SBR池

4.7 SBR反应池

4.7.1设计说明

SBR工艺由曝气池（SBR反应器），曝气装置、上清液、排出装置（滗水器）等组成。经过水解酸化处理的废水进入SBR反应池，与反应池内的活性污泥充分接触，经过厌氧、缺氧、好氧等过程，有机物浓度可以大大降低。本设计采用二级SBR工艺，第一级SBR处于高负荷状态下运行，厌氧时间较长。第二级SBR处于负荷、高泥龄状态下运行，好氧时间长。

设计方法有两种：负荷设计法和动力设计法[17]，本工艺采用负荷设计法。 根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点，因而选用SBR法。SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。 其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。

污水连续按顺序进入每个池，SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段，如图4-7-1。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。对于单个的SBR反应器来说,在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活[18]。

进水曝气 进水期 反应期 沉淀期 排水期 闲置期

图4-7-1 SBR工艺操作过程

SBR工艺特点是： (1)工程简单，造价低；

(2)时间上有理想推流式反应器的特性； (3)运行方式灵活，脱N除P效果好； (4)良好的污泥沉降性能；

(5)对进水水质水量波动适应性好； (6) 易于维护管理。 SBR工艺的操作过程如下：

① 进水期

进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。

SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。

曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充水后期曝气）。

② 反应期

在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧—缺氧—好氧的交替过程。

虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的 。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。

③沉淀期

相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。

④排水期

排出活性污泥沉淀后的上清液，回复到处理周期开始的最低水位。反应池底部沉降的活性污泥大部分作为下一个周期的回流污泥使用，过剩污泥做其他处理。另外反应池中剩下的处理水可以用作循环水或稀释水。沉淀排水时间（Ts+D）一般按2～4h设计。现本设计采用排水时间为2h。

⑤闲置期

作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。

4.7.2第一级SBR设计计算 （1）设计参数

设计流量Q=3000m3/d；

BOD-污泥负荷NS=0.4[kgBOD?(kgMLSS?d)-1]； 污泥负荷X=4000(mg/L)；

排除比1/m=1/4，水温20℃；

活性污泥界面以上的最小水深ε=0.5m； 反应器高度H=5m；

需氧量为0.5-1.5[kgO2(kgBOD)-1]； 污泥产量约为1[kgMLSS(kgSS)]； 溶解氧大于2.5mg/L； 反应池个数N=4。

第一级SBR池进出水水质见表4-7-1：

表4-7-1 一级SBR池进出水质表

水质指标 进水水质（mg/L） 出水水质(mg/L) 去除率（%） COD 3207.6 1122.7 65 BOD5 1549 387.3 75 SS 312.1 312.1 - -1

（2）设计计算

1.SBR池运行周期各工序时间 ?曝气时间TA

TA?

24S024?1549??5.8h

NSmX0.4?4?4000式中：NS —BOD-污泥负荷；

X —污泥负荷； 1/m —排除比； S0—BOD5进水浓度。 ?沉淀时间TS

水温20?C时

H(1/m)??5?(1/4)?0.5?1.0h =

1.82Vmax式中：H－有效水深;

TS =

m－排水比;

?－安全高度;

Vmax－沉降速度; ?排水时间TD取1.0h ④反应周期数n的确定

n?

242424???3 （TC在5～16之间，符合要求） TCTA?TS?TD5.8?1.0?1.0式中：TA—曝气时间；

TD—排水时间； TS—沉淀时间。

则一个周期的时间TC=8h，符合要求。 ⑤进水时间TF

TF?TC8??2.0h（在1～4之间，符合要求） N4

式中：N—反应池个数。

2.SBR反应池的容积 m4V??Q??3000?1000m3，

nN4?3式中：Q—废水流量；

1/m—排除比； n—反应周期数； N—反应池个数。

水流变化系数γ=1.8，则 ?Q??11.8?1???0.2 Vm4式中：ΔQ——超出反应器高度的污水进水量；

1/m——排除比。

则反应器修正后的容积V为:

?QV`?V(1?)?1000?(1?0.2)?1200m3

V式中：ΔQ——超出反应器高度的污水进水量；

V——反应器容积。

水深H设为5m，则池的面积A=240m2，设计为长方形，取长L=20m，宽B=12m。 3.SBR池水位控制

排水终了时水位：h1?3?正常水位：h2?3?14?1??1.9m； 1.241?2.5m； 1.2峰值水位：h3?5.0m；

污泥界面：hs?h1???1.9?0.5?1.4m。

4.需氧量及曝气系统 ? 需氧量计算

O2=a'?Q?Sr?b?X?V=a'?Q?Sr?b'(Q?SrNs) 式中:a?—微生物代谢有机物需氧率，kg/kg； b?—微生物自氧需氧率，l/d；

Sr—去除的BOD5(kg/m3) Sr=S0?Sr。

经查有关资料表，取a?=0.50，b?=0.190,需氧量为：

1?3000?1161.7?10?3 R?O2?0.5?3000?1161.7?10?3?0.190?0.4 =3398(kgO2/d)

=141.6(kgO2/h) ?供气量计算

设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度H=4.5m。SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。

查表知20℃，30℃时溶解氧饱和度分别为9.17mg/L、7.63mg/L, 空气扩散器出口处的绝对压力Pb为：

Pb=P0??gh

=1.01?105?9.8?1000?4.5 =1.454?105(Pa)

空气离开曝气池时，氧的百分比为: Ot=

21(1?EA)21(1?8%)?100%??100%?19.6%

79?21(1?EA)79?21(1?8%)曝气池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算）

PbOt?) Csb(30)?Cs?(2.066?105421.263?10519.6?) ?7.63?(2.066?10542 ?8.4(mg/L)

水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：

Csb(20)=1.17?9.17=10.73(mg/L)

水温20℃时脱氧清水充氧量为：

R0?R?Csb(20)?[????Csb(T)?Cj]?1.024T?20

式中: ?——污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.78～0.99)； ?——污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.9～0.97)； Cj——混合液溶解氧浓度，取C=4.0最小为2； ?——气压修正系数,且?=

P=1。 P标 曝气池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0，则计算得： R0?R?10.73 (30?20)0.8?(0.9?1.0?10.73?2.0)?1.024 =1.38O2=1.38?141.6=195kgO2/h) SBR反应池供气量Gs为: GS?R0195??8125(m3/h)?135.4(m3/min)

0.3?EA0.3?0.08 每立方污水供气量为:

GS8125??65(m3空气/m3污水) VF1253000?1.0,(m3/h) 24 式中:VF—反应池进水容积VF? 去除每千克BOD5的供气量为: Rb?Gs8125??56(m3空气/kgBOD5) VF?Sr125?1.16 式中：Sr——去除的BOD5(kg/m3) 去除每千克BOD5的供氧量为: Gb?R0195??1.34(kgO2/BOD5) VF?Sr125?1.165.排泥量及排泥系统设计

SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成[10]。

?SBR生物代谢产泥量为：

???a?Q?Sr?b?Xr?V

?a?Q?Sr?b?Q?SrNs ?(a?b)Q?SrNs

式中:a——微生物代谢增系数，kgVSS/kgBOD; b——微生物自身氧化率，l/d。

根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,则有：

0.05)?3000?1.16?2000(kg/d) ???(0.7?0.4假定排泥含水率为98%，则排泥量为 Qs???20003??100m/d 3?(1?P)1?10?0.02考虑一定安全系数K=1.3，则每天排泥量为130m3/d。 ?排泥系统

剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井。 6.滗水器

现在的SBR工艺一般都采用滗水器（见图4-7-1）排水。滗水器排水过程中能随水位的下降而下降，使排出的上清液始终是上层清液。为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度[11]。

图4-7-1 旋转式滗水器示意图

目前SBR使用的滗水器主要有旋转式滗水器，套筒式滗水器和虹吸式滗水器

三种。本工艺采用旋转式滗水器。旋转式滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛，适合大型污水处理厂使用。

本设计采用江苏格立环保公司的XB系列滗水器，XB是排出SBR反应池中的上清液的专用设备，旋转式滗水器通过电动推杆的驱动，滗水堰槽绕排水管转动，实现滗水器连续排水。主要特点是：a.设有推杆过扭矩装置，保证设备具有较大的安全性;b.适应不同水质水量要求；c.行程控制全部置于防护罩内，不受风雨的侵蚀；d.设备构造简便，易于检修和维护。参数选型见表4-7-1,本设计选择XB1000型。

4-7-1 规格型号及技术参数

型 号 滗水堰长（m） 滗水深度（m） 电机功率（kw） 1.1kw XB800 ≤8 XB900 ≤9 XB1000 ≤10 ≤2.5m 1.1～1.5kw XB1200 ≤11 XB1400 ≤12

4.7.3第二级SBR设计计算 （1）设计计算

主要的设计参数与方法与第一级SBR池设计参数类似，其中：污泥负荷X=4000(mg/L)、反应池个数N=4、第二级SBR池进出水水质见表4-7-2：

表4-7-2 二级SBR池进出水质表

水质指标 进水水质（mg/L） 出水水质(mg/L) 去除率（%）

（2）设计计算

1.SBR池运行周期各工序时间 ?曝气时间TA

COD 1122.7 247 BOD5 387.3 58.1 SS 312.1 312.1 - 78 85 TA?

24S024?387.3??4.0h

NSmX0.2?4?3000 式中：NS —BOD-污泥负荷；

X —污泥负荷； 1/m —排除比； S0—BOD5进水浓度。 ?沉淀时间TS

水温20?C时

H(1/m)??5?(1/4)?0.5?1.0h =

1.82Vmax 式中：H－有效水深;

TS =

m－排水比; ?－安全高度;

Vmax－沉降速度; ?排水时间TD取1.0h ④反应周期数n的确定

n?

242424???4 （TC在5～16之间，符合要求） TCTA?TS?TD4.0?1.0?1.0式中：TA—曝气时间；

TD—排水时间； TS—沉淀时间。

则一个周期的时间TC=6.0h，符合要求。 ⑤进水时间TF

TF?TC6??1.5h（在1～4之间，符合要求） N4

式中：N—反应池个数。

2.SBR反应池的容积 m4V??Q??3000?750m3，

nN4?4式中：Q—废水流量；

1/m—排除比； n—反应周期数； N—反应池个数。

水流变化系数γ=1.8，则 ?Q??11.8?1???0.2 Vm4式中：ΔQ—超出反应器高度的污水进水量；

1/m—排除比。

则反应器修正后的容积V为:

?QV`?V(1?)?750?(1?0.2)?900m3

V式中：ΔQ——超出反应器高度的污水进水量；

V——反应器容积。

水深H设为5m，则池的面积A=180m2，设计为长方形，取长L=18m，宽B=10m。 3.SBR池水位控制

排水终了时水位：h1?3?正常水位：h2?3?14?1??1.9m； 1.241?2.5m； 1.2峰值水位：h3?5.0m；

污泥界面：hs?h1???1.9?0.5?1.4m。 4.需氧量及曝气系统 ? 需氧量计算

O2=a'?Q?Sr?b?X?V=a'?Q?Sr?b'(Q?SrNs) 式中:a?—微生物代谢有机物需氧率，kg/kg b?—微生物自氧需氧率，l/d

Sr—去除的BOD5(kg/m3) Sr=S0?Sr

经查有关资料表，取a?=0.50，b?=0.190,需氧量为：

1?3000?329.2?10?3 R?O2?0.5?3000?329.2?10?3?0.190?0.4 =963(kgO2/d)

=40(kgO2/h) ?供气量计算

设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度H=4.5m。SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。

查表知20℃，30℃时溶解氧饱和度分别为9.17mg/L、7.63mg/L, 空气扩散器出口处的绝对压力Pb为：

Pb=PO??gh

=1.01?105?9.8?1000?4.5 =1.454?105(Pa)

空气离开曝气池时，氧的百分比为: Ot=

21(1?EA)21(1?8%)?100%??100%?19.6%

79?21(1?EA)79?21(1?8%)

曝气池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算）

PbOt?) Csb(30)?Cs?(2.066?105421.263?10519.6 ?7.63?(?)

2.066?10542 ?8.4(mg/L)

水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：

Csb(20)=1.17?9.17=10.73(mg/L)

水温20℃时脱氧清水充氧量为： R0?R?Csb(20)?[????Csb(T)?Cj]?1.024T?20

式中: ?——污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.78～0.99)； ?——污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.9～0.97)； Cj——混合液溶解氧浓度，取C=4.0 最小为2； ?——气压修正系数，?=

P=1。 P标 曝气池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0，则计算得： R0?R?10.73

0.8?(0.9?1.0?10.73?2.0)?1.024(30?20) =1.38O2=1.38?40=55.2kgO2/h) SBR反应池供气量Gs为: GS?R055.2??2300(m3/h)?38.3(m3/min)

0.3?EA0.3?0.08 每立方污水供气量为:

GS2300??18.4(m3空气/m3污水) VF1253000?1.0,(m3/h) 24 式中:VF—反应池进水容积,VF? 去除每千克BOD5的供气量为:

Rb?Gs2300??15.9(m3空气/kgBOD5) VF?Sr125?1.16 式中：Sr——去除的BOD5(kg/m3) 去除每千克BOD5的供氧量为: Gb?R055.2??0.38(kgO2/BOD5) VF?Sr125?1.16 5.排泥量及排泥系统设计

SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成

[10]

。

?SBR生物代谢产泥量为： ???a?Q?Sr?b?Xr?V

?a?Q?Sr?b?Q?SrNs ?(a?b)Q?SrNs

式中:a——微生物代谢增系数，kgVSS/kgBOD; b——微生物自身氧化率，l/d。

根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,则有：

0.05)?3000?0.3292?567.9(kg/d) ???(0.7?0.4假定排泥含水率为98%，则排泥量为 Qs???567.93??28.4m/d 3?(1?P)1?10?0.02考虑一定安全系数K=1.3，则每天排泥量为37m3/d。 ?排泥系统

剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井。 6.滗水器

第二级SBR反应池选择XB1000型滗水器。 4.7.4鼓风机房

鼓风机房要给SBR池供气，是保证曝气系统正常工作的关键设施，根据需要的压力及空气量决定鼓风机的选型。 （1）鼓风机所需提供压力

空气管道的沿程阻力损失h1与局部阻力h2损失之和：

h?h1?h2?4.5KPa

空气扩散装置安装深度的的阻力： h3??gh?1.0?103?9.8?4.8?47KPa 空气扩散装置的阻力： h4?2.5KPa

鼓风机所需要增加的压力为： H?h?h3?h4?54KPa （2）曝气量

G?G1?G2?135.4?38.3?173.7m3/min （3）鼓风机选型

本设计选用三台（二用一备）L73WDA（DN350）型罗茨鼓风机，具体参数见表4-7-3：

表4-7-3 罗茨鼓风机参数

风机型号 转数 升压 流量 3轴功率 Kw 122 配套电机 型号 Y315M-6 功率Kw 132 整机重量 Kg 3420 r/min KPa m/min L73WDA（DN350） （4）鼓风机房

980 58.8 90.5 设计鼓风机房尺寸为：L?B?H=12m×7m×5m

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qmvg.html