序批式活性污泥法(SBR)计算机辅助设计

序批式活性污泥法（SBR）计算机辅助设计

从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看，序批式活性污泥法能称得上是一种简易、快速且低耗的污水处理工艺，非常适用于水质水量变化大的中小城镇的生活污水处理，以及易生物降解的工业废水处理。因此，SBR工艺是一种适合我国国情的处理工艺，具有很大的发展潜力和应用前景。

近年来，计算机辅助设计（CAD）已渗透到水处理专业，并被专业人员接受和使用。但目前建筑给排水CAD软件应用广泛，污水处理工程设计CAD系统则研究较少。SBR艺计算机辅助设计系统的开发，不仅能够提高设计效率及设计质量，也是计算机技术同污水处理技术有机结合的积极实践，对促进当前污水处理工程CAD的进一步发展具有积极的意义。

1 SBR工艺设计计算

SBR工艺设计计算包括SBR反应池容积的确定以及需氧量、污泥量的计算。

SBR工艺设计方法主要分两大类：经验设计法。动力学模式设计法[1]。经验设计法指污泥负荷率法，污泥负荷率是影响曝气反应时间的主要参数，污泥负荷率的大小关系到SBR反应池容积的大小。这种方法在目前的工程设计中应用较广泛。动力学模式设计法则是根据进水、出水和SBR系统的各种参数条件，建立数学模型后进行设计。由于动力学模式设计方法用于工程设计还有待进一步研究、优化，因此本系统在开发过程中针对生活污水的处理仍沿用经验设计法。

1.1 参数选取

污泥负荷率与SBR反应池内的混合液污泥浓度是SBR设计与运行的重要参数[2]。

①对生活污水，污泥负荷普遍采用BOD污泥负荷，其参数值为：高负荷运行时取0.2－0.4kg ［BOD5］/（kg［MLSS]·d），低负荷运行时选用0.03-0.07kg［BOD5］/（kg［MLSS］.d）。

②反应池内的污泥浓度（MLSS）可考虑取值3000-5000mg/L。

③SVI值取90-150mL/g。

④每周期运行时间一般tr＝4.8－12h。

1.2 设计计算步骤

①确定一个运行周期内曝气时间所占的比例e，根据BOD污泥负荷Ns，计算所需污泥量M；Ns＝QS0/eXV （1）

M＝XV=QS0/eNs （2）

式中：X——混合液中活性污泥浓度（MLSS），mg/L；

Q——平均日污水量，m3/d;

S0——进水基质浓度，mg/L；

V——反应池总有效容积，m3。

②根据SVI值和污泥量，计算沉淀时所需的污泥体积Vm；

Vm=SVI·M （3）

③确定SBR反应池的个数n，引入每周期运行时间tR，计算每周期所需处理污水的体积Vw；V=Q/[n×（24/tr）（4）

④计算SBR反应池单个池有效容积VO。

VO=VW+Vm/n（m3）（5）

1.3 其他参数的确定

计算出反应池有效容积后，可以确定工艺设计所需的其它数据，如反应池长、宽、池深等，同时根据水质水量可以确定需氧量、污泥量等。此外，根据污水性质与工艺设计计算结果，还应对处理工艺中配套的构筑物如格栅、沉砂池等作相应的设计计算。计算方法与传统活性污泥法类似。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

2 SBR工艺计算机辅助设计系统分析与设计

对于水处理专业的设计者来讲，其适应计算机的能力是有限的。要提高 SBR艺计算机辅助性及系统的适应性，必须在系统的开发设计中充分考虑到设计者的特点，以解决CAD系统适应用户需要的问题。因此系统必须体现和突出专业内容，用户界面友好，使用方便，符合水处理工程设计者的设计习惯。

2.1 系统分析和设计

本系统是集工程计算、数据管理、图形生成、打印输出的功能为一体的工程应用系统。系统的研究与开发完全基于软件工程的思想。图1是SBR计算机辅助设计系统的结构形式。

2.2 系统的实现方法

系统中控制平台的主要模块及数据的输入、输出、贮存、修改等功能应用了开发工具 Visual Basic5.0；AutoCAD中图形程序用 AUTOLISP语言编写。采用数据文件共享型接口方式，实现了不同语言程序模块之间的参数化传递和数据共享，并充分利用各种语言输人输出格式的灵活性，从而使系统形成协调、统一的整体。

AutoCAD作为开发平台，有效地利用AutoCAD原有的功能，同时，系统留有与AutoCAD或其他水处理 CAD软件的接口，可以用AutoCAD R14或其他相关软件的功能来补充和完善工程设计。

2.3 各功能子模块简介

在系统的设计过程中，将系统按功能划分为各个独立的模块，当要修改某一模块时，只涉及该模块本身，而不引起其它模块的变更，可以避免相互间的于扰。各模块相互独立又有机的结合，给程序的编制、维护和升级提供了方便。

本系统分3个模块。工艺流程模块和设计计算模块用 Visual Basic语言实现，绘图模块以R14为开发平台，充分利用了AutoCAD的二次开发功能。

①工艺流程模块

在进行污水处理工艺设计前，需要了解与工程相关的设计资料。污水处理工艺流程的选定是一项比较复杂的系统工程，在系统中输人工程设计中常用的水质指标及污水排放标准，根据这些指标，设计者可以作初步的水质分析、工艺流程选择及技术经济分析。

②设计计算模块本系统中工艺计算采用经验设计法，工艺流程中除核心部分SBR反应池的计算外，还包括其它配套构筑物的计算。设计人员根据工艺计算界面选择所需要的构筑物进行计算。

设计计算模块提供必备的资料、数表以及专家经验。在进行设计计算时，设计人员采用人一机交互方式逐一输人计算所需的数据，数据输人完成后，按（显示计算结果）按钮进行计算并保存计算结果。在计算过程中如果显示一对话框提示参数不满足要求，需重新设置参数，否则，按（取消）按钮退回工艺计算界面。

③绘图模块

通过计算机辅助绘制专业图，是系统的一个重要环节。针对SBR工艺专业绘图的特点，本系统主要采用DWG形式图形库和hP形式图形库。在进行工程CAD设计之前，要先进行绘图环境的初始化。进行图形绘制时，绘图模块从计算模块中获得所需的数据，在启动进人AutoCAD 的同时启动AUTOLISP程序，调用下拉菜单中相应的命令，并按紧接着的提示输人绘图所需的一些参数及基点坐标，即可绘制出所需的构筑物施工图。