1 前言

SBR法是通(tong)过时间上的安排，在一个(ge)池子(zi)内完成了进水、反应、沉淀和(he)排水等一系列工艺过程，构(gou)成了一个(ge)周期。这种工艺近年来在我国已广泛应用。但是，这种工艺组合方式多变(bian)，加之应用时间较(jiao)短，尚未(wei)总结出一套完整(zheng)的设计、控制方法，因此制约着SBR法的进一步推广和(he)应用。本文拟在前人研(yan)究的基础上，结合本人在工程设计中的体会，对SBR法的工艺设计方法谈谈个(ge)人的见解。

2 SBR法的特點

序批式活性污泥法是污水生化处理方法中的一种间歇运行的处理工艺。它具(ju)有以下特点：
·工艺简单，占地面积小、设备少、节省投资。由于只(zhi)有一个(ge)反应器，不需二沉池、回流污泥及(ji)其设备，一般情况不设调节池。
·理想的推流过程使(shi)生化反应推力大、处理效率高。
·运行方式灵活，由于反应在同一个(ge)反应器内进行，可以从时间上安排曝气、缺(que)氧和(he)厌氧等不同状(zhuang)态(tai)下工作，实现除磷脱氮的目(mu)的。
·污泥活性高，沉降性能好。
·耐冲击负荷，处理能力强。

3 工作機理

以上三個(ge)階段間歇交(jiao)替(ti)運行，按時間編程自動控製的周期循(xun)環(huan)往(wang)複，始終保持汙泥的活性，充(chong)分利用活性汙泥對有機物質高效吸附、降解等特點，確保處理後(hou)的水質達(da)到最佳(jia)效果(guo)。

3.2 生化處理機理
SBR生化反应过程经历厌氧和(he)好氧阶段，SBR反

应池在非稳(wen)定条件下运行，池内生物相复杂(za)，微生物种类(lei)繁(fan)多，有机物去除率很(hen)高。特别是在运行初期，反应池内氧浓度低，一些兼氧性细菌通(tong)过厌氧消化和(he)不完全氧化，使(shi)污水中部分难以降解的物质转(zhuan)化为易(yi)降解物质。
SBR具(ju)有较(jiao)好的脱氮功能。进水初期，池内残留的游(you)离氧首先(xian)消耗，反硝化菌以污水中的有机碳作为供体，把池内残留的NO－N还原成氮气或(huo)供自身(shen)合成反应需要的有机氮。另一方面，由于进水期活性污泥对高浓度基质的吸附，并(bing)以聚(ju)物形式贮存起来，当反应液中有机物质去除达(da)到部分硝化后(hou)，减少或(huo)停(ting)止向系统供氧，絮凝体形成菌胶团则可将进水期吸附贮存的碳源释(shi)放出来，使(shi)兼性反硝化菌进行反硝化脱氮。在SBR静沉、排水期间，微生物处于内源呼(hu)吸状(zhuang)态(tai)，反硝化菌以内源碳作为供体进行反硝化脱氮。
生物除磷的反应过程同样是在厌氧、好氧条件下进行的，积磷菌处于厌氧状(zhuang)态(tai)，将好氧阶段积聚(ju)的磷，一部分转(zhuan)化为细菌自身(shen)的合成能量，一部分在产酸菌的作用下转(zhuan)化为磷酸盐。在好氧阶段，积磷菌大量的吸收污水的磷，使(shi)污水中的磷转(zhuan)化到污泥中，通(tong)过排泥达(da)到除磷的目(mu)的。

4 工藝設計方法

SBR法是在单一的反应池内进行活性污泥处理工艺，并(bing)使(shi)污水处理的单元操作以时间的形式连续地进行处理的方法。
工序组成有：
進水→曝氣→沉澱→排水
4.1 各工序所需時間的計算
SBR法的一个(ge)运行周期所需的时间就是上述工序所需时间的总和(he)。
各工序所需的时间必须满(man)足下列条件：
T≥T_A＋T_s＋T_D
T_F＝T／N
T_s＋T_D≤T－T_F式中：T－一個(ge)周期的所需時間
T_F－進水時間
T_A－曝氣時間
T_s－沉澱時間
T_D－排水時間
N－每(mei)一个(ge)系列的反应池数量
4.1.1 進水時間T_F
根据每(mei)一系列的反应池数、总进水量、最大变(bian)化系数和(he)反应池的有效容积等因素(su)确定。
4.1.2 曝氣時間T_A
根據MLSS濃度、BOD－SS負荷、排出比、進水BOD濃度來確定。
因為： BOD－SS負荷＝Q_s×C_s／e×C_A×V（kgBOD／kgSS.d）
式中：Q_s－汙水進水量（m³／d）
C_s－進水平均BOD（mg／l）
C_A－反應池內平均MLSS濃度（mg／l）
V－反应池容积（m³）
e－曝气时间比
e＝n＊T^A／24
n－周期数
T_A－1個(ge)周期的曝氣時間
由于
Q_s＝V×1／m×n
1／m－排出比 
则 BOD－SS負荷（LS）＝n×C_s／e×m×C_A（kgBOD／kgSS.d）
将e＝n＊T_A／24代人
T_A＝24×C_s／Ls×m×C_A
4.1.3 沉澱時間T_s
根据活性污泥界面的沉降速度、排出比确定。
活性汙泥界麵的沉降速度和(he)MLSS濃度有關。由經驗公式得出：
当MLSS≤3000mg／l時
V_max＝7.4×104×t×C_A1.7
当MLSS＞3000mg／l時
V_max＝4.6×10⁴×C_A1.26
式中 V_max－活性汙泥界麵的沉降速度（m／h）
t－水温℃
CA－开(kai)始沉降时的MLSS浓度（mg／l）
沉澱時間T_s＝H×（1／m）＋ε／V_max
式中：H－反應池水深（m）
1／m－排出比
ε－活性污泥界面上的最小水深（m）
V_max－活性汙泥界麵的初期沉降速度（m／h）
T_A與汙泥的沉降性能及(ji)反應池的表(biao)麵積有關，由於SBR係統汙泥沉降性能良好（根據運行經驗SVI一般在100mg／l左右），且為靜止沉澱，沉澱時間一般為1－2小時。
4.1.4 排水時間TD
每(mei)一周期的排水時間可根據上清液排水裝置的溢流負荷、排出比確定。通(tong)過增加排水裝置的台(tai)數或(huo)擴大溢流負荷來縮短。反之，減少排水裝置的台(tai)數，需將排水時間延長(chang)。 
排水时间可用下式计算：
T_D＝Q·T_F／q_D式中：q_D為潷水器的排水速度排水時間不宜太(tai)短，否則會擾動泥層，降低出水質量。
4.1.5 排泥時間T_w
排泥時間T_w根據每(mei)周期要排放的剩(sheng)餘(yu)汙泥量及(ji)排泥設備的速度。
排水时间可用下式计算：
T_w＝Q_w／q_w
式中：Q_w－每(mei)周期要排放的剩(sheng)餘(yu)汙泥量
q_w－排泥設備的排放速度
4.2 反應池的設計
SBR工艺的反应池形式有圆形和(he)矩形。
反應池的設計參數主要有：BOD－SS負荷；反應池內的汙泥濃度MLSS；排出比等。
反應池容積 V＝m·q／n×N
式中：V－各反應池的容量
1／m－排出比
n－周期数
N－每(mei)一系列反应池数量
q－每(mei)一系列污水进水量
周期数可由公式算出：
n＝24／（T_A＋T_s十T_D）
4.3 需氧量計算
在SBR工藝中，每(mei)一周期的需氧量可由下式求(qiu)得：
O_D＝0.54×Lr＋0.0033×C_A×T_A＋4.57×N_o－2.86N_D
式中：O_D－需氧量
L_r－BOD去除量
C_A－反應池內的生物量
T_A－曝氣時間
No－硝化量
N_D－脫氮量
根据上式，虽可求(qiu)出需氧量，但在设计中，一般采用：
當高負荷運行時，需氧量為0.5－1.5kgO₂／kgBOD
當低負荷運行時，需氧量為1.5－2.5kgO₂／kgBOD
4.4 曝氣設備
曝氣設備雖然有多種多樣，但在SBR法中，由於在同一反應池進行曝氣、沉澱，所以要求(qiu)曝氣裝置具(ju)備不易(yi)堵塞，既(ji)能供氧又對混合液進行充(chong)分攪(jiao)拌的性能。
4.4.1 微孔曝氣器
从混合状(zhuang)态(tai)分析，微孔曝气器分散的气泡直径小，主要是垂直方向上起混合作用，因此对周围混合液的混合搅(jiao)拌强度低，不能有效地利用反应池内的活性污泥降解有机物。
4.4.2 中粗(cu)氣泡曝氣器
中粗(cu)氣泡曝氣器克服了微孔曝氣器的缺(que)點，並(bing)在混合能力上有所提(ti)高，其氧轉(zhuan)移(yi)效率在6％－12％，是目(mu)前應用較(jiao)多的曝氣器。
4.4.3 自吸式射流曝氣器
自吸式射流曝气器对于小型(xing)工程，安装方便，运行灵活，且因设备可直接设于池内，省去了鼓风、管道(dao)和(he)曝气设备的投资。
4.4.4 噴射式混合攪(jiao)拌曝氣器
噴射式混合攪(jiao)拌曝氣係統能靈活的實現A／O、A²／O等工藝操作，實現去除有機物的同時除磷脫氮。
4.5 潷水器
由於SBR工藝是周期排水，且排水時池中水位是不斷變(bian)化的，為了保證排水時不擾動池中各層清水，且排出的總是上層，同時為了防(fang)止水麵上的浮(fu)渣溢出，排水堰(yan)口始終處於淹(yan)沒流狀(zhuang)態(tai)。因此，SBR工藝要求(qiu)使(shi)用潷水器（浮(fu)動式排水堰(yan)）。
4.6 控製係統
SBR工艺中按照时间程序，需定时进行开(kai)关操作，这些操作均为时间程序控制，无控制回路，非常易(yi)于实现自控。

5 工程設計示例

某製藥廠采用SBR處理係統對全廠生產廢水和(he)生活汙水進行處理。
5.1 設計參數

① 进水水质：进水流量：Q＝2500m³／d
BOD 650mg／l
COD 800mg／l
SS 120mg／l
② 出水水质：BOD≤60mg／l
COD≤100mg／l
SS≤20mg／l
③ 处理工艺流程：
5.2 工藝計算
5.2.1 格柵（計算略）
5.2.2 調節池
用于调节水质、水量。采用水下搅(jiao)拌器搅(jiao)拌，防(fang)止污泥沉淀。
水力停(ting)留時間：6小時
外形尺寸：15×10×5m
有效水深：4.2m
5.2.3 SBR反應池
设计条件：
反應池池數 N＝2
反應池有效水深 H＝6.0m
安全高度ε＝0.5m
排出比1／m＝1／3
MLSS浓度 C_A＝4000mg／l
BOD－SS负荷 L_s＝0.25kgBOD／kgSS·d
①曝气时间T_A：
T_A＝24·C_s／L_s·m·C_A
＝24·650／0.25·3·4000
＝5.2h
②沉淀时间T_s：
T_s＝H·（1／m）＋ε／V_max
当MLSS＜3000mg／1時
V_max＝7.4×10⁴×t×CA1.7
当MLSS＞3000mg／1時
V_max＝4.6×10⁴×t×CA^-1.26
则 Ts＝H·（1／m）＋ε／4.6×10⁴×t×C_A^-1.26
＝5·（1／3）＋0.5／4.6×10⁴×t×4000^-1.26
＝1.7h
③排水时间T_D：
選潷水器的排水速度450m³／h
則排水時間T_D＝1.1小時
④一周期所需要的时间T：
T≥TA＋T_s＋T_D＝5.2＋1.7＋1.1＝8.0h
周期數n＝24／（T_A＋T_s＋T_D） ＝24／8 ＝3
進水時間T_F＝T／N ＝8／2＝4h
⑤反应池容积：
反應池容積V＝m·q／n×N ＝3×2500／3×2 ＝625m³／池 
⑥需氧量：
由於當低負荷運行時，需氧量為1.5－2.5kgO2／kgBOD
此處，以2.0kgO2／kgBOD計算
则 O_D＝2500×650×10↑（－3）×2.0 ＝3250kgO²／d
當周期數n＝3、反應池數量N＝2
則每(mei)一周期需氧量為：O_D＝3250／3＊2＝541.7kgO²／周期·池
曝氣時間前麵計算為5.2小時，
O_D＝541.7／5.2＝104.2kgO²／h
⑦标准需氧量
根據需氧量、汙水溫度以及(ji)大氣壓(ya)的換(huan)算可求(qiu)出標準需氧量SOR。
當混合液水溫200C，混合液的DO濃度為2mg／l，反應池水深為6m時：
SOR＝142.2kgO²／h（計算過程略）
⑧其它
曝气设备、滗水装置、污泥脱水设备等计算略
5.3 技術經濟分析
土建費：65.09萬元
設備費：75.85萬元
其它費用：41.66萬元（安裝、調試、管理、設計等費用）
工程總投資：182.6萬元
單方工程造價：730.4元／m³

6 結束語

SBR工艺，由于有工艺简单、设备少、造价低、运行管理方便等优点，近年来国内一些中小型(xing)污水处理厂已经采用或(huo)正在采用。系统进一步拓(tuo)宽(kuan)了活性物泥法的使(shi)用范(fan)围，特别是在小规模生活污水处理厂、用地紧张的地方或(huo)对已建连续流污水处理厂的改(gai)造等方面有着广泛的应用前景(jing)。