摘要：從SBR反應(yīng)池的反方法功能出發(fā)，通過對現(xiàn)行SBR反應(yīng)池容積的應(yīng)池各類計(jì)算方法比較和合理性分析，提出了總污泥量綜合設(shè)計(jì)法，容積并以工程算例結(jié)果鑒別各類方法的計(jì)算及評適用性，供設(shè)計(jì)借鑒。反方法

關(guān)鍵詞：SBR池容積 污泥負(fù)荷 污泥齡 干污泥總量 沉降距離

　　SBR反應(yīng)池池容計(jì)算系指傳統(tǒng)的應(yīng)池序批式活性污泥反應(yīng)池，而不包括其他SBR改進(jìn)型的容積諸多反應(yīng)池(如ICEAS、CASS、計(jì)算及評MSBR等)池容的反方法計(jì)算。
　　現(xiàn)針對存在的應(yīng)池問題提出一套以總污泥量為主要參數(shù)的綜合設(shè)計(jì)方法，供設(shè)計(jì)者參考。容積

1 現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法

1.1 負(fù)荷法
　　該法與連續(xù)式曝氣池容的計(jì)算及評設(shè)計(jì)相仿。已知SBR反應(yīng)池的反方法容積負(fù)荷或污泥負(fù)荷、進(jìn)水量及進(jìn)水中BOD₅濃度，應(yīng)池即可由下式迅速求得SBR池容：
　　容積負(fù)荷法　　V=nQ₀C₀／Nv　　　　　　　(1)
　　　　　　　　　V_min=［SVI·MLSS／10⁶]·V
　　污泥負(fù)荷法 　 Vmin=nQ₀C₀·SVI／Ns　　　(2)
　　　　　　　　　V=Vmin+Q₀
1.2 曝氣時(shí)間內(nèi)負(fù)荷法
　　鑒于SBR法屬間歇曝氣，容積一個(gè)周期內(nèi)有效曝氣時(shí)間為ta，則一日內(nèi)總曝氣時(shí)間為nta，以此建立如下計(jì)算式：
　　容積負(fù)荷法 　V=nQ₀C₀tc／Nv·ta　　　　(3)
　　污泥負(fù)荷法　 V=24QC₀／nt_a·MLSS·N_S　　　(4)
1.3 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)法
　　由于SBR的運(yùn)行操作方式不同，其有效容積的計(jì)算也不盡相同。根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理演算(過程略)，SBR反應(yīng)池容計(jì)算公式可分為下列三種情況：
　　限制曝氣　 V=NQ(C_０-Ce)t_f／[MLSS·Ns·ta]　　　　 (5)
　　非限制曝氣　V=nQ(C_０-Ce)t_f／[MLSS·Ns(ta+tf)]　　　(6)
　　半限制曝氣　V=nQ(C₀-Ce)t_f／[LSS·Ns(ta+tf-t0)]　　(7)
　　但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)上述方法存有以下問題：
　　① 對負(fù)荷參數(shù)的選用依據(jù)不足，提供選用參數(shù)的范圍過大［例如文獻(xiàn)推薦Nv=0.1～1.3kgBOD₅/(m³·d)等］，而未考慮水溫、進(jìn)水水質(zhì)、污泥齡、活性污泥量以及SBR池幾何尺寸等要素對負(fù)荷及池容的影響；
　　② 負(fù)荷法將連續(xù)式曝氣池容計(jì)算方法移用于具有二沉池功能的SBR池容計(jì)算，存有理論上的差異，使所得結(jié)果偏小；
　　③ 在計(jì)算公式中均出現(xiàn)了SVI、MLSS、Nv、Ns等敏感的變化參數(shù)，難于全部同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假定，忽略了底物的明顯影響，并將導(dǎo)致各參數(shù)間不一致甚至矛盾的現(xiàn)象；
　　④ 曝氣時(shí)間內(nèi)負(fù)荷法與動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)法中試圖引入有效曝氣時(shí)間ta對SBR池容所產(chǎn)生的影響，但因其由動(dòng)力學(xué)原理演算而得，假定的邊界條件不完全適應(yīng)于實(shí)際各個(gè)階段的反應(yīng)過程，將有機(jī)碳的去除僅限制在好氧階段的曝氣作用，而忽略了其他非曝氣階段對有機(jī)碳去除的影響，使得在同一負(fù)荷條件下所得SBR池容驚人地偏大。
　　上述問題的存在不僅不利于SBR法對污水的有效處理，而且進(jìn)行多方案比較時(shí)也不可能全面反映SBR法的工程量，會得出投資偏高或偏低的結(jié)果。
　　針對以上問題，提出了一套以總污泥量為主要參數(shù)的SBR池容綜合設(shè)計(jì)方法。

2 總污泥量綜合設(shè)計(jì)法

　　該法是以提供SBR反應(yīng)池一定的活性污泥量為前提，并滿足適合的SVI條件，保證在沉降階段歷時(shí)和排水階段歷時(shí)內(nèi)的沉降距離和沉淀面積，據(jù)此推算出最低水深下的最小污泥沉降所需的體積，然后根據(jù)最大周期進(jìn)水量求算貯水容積，兩者之和即為所求SBR池容。并由此驗(yàn)算曝氣時(shí)間內(nèi)的活性污泥濃度及最低水深下的污泥濃度，以判別計(jì)算結(jié)果的合理性。其計(jì)算公式為：
　　　　TS=naQ₀(C₀-Cr)t_T·S　　　　　(8)
　　　　Vmin=AHmin≥TS·SVI·10_-3　 　(9)
　　　　H_min=Hmax-ΔH　　　　　(10)
　　　　V=Vmin+ΔV　　　　　　　　(11)
　　式中TS——單個(gè)SBR池內(nèi)干污泥總量，kg
　　　　　tT·S——總污泥齡，d
　　　　　A——SBR池幾何平面積，m²
　　　　Hmax、Hmin——分別為曝氣時(shí)最高水位和沉淀終了時(shí)最低水位，m
　　　　　ΔH——最高水位與最低水位差，m
　　　　Cr——出水BOD₅濃度與出水懸浮物濃度中溶解性BOD₅濃度之差。其值為：
　　　　C_r=C_e-Z·C_se·1.42(1-e^k₁^t)　　　　(12)
　　式中Cse——出水中懸浮物濃度，kg/m³
　　　　k1——耗氧速率，d^-1
　　　　t——BOD實(shí)驗(yàn)時(shí)間，d
　　　　Z——活性污泥中異養(yǎng)菌所占比例，其值為：
　　　　Z=B-（B²-8.33Ｎs·1.072^(15-T)）^0.5　　　(13)
　　　　B=0.555+4.167(1+TS₀/BOD₅)Ns·1.072^(15-T)　　(14)
　　　　　Ns=1/a·tT·S　　　　(15)
　　式中a——產(chǎn)泥系數(shù)，即單位BOD₅所產(chǎn)生的剩余污泥量，kgMLSS/kgBOD₅，其值為：
　　　　a=0.6(TS0/BOD5+1)-0.6×0.072×1.072^(T-15)1/［tT·S+0.08×1.072^(T-15)　　(16)
　　式中TS、BOD₅——分別為進(jìn)水中懸浮固體濃度及BOD₅濃度，kg/m³
　　　　T——污水水溫，℃
　　由式(9)計(jì)算之Vmin系為同時(shí)滿足活性污泥沉降幾何面積以及既定沉淀歷時(shí)條件下的沉降距離，此值將大于現(xiàn)行方法中所推算的Vmin。
　　必須指出的是，實(shí)際的污泥沉降距離應(yīng)考慮排水歷時(shí)內(nèi)的沉降作用，該作用距離稱之為保護(hù)高度Hb。同時(shí)，SBR池內(nèi)混合液從完全動(dòng)態(tài)混合變?yōu)殪o止沉淀的初始5～10min內(nèi)污泥 仍處于紊動(dòng)狀態(tài)，之后才逐漸變?yōu)閴嚎s沉降直至排水歷時(shí)結(jié)束。它們之間的關(guān)系可由下式表示：
　v_s(t_s+td-10/60)=ΔH+H_b　　　　(17)
　v_s=650/MLSS_max·SVI　　　　　(18)
　　由式(18)代入式(17)并作相應(yīng)變換改寫為：
　　［650·A·Hmax／TS·SVI］(ts+td-10/60)=ΔＶ/Ａ+Hb　　　　　(19)
　　式中 vs——污泥沉降速度，m/h
　　　　MLSSmax——當(dāng)水深為Hmax時(shí)的MLSS，kg/m³
　　　　　ts、td——分別為污泥沉淀歷時(shí)和排水歷時(shí)，h
　　式(19)中SVI、Hb、ts、td均可據(jù)經(jīng)驗(yàn)假定，Ts、ΔV均為已知，Hmax可依據(jù)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓或曝氣機(jī)有效水深設(shè)置，A為可求，同時(shí)求得ΔH，使其在許可的排水變幅范圍內(nèi)保證允許的保護(hù)高度。因而，由式(10)、(11)可分別求得Hmin、Vmin和反應(yīng)池容。

3 工程算例 

3.1 設(shè)計(jì)基本條件
　　某城鎮(zhèn)平均污水處理量為10000m³/d，進(jìn)、出水質(zhì)見表1。

3.2 　SBR池容計(jì)算
　　按前述設(shè)計(jì)方法及推薦采用的參數(shù)，以及提出的總污泥量綜合計(jì)算法和相應(yīng)的參數(shù)推求公式，依表1的要求進(jìn)行SBR池容計(jì)算。為便于結(jié)果比較，該工程設(shè)SBR池2座，交替分批進(jìn)水，周期長6h，Hmax=4.2m，變化系數(shù)k₂=1.2，計(jì)算結(jié)果見表2。