SBR技术的工作原理

SBR技术的工作原理
SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。

与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。

它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作。

在运行方式和反应过程上有别于传统的活性污泥法，它集进水、厌氧、好氧、沉淀于一池, 无污泥回流系统，以灵活地变换运行方式以适应不同类型废水的处理要求。

SBR 工艺采用间歇运行方式,污水间歇进入处理系统,间歇排出。

一般来说,它的一个运行周期包括5个阶段：
第1 阶段,进水期( Fill)。

污水在该时段内连续进入处理池,直到达到最高运行液位,并且借助于池底泵的搅动,使废水和池中活性污泥充分混合。

此时活性污泥中菌胶团(由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成) 将对废水中的有机物产生吸附作用,COD 和BOD 为最大值。

第2 阶段,反应期(React )。

进水达到设定的液位后,开始曝气,采用推流曝气或完全混合曝气方式,使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气,水中的溶解氧(DO) 达到最大值,COD 不断降低。

第3 阶段,静置期(Settle)。

既不曝气也不搅拌,反应池处于静沉状态,进行高效的泥水分离。

COD 降为最小值,随着水中的溶解氧不断降低,厌氧反应也在进行。

第4 阶段,排水期(Decant)。

上清液由滗水器排出。

第5 阶段,闲置期( Idle )。

性污泥中微生物充分休息,恢复活性,为了保证污泥的活性,防止出现污泥老化现象,还须定期排出剩余污泥,为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖。

三、设计参数
（一）参数选取 (1)污泥负荷率
Ns 取值为0.13kgBOD 5/(kgMLSS ·d) (2)污泥浓度和SVI
污泥浓度采用3000 mgMLSS/L,SVI 取100 (3)反应周期
SBR 周期采用T=6h,反应器一天内周期数n=24/6=4 (4)周期内时间分配 反应池数N=4
进水时间：T/N=6/4=1.5h 反应时间：3.0h 静沉时间：1.0h 排水时间：0.5h (5)周期进水量 Q 0=
24QT N
=
4
246
3000⨯⨯=187.5m 3/s
（二）设计水量水质
设计水量为：Q=3000m 3/d=125m 3/h=0.035m 3/s 设计水质见下表3.9：
表3.9 SBR 反应器进出水水质指
质581
三、设计计算
（一）反应池有效容积
V 1=
00
s
nQ S XN 式中：
n ------------ 反应器一天内周期数 Q 0 ------------ 周期进水量,m 3/s
S 0 ------------ 进水BOD 含量,mg/l X ------------- 污泥浓度,mgMLSS/L N s ------------- 污泥负荷率
V 1=
0.13
3000179187.54⨯⨯⨯
=344.2
（二）反应池最小水量
V min =V 1-Q 0=344.2-187.5=156.7m 3
（三）反应池中污泥体积
x V =SVI ·MLSS ·V 1/106
=100×3000×344.2/106
=103.2 m 3
V min >x V 满足设计要求
（四）校核周期进水量
周期进水量应满足下式： Q 0<(1- MLSS ·MLSS /106) ·V =(1- 100×3000 /106) ×344.2 =240.9m 3
而Q 0=187.5m 3<240.9m 3 故符合设计要求
（五）确定单座反应池的尺寸
SBR 有效水深取5.0m,超高0.5m,则SBR 总高为5.5m,
SBR 的面积为344.2/5=68.84m 2 设SBR 的长︰宽=2︰1
则SBR 的池宽为：6m ；池长为：12.0m. SBR 反应池的最低水位为：
12.0
6.0156.7
⨯=2.18m
SBR 反应池污泥高度为：
12.0
6.0103.2
⨯=1.43m
2.18-1.43=0.75m
可见，SBR 最低水位与污泥位之间的距离为0.6m,大于0.5m 的缓
冲层高度，符合设计要求。

（六）鼓风曝气系统
(1)确定需氧量O 2
由公式：O 2= a ˊ⨯Q(S 0-S e )+ b ˊ⨯x V ⨯V 式中：
a ˊ----------- 微生物对有机污染物氧化分解 过程的需氧率，kg Q ----------- 污水设计流量，m 3/d S 0 ------------ 进水BOD 含量,mg/l
S0 ------------ 出水BOD含量,mg/l
bˊ------------ 微生物通过内源代谢的自身氧化
过程的需氧率，kg
X v ------------ 单位曝气池容积内的挥发性悬浮
固体（MLVSS）量,kg/m3
取aˊ=0.5, bˊ=0.15；出水S e =27mg/L；
Xv=f×X =0.75×3000=2250mg/L =2.25kg/m3；
V=4
V=4×344.2=1376.8m3
1
代入数据可得：
O2=0.5×3000×(179-25)/1000+0.15×2.25×1376.8 =695.7kg O2/d
供氧速率为：
R= O2/24
=695.7/24=29 kgO2/h
(2)供气量的计算
采用SX-1型曝气器，曝气口安装在距池底0.3m高处，淹没深度为4.7m，计算温度取25℃。

该曝气器的性能参数为：
E a=8%，E p=2 kgO2/kWh；
服务面积1～3m2；
供氧能力20～25m 3/h·个； 查表知氧在水中饱和容解度为： C s(20)=9.17mg/L ，C s(25)=8.38mg/L 扩散器出口处绝对压力为：
b P =0P +9.8×103
×H
=1.013×105+9.8×103×4.7
=1.47×105pa
空气离开反应池时氧的百分比为：
21(1)
7921(1)
A t A E O E -=
+-
=
21(10.08)
7921(10.08)
-+-
=19.65%
反应池中容解氧的饱和度为： C sb(25)= C s(25)⎪⎭⎫
⎝⎛+⨯4210
2.026P 2b 5
O =8.38⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+⨯⨯4219.65102.026101.4755
=10.0mg/L C sb(20)= C s(20)⎪⎭⎫
⎝⎛
+⨯4210026.2P 25
b O
=9.17⎪⎭⎫
+ ⎝
⎛⨯⨯4265.1910026.21047.155 =10.9mg/L
取α=0.85,β=0.95,C=2,ρ=1,20℃时，脱氧清水的充氧量为：
R 0=
)
2025()25()
20(024.1][-⨯-C brC a RC sb sb
=
5
024
.1]20.1095.0[85.09
.1086.28⨯-⨯⨯ =43.8 kg O 2/h
供气量为：Gs= R 0/0.3E a =
08
.03.08
.43⨯
=1826m 3/h
=30.43m 3/min
(3)布气系统的计算 反应池的平面面积为：
6.0×12.0×4=288m 2
每个扩散器的服务面积取1.7m 2,则需288/1.7=170个。

取170个扩散器，每个池子需50个。

布气系统设计如下图3.10：
图3.10 SBR 反应器布气系统设计草图
(4)空气管路系统计算
按SBR 的平面图，布置空气管道，在相邻的两个SBR 池的隔墙上设一根干管，共两根干管，在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管。

则每根配气竖管的供气量为：
31826
365.2/5
m h = 本设计每个SBR 池内有50个空气扩散器 则每个空气扩散器的配气量为：
31826
36.52/50
m h = 选择一条从鼓风机房开始的最远最长管路作为计算管路，在空气流量变化处设计计算节点。

空气管道内的空气流速的选定为：
干支管为10～15m/s ；
通向空气扩散器的竖管、小支管为4～5m/s ；
空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量
和相应的流速按《排水工程》下册附录2加以确定。

空气管路的局部阻力损失，根据配件类型按下式 1.2055.5l KD =
式中： 0l ---------- 管道的当量长度，m D ---------- 管径，m
K ---------- 长度换算系数，按管件类型不同
确定
折算成当量长度损失0l ，并计算出管道的计算长度
0l l +(m),
空气管路的沿程阻力损失，根据空气管的管径D(mm)，空气量m 3/min ，计算温度℃和曝气池水深，查《排水工程》下册附录三求
得，得空气管道系统的总压力损失为：
12()h h S +＝96.21×9.8 ＝0.943 kpa
空气扩散器的压力损失为5.0kpa ，则总压力损失为： 0.943＋5.0＝5.943 kpa
为安全起，设计取值为9.8kpa
则空压机所需压力p=(5-0.3) ×9.8×103+9.8×103
=56 kpa
又Gs=37.64m3/min
由此条件可选择罗茨RME-20型鼓风机
转速1170r/min，配套电机功率为75kw
（七）污泥产量计算
选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：
△X=aQSr-bVXv
=0.6×3000×(179-25)/1000-0.075×1376.8×2.25 =44.9kgMLVSS/d。