其 他方法中凡带()者为文中假定或移用新法推算值。4 设计方法评价根据表2结果进行合理性分析，对SBR池容设计的各种方法作综合评价如下： 曝气时间内负荷法和动力学设计法所得池容明显偏大，停留时间过长，AH已超出允 许范围，实际的MLSSmax仅为1508 mg/L和1655mg/L，要达到假定的活性污泥浓度必须 使总污泥龄达 30d 左右，这样则污泥负荷过小

12、，不利于除磷脱氮。故该两法若用于目前的设 计，尚有待改进和完善，但其设想及动力学的理论原理和对SBR池容设计的进步将具有一 定的研究价值。 容积负荷法和总污泥负荷法实质上系属同一种方法，当采用相应参考文献中的设计 参数时所得池容偏小、停留时间过短、AH也已超出允许范围；当负荷参数采用总污泥量综 合设计法的公式推算值时，则所得SBR池容趋于合理、偏差缩小，但仍然存有AH、Hmax 等参数与沉降速度、沉淀面积及保护高度之间的关系相脱节的缺陷，最终将影响处理效果。因此该两法宜谨慎采用，特别是对公式中的负荷参数应以通过计算代替假设，但对式(15) 应进行修正，以与该两法的计算公式相适应。 总污泥量综合

13、设计法中所考虑的因素及出发点均与 SBR 反应池的功能特性密切结 合，避免了前几种方法中所存在的问题及缺陷。通过包括硝化、反硝化和厌氧三个反应阶段 所需反应历时及阶段污泥龄的校核计算(方法略)得三个阶段的反应历时分别为2.1、1.4、0.5h； 所需污泥龄分别为5、8及10d。而本算例假定总污泥龄为15d，其SBR池容完全能满足进 行除磷脱氮的需要，且维持了合理的负荷及活性污泥浓度。 从有关参数得知：总污泥量综合设计法 SBR 池容合理； AH 在允许范围内； MLSSmax=3235mg/L，在 30004000mg/L 之间；Ns=0.074kgBOD5/(kgMLSSd)，在 0.06 0.10kgBOD5/(kgMLSSd)范围内；Nn=0.013kgNH3-N/(kgMLSSd),符合除磷脱氮负荷要求； MLSSmin=5269mg/L 近似于 6000mg/L； AV/V=38.6%三40%，符合最佳充水比。该法在所有设计参数中除SVI、ts、td按经验假定外，均依据进水水质由公式推算而得， 不会产生与其他现行方法的矛盾。同时在推求池容过程中确定了 SBR池的几何尺寸，这是 其他方法所不及的。