污水处理SBR法.doc

目录
一、废水来源及特点 3
二、水质水量及处理要求 3
三、工艺方案的确定 3
四、工艺流程设计 5
4. 1　 工艺流程图 5
4. 2　 各单元功能说明 5
五、各处理构筑物的设计计算 7
5.1格栅间的设计计算 7
5.1.1 设计说明 7
5.1.2 设计计算 8
5.2沉砂池设计计算 9
5.2.1 设计说明 9
5.2.2 沉砂池设计计算 10
5.3、集水池 11
5.4、SBR反应池 11
5.5、消毒池 14
5.5.1 设计说明 14
5.5.2 设计计算 14
结论 16
参考文献 16

一、废水来源及特点
该污水主要为某小区生活污水，生活污水包括厨房、洗浴、洗衣等废水以及冲厕所等污水，其成分及变化取决于居民的生活状况、水平和习惯。小区污水不同于城市污水(常包括部分工业废水)，属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性好，处理难度小。
小区生活污水的主要污染物是有机物和氮、磷等营养物质，其水质特征稳定但浑浊、色深而且有恶臭，呈微碱性，一般不含有毒物质，含大量的细菌、病菌和寄生虫卵。
在生活污水中，所含固体物质约占总物质量的0.1-0.2%，其中溶解性固体（主要是各种无机盐和可溶性的有机物）约占3/5-2/3，悬浮固体（其中有机成分占4/5），占2/5-1/3，此外，生活废水中还有氮磷等物质。
二、水质水量及处理要求
1.污水水量：30000 m3/d
2.污水处理站进水水质安一般生活污水水质设计，出水水质达到国家规定的一级排放标准。及《污水综合排放标准》(GB8978-96)
3.设计日处理水量
拟定进水水质指标如下
项目
COD mg/L
BOD mg/L
NH3-N mg/L
动植物油mg/L
SS mg/L
进水水质
350-450
180-250
35-40
≤40
200-300

处理后出水水质表
项目
COD mg/L
BOD mg/L
NH3-N mg/L
动植物油mg/L
SS mg/L
出水水质
<60
<20
<15
<10
<20

三、工艺方案的确定
小区污水的处理工艺依据其尾水排放水体的功能不同而异，常用处理方法有化粪池、一级处理、生物二级处理及二级处理后在经消毒回用等。在国外，小区污水的处理基本上是采取二级生化处理、人工湿地或土地处理系统以及亚表层砂滤床处理等方法。其中二级生化处理大多数都采用氧化沟法、生物滤池法；而仍湿地、地表漫流和亚表层砂滤床法近二十年来发展较快，尤其在美国、西欧采用较多。在我国，小区污水处理起步较晚，同时由于对环境保护的意识不强，以及资金所限等方面的原因，导致我国的小区污水处理率非常低，许多地方是迫于环保检查或通过ISO14000环境质量认证而建造的污水处理设施。根据小区废水处理的原则，应选择处理效果稳定、产泥少、节能的处理方法。小区系统中的各类建筑物一般均建有化粪池，所以化粪池应与污水处理方法相结合。由于小区污水处理水量较小，管理水平不高，所以，在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺，以防止因污泥处理不善造成二次污染。目前，常用的工艺流程有：
①污水→格栅→调节池→提升泵→接触氧化池→沉淀池 →出水。
②污水→格栅→调节池→提升泵→曝气池→沉淀池污泥回流　→出水。
③污水→格栅→调节池→提升泵→SBR池或CASS池→出水。
④污水→格栅→调节池→提升泵→混凝沉淀(加药)→过滤→出水(物化方法)。
⑤污水→格栅→调节池→提升泵→接触氧化池→混凝过滤(加药)→出水。
小区污水处理工艺的选择在满足小区污水处理特点的前提下，应结合小区的特点和气候特征，合理选用。但最求投资省、处理效率高、能耗低、占地面积小、环境影响小和能再生利用同时易实现设备化的污水处理工艺，是小区污水处理技术开发和进步的动力，SBR工艺在小区污水处理中的应用正基于以上目的。
SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的，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，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点：
1、 理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
2、 运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
3、 耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。
4、 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
5、 处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
6、 反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
7、 SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
8、 脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
9、 工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
四、工艺流程设计
4. 1　 工艺流程图

格栅
沉砂池
集水池
SBR反应池
消毒池
进水
出水
剩余污泥脱水

4. 2　 各单元功能说明
4. 2. 1　 格栅槽
工厂所排生活污水中的悬浮物具有多、 杂的特点 ,例如袜子、 头发等。设置格栅槽隔除这部分悬浮物 ,否则易堵塞水泵 ,影响处理系统正常运行。
4. 2. 2　 沉砂池
采用平流式曝气沉砂池 ,以去除水中密度较大的无机颗粒 ,此法既能保护机件和管道免受损失 ,又可降低 SBR池的负荷。
曝气沉砂池的优点如下:较普通沉砂池处理效果好 ,可以去除普通沉砂池不能去除的被有机物包覆的砂粒;由于曝气的作用 ,废水中的有机颗粒经常处于悬浮状态 ,砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力 ,砂粒上附着的有机污染物能够去除 ,有利于取得较为纯净的砂粒。从曝气沉砂池中排出的沉砂 ,有机物只占5 %左右 ,一般长期搁置也不腐败。
4. 2. 3　 集水池
集水池用以均化水质。
4. 2. 4　SBR反应池
集水池的水由潜污泵定量打到 SBR 反应池中 ,进行有机物的降解后再排入消毒池进行进一步的处理。SBR 反应池内安装潜水式曝气、 搅拌机 ,它的特点是可单独进行曝气和搅拌 ,气体来源为鼓风机 ,可满足 SBR反应池反应时曝气和待机、 进水时搅拌的要求。因为 SBR反应池内厌氧、 缺氧及好氧状态交替进行 ,所以在去除有机物的同时 ,可以达到除磷脱氮的目的。
SBR(Sequencing Batch Reactor的缩写)即序批式活性污泥法的简称 ,是一种按间歇曝气方式来运行的一种改良的活性污泥法 ,其主要特征是运行上的有序和间歇操作。SBR反应池集均化、 初沉、 生物降解、 沉淀等功能于一体 ,它的操作模式由进水、 反应、 沉淀、 出水和待机等 5 个基本过程组成(见下图) 。从污水流入开始到待机时间结束算作一个周期。下面对其进行简要介绍。

　　进水工序是反应池接纳污水的过程。在污水流入开始SBR反应池工作过程示意之前是前一个周期的排水或待机状态 ,因此反应池内剩有高浓度的活性污泥混合液。这相当于传统活性污泥法中污泥回流的作用 ,此时反应池内的水位最低。在进水过程所确定时间内或者说在到达最高水位之前 ,反应池的排水系统一直是在关闭状态。进水工序进行搅拌可达脱氮的目的。反应工序即当废水注入到预定容积后 ,进行曝气 ,以达到去除 BOD、 硝化、 除磷的目的。沉淀工序相应于传统活性污泥法中的二次沉淀池。停止曝气和搅拌 ,活性污泥颗粒进行重力沉淀和上清液分离。传统活性污泥的二沉池是各种流向的沉降分离 , 而 SBR的沉淀工序是静止沉淀 ,因而有更高的沉淀效率。沉淀出水的同时进行排泥 ,以防沉淀下来的磷在厌氧状态下再度释放。待机工序沉淀之后到下个周期开始的期间称为待机工序。待机工序进行搅拌 ,不仅节省能量 ,同时利于保持污泥的活性。
4. 2. 5　 消毒池
消毒池的作用是杀死 SBR反应池出水中的微生物与细菌。消毒池采用折流式反应槽 ,接触时间为 30 min。消毒药剂采用漂白水。消毒池出水直接排放。
。

五、各处理构筑物的设计计算
5.1格栅间的设计计算
5.1.1 设计说明
（1）、格栅的作用和位置
格栅有一组平行的金属栅条，或筛网制成，安装在污水渠道，泵房等的进口处或污水处理厂的端部。用以截留较大悬浮物或漂浮物，如纤维，碎皮，毛发，木屑等，以便减轻后续处理的处理负荷，并使之正常运行，被截留物质为栅渣。
（2）、格栅的选型及设计参数
1）型式：平面型  倾斜安装机械格栅
2）格栅的栅前流速一般为
3）格栅过栅流速不宜小于，不宜大于
4）山前渠道宽度和渠道中的水深应与入厂污水管规格相适应
5）格栅尺寸B，H参见设备说明书，在本次设计中可采用中间值的方法
（3）、格栅的设计数据
1）污水处理系统前格栅的栅条间隙，应符合下列要求：
2）人工清除   2）机械清除  3）最大间隙
3）如水泵前格栅间隙不大于时，污水处理系统前可不在设置格栅
4）栅渣量与地区特点，格栅的间隙大小，污水水量等因素有关，在无当运行资料时，可采用：
5）格栅间隙      
6）格栅间隙    
（4）机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用
（5）格栅倾角一般采用
（6）通过格栅的水头损失一般采用
（7）栅间必须设置工作台，台面应高出栅渣前最高设计水位，工作台上应有安全冲洗设备
（8）设置格栅装置的构筑物，必须考虑有良好的通风设施
（9）格栅间内应安装调运设备，以便运行格栅及其他设备的检修，栅渣的日常清除。 
5.1.2 设计计算
（1）、设栅前深h=0.4m，过栅流速v=0.9m/s，用中格栅，栅条间隙，格栅倾角=60°查相关资料可知生活污水总变化系数K总=1.4
（2）最大设计流量： m3/s
（3）、栅条间隙数
n== （ 取51）
（3）、栅槽宽度：取栅条宽度s=0.01m
B= =0.01
(4）、进水渠道渐宽部分长度
若进水渠道B=，渐宽部分展开角

栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

(5)、过栅水头损失 因栅条为矩形截面,为矩形断面时，

(6)、栅后槽总长度 取栅前渠道超高
栅前槽高

(7)、格栅总长度

(8)、每日栅渣量
在格栅间隙为25mm情况下，设栅渣量
>
应采用机械清渣

5.2沉砂池设计计算
5.2.1 设计说明

沉砂池的作用是从污水中去除砂子等比重较大的颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。沉砂池可分为平流式、竖流式、曝气式沉砂池三种基本形式。
　沉砂池设计中，必需按照下列原则：
　　（1）城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格)，并按并联运行原则考虑。
　　（2）设计流量应按分期建设考虑：
　　a) 当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
　　b)当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算；
　　c) 合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。
　　（3） 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65吨/立方米，粒径为0.2mm以上的颗粒为主。
　　（4）城市污水的沉砂量可按每10立方米污水沉砂量为30立方米计算，其含水率为60%，容量为1500kg/立方米。
　　（5）贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°排砂管直径应不小于0.3m。
　　（6）沉砂池的超高不宜小于0.3m 。
　　（7）除砂一般宜采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。

5.2.2 沉砂池设计计算
(1)设计流量Qmax=4200 m3/d=0.486 m3/s，设计水力停留时间t=50s，水平流速v=0.25m/s

(2)池子长度L
（3）水流断面面积A
㎡
（4）池子的总宽度B
m 有效水深取=1m
(5)沉砂量V

X——城市污水沉砂量，m3/10^6 m3污水，取X=30 m3/10^6 m3
K——城市污水流量总变化系数，K=1.4
T——沉砂周期，d,取T=2d
(6)每个砂斗所需容积Vo
m3
n——砂斗个数，设沉砂池每个格含含两个沉砂斗，有2个分格，沉砂斗个数为4个
(7)沉砂斗各部分尺寸:
设贮砂口底宽=0.5m;斗壁与水平的倾角为，贮砂斗高=0.5m
沉砂斗上口宽m
（8）沉砂斗容积：

（9）沉砂室高度：
设采用重力排沙，池底坡度i=6%,坡向砂斗，则
m
——两沉砂斗之间的平台长度，m，取=0.2m
(10)池总高度：
H= =0.3+1+0.80=2.1m
——超高，m，取=0.3m
5.3、集水池
设计集水池的有效水深为6m,根据设计规范，集水池的容积应大于污水泵5min的出水量,即:V＞0.347m3/s×5×60=104.1m3,可将其设计为矩形，其尺寸为3m×5m，池高为7m，则池容为105m3。同时为减少滞流和涡流可将集水池的四角设置成内圆角。并应设置相应的冲洗或清泥设施。
5.4、SBR反应池
污水进水量30000m3/d，进水BOD5= 230 mg/L ，水温12～30℃，处理水质BOD5= 20 mg/L
1．参数拟定：
     BOD—污泥负荷：NS=0.15kgBOD5/(kgMLSS.d);
     反应池数：   n=4;
     反应池水深： H=5m;
     主预反应区容积比：9：1
     排出比：    1/m=1/3;
     活性污泥界面以上最小水深：ε=0.5m;
2曝气池运行周期

反应器个数=4，周期时间t=4，每周期处理水量
=2625 m3

每周期分为进水、曝气、沉淀、排水4个阶段。
其中进水时间=1.5h
根据滗水器设备性能，排水时间=0.5h
MLSS取4000mg/l，污泥界面沉降速度：1.33(m/s)
曝气滗水高度=1.7m，安全水深=0.5m，沉淀时间为

曝气时间：=6-1.5-1.7-0.5=2.3h
反应时间：
进水——曝气——沉淀——排水排泥——闲置
1.5h      2.3h      1.7h      0.5 h       0.5h-1 h
3． 反应池容积计算：
a．污泥量计算：
     MLSS =MLVSS/0.75=QSr/0.75Ns=30000*(230-20)/(1000*0.75*0.15)=56000kg
设沉淀后的污泥SVI=150ml/g，污泥的体积则为1.2*SVI* MLSS=10080 m3
b．SBR池反应池容积计算：
SBR池反应池容积 V=Vsi+Vf+Vb
式中  Vsi——代谢反应污泥的容积
Vf——反应池换水容积
Vb——保护容积
     Vf为换水容积  Vf=30000/24*2=2500 m3
     Vs=10080m3单池的污泥容积为：Vsi=10080/4=2520 m3
     则V=Vsi+Vf+Vb=5020+Vb 
c．反应器的尺寸构造如下：
设计反应池为长方形方便运行，一端进水一端出水，SBR池单池的平面面积为50*25 m2，水深5 m，池深5.5 m。
单池的容积为V=50*25*5=6250 m3，推算出保护容积为Vb=1230m3。
总的容积为4*6250=25000 m3
d．反应器的运行水位计算如下：
排水结束时水位：h1=3.0 m
基准水位h2=3.5 m
高峰水位h3=5 m
警报，溢流水位：h4=5+0.5=5.5m
污泥界面：h5= h1-0.5=3 -0.5=2.50m
4．需氧量计算： 
                  R=a’•Q•Sr+b’•V •XV
表3-2生活污水的a’ b’的取值a’：0.42—0.53， b’：0.18—0.11。此设计中a’ =0.5；b’=0.12
R=0. 5*30000*0.21+0.12*30000*0.21/0.12=9450kg/d
Rmax=R•1.4=13230kg /d
  曝气时间以4.5h计，则每小时的需氧量为：
  13671/24*4.5=2481kgO2/h
  每座反应池的需氧量=2481/4=620kg/h
5．鼓风曝气量及设备选型：
        设计算水温30℃，混合液DO浓度为2mg/L。池水深5.5m，微孔曝气头距池底0.8m，则淹没水深为4.7m。根据需氧量、污水温度以及大气压的换算，供氧能力为EA=10%
a.计算曝气池内平均溶解氧饱和度，即

     Pb =1.013*105+9.8*103*4.8=1.48×105Pa
= 19.3%
确定20℃和30℃（计算水温）的氧的饱和度：
         Cs(20)=9.17mg/L;      Cs(30)=7.63mg/L        
根据上述公式Csb(30) =9.09mg/L
Csb(20) =10.95mg/L
标准需氧量 =781kg/l
b．求供气量：
Q=SOR/0.3EA=13016.67m3/h=216.94m3/min
用六台鼓风机，4用2备，则每台鼓风机的供气量为：
每座需气量Q’=Q/4=3254.17m3/h
鼓风机房出来的干管在相临的SBR池边上设置两根分管，两根分管分别设置10根支管，每根支管设置40个曝气器，每池共计400个曝气器，全池1600个曝气器。
5.5、消毒池
5.5.1 设计说明
污水经过一级或二级处理后，水质大大改善，但细菌含量仍须进一步去除，并存在有病原菌的可能，因此，在排放水体前，应进行消毒处理。
5.5.2 设计计算
（1）、接触池容积
1）
消毒池池长L=28m，每格池宽b=4.0m，长宽比L/b=7
接触消毒池总宽B=nb=4×4.0=16.0m
接触消毒池有效水深设计为H1=3m
实际消毒池容积V`为
                        V`=BLH1=28×16.0×3=504m3
满足要求有效停留时间的要求。
（3）、投药方式，搅拌设备造型
根据所投药量宜采用重力投加，挂壁式搅拌设备

结论
本次的设计中，小区生活污水的主要污染物是有机物和氮、磷等营养物质，其水质特征稳定但浑浊、色深而且有恶臭，呈微碱性，一般不含有毒物质，含大量的细菌、病菌和寄生虫卵。针对小区生活污水的特点，以及设计要求和设计条件，我通过阅读大量的相关资料，结合国内现有的水处理工艺及已有的技术水平，认为采用SBR法处理小区生活污水相对经济实用。
从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看，SBR称得上简易、快速、低耗的污水处理工艺。与连续式活性污泥法比较，SBR法具有以下特点：①SBR装置结构简单，运转灵活，操作管理方便。②投资省，运行费用低。Ketchum等人的统计结果表明：采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%。③可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，污泥指数SVI较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩。④SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中，能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷。⑤SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地。⑥运行稳定性好，能承受较大的水质水量冲击。⑦各项运行控制参数都能通过计算机加以控制，易于实现系统优化运行。
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