SBR反应池容积计算方法

1、SBF 反应池容积计算方法及评价SBF 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 改进型的诸多反应池(如 ICEAS CASS MSBF 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 也容：容积负荷法V=nQ0C0Nv(1)Vmin=SVMLS?7106V污泥负荷法Vmin=nQG SVI/ Ns (2)V=Vmin+Q0曝气时间内负荷法鉴于 SBF 法属间歇曝气，一个周期内有效曝气时间为

2、 ta，则一日内总曝气 时间为 nta,以此建立如下计算式：容积负荷法V=nQCotc /Nv - ta(3)污泥负荷法V=24QC/nta MLSSNS(4)动力学设计法由于 SBR 勺运行操作方式不同，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(G-Ce)tf/MLSS- Ns - ta(5)非限制曝气 V=nQ(C-Ce)tf/MLSS- Ns(ta+tf)(6)半限制曝气 V=nQ(GCe)tf/LSS - Ns(ta+tf -tO)(7)但在实际应用中发现上述方法存有以下问题：1对负荷参数的选用依据不足，提

3、供选用参数的范围过大例如文献推荐Nv=(m3- d)等,而未考虑水温、进水水质、污泥龄、活性污泥量以及SBR 池几何尺寸等要素对负荷及池容的影响；2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；3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；4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 SBF 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应 于实际各个阶段的反应过程， 将有

4、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 SBF 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2.总污泥量综合设计法SBR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，两者之

5、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=naQCo-Cr)tT-S(8)Vmin=AHmi 庠 TS- SVI - 10-3(9)FLin= Hmax-AH(10)V=Vmi n+AV(11)式中 TS 单个 SBR 池内干污泥总量，kgtT - S总污泥龄，dA SBF 池几何平面积，mHmax Hmin-分别为曝气时最高水位和沉淀终了时最低水位，mAH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 值为：C=C-ZCe(1 -ek1t)(12)式中 Cse

6、 出水中悬浮物浓度，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-(Ns-(15-T)(13)B=+(1+TS/BOD5)Ns -(15-T)(14)Ns=1/a-tT-S(15)式中 a产泥系数，即单位 BOD 所产生的剩余污泥量，kgMLSS/kgBQD 其值为：a=(TS0/BOD5+1)XX(T-15)1/tT-S+X(T-15)(16)式中 TS BOD 分别为进水中悬浮固体浓度及 BOD 浓度，kg/m3T污水水温，C由式(9)计算之 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

7、法中所推算的Vmi n。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 Hbo 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：vs(ts+td- 10/60)=AH+H(17)Vs=650/MLSSax SVI(18)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)=AV/A+Hb(19)式中vs污泥沉降速度，m/hMLSSmax当水深为 Hmax 时的 MLSS kg/m

8、3ts、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，TsAV 均为已知，Hma 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AH,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 Vmi n 和反应池容。3 工程算例设计基本条件某城镇平均污水处理量为 10000riT/d，进、出水质见表 1。表 1 设计进、出水质项目 CODCr(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) NH-N(mg/L)NO-N(mg/L) TP(mg/L)水温(C)pH进水 380200200400

9、415出 水6020205569SBR 也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 SBF 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 k2=，计算结果见 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3Nv:kgBOD/(md):Nv:kgBOD/(kgMLSS dSVI(mL/g)90150(120)(120)120MLSSa(mg/L)3000(3235)(3235)3235a:kgMLSS/(kgBOBd):t$(d)15

10、Ts(kg)(12571)(12571)12571Z(%)ta(h)ts+td(h)+A(m2)47643819841798925AH(m)Vmi n(m3)5405883234293123863V(m)200018388333755038863AV(m)14601250509946191500HRT(h)注：一法至四法依次指：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；2前四种方法中参数 AAH值系由 V 及 Hmax 反推而得，列出目的是为便于 比较；3一法和二法中 Ns、Nv、SVI 值系直接引用相应参考文献中采用的数据，其 他方法中凡带()者

11、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 也容设计的各种方法作综合评价如下：1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 MLSSma 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， 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。2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

12、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。3总污泥量综合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、;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。4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