序批式活性污泥法（SBR）計算機輔助設計

從目前的污水好氧生物處理的研究、應用及發(fā)展趨勢來(lái)看，序批式活性污泥法能稱(chēng)得上是一種簡(jiǎn)易、快速且低耗的污水處理工藝，非常適用于水質(zhì)水量變化大的中小城鎮的生活污水處理，以及易生物降解的工業(yè)廢水處理。因此，SBR工藝是一種適合我國國情的處理工藝，具有很大的發(fā)展潛力和應用前景。

近年來(lái)，計算機輔助設計（CAD）已滲透到水處理專(zhuān)業(yè)，并被專(zhuān)業(yè)人員接受和使用。但目前建筑給排水CAD軟件應用廣泛，污水處理工程設計CAD系統則研究較少。SBR藝計算機輔助設計系統的開(kāi)發(fā)，不僅能夠提高設計效率及設計質(zhì)量，也是計算機技術(shù)同污水處理技術(shù)有機結合的積極實(shí)踐，對促進(jìn)當前污水處理工程CAD的進(jìn)一步發(fā)展具有積極的意義。

1 SBR工藝設計計算

SBR工藝設計計算包括SBR反應池容積的確定以及需氧量、污泥量的計算。

SBR工藝設計方法主要分兩大類(lèi)：經(jīng)驗設計法。動(dòng)力學(xué)模式設計法[1]。經(jīng)驗設計法指污泥負荷率法，污泥負荷率是影響曝氣反應時(shí)間的主要參數，污泥負荷率的大小關(guān)系到SBR反應池容積的大小。這種方法在目前的工程設計中應用較廣泛。動(dòng)力學(xué)模式設計法則是根據進(jìn)水、出水和SBR系統的各種參數條件，建立數學(xué)模型后進(jìn)行設計。由于動(dòng)力學(xué)模式設計方法用于工程設計還有待進(jìn)一步研究、優(yōu)化，因此本系統在開(kāi)發(fā)過(guò)程中針對生活污水的處理仍沿用經(jīng)驗設計法。

1.1 參數選取
污泥負荷率與SBR反應池內的混合液污泥濃度是SBR設計與運行的重要參數[2]。

①對生活污水，污泥負荷普遍采用BOD污泥負荷，其參數值為：高負荷運行時(shí)取0.2－0.4kg［BOD5］/（kg［MLSS]·d），低負荷運行時(shí)選用0.03-0.07kg［BOD5］/（kg［MLSS］.d）。
②反應池內的污泥濃度（MLSS）可考慮取值3000-5000mg/L。
③SVI值取90-150mL/g。
④每周期運行時(shí)間一般tr＝4.8－12h。

1.2 設計計算步驟

①確定一個(gè)運行周期內曝氣時(shí)間所占的比例e，根據BOD污泥負荷Ns，計算所需污泥量M；
Ns＝QS0/eXV （1）
M＝XV=QS0/eNs （2）
式中：X——混合液中活性污泥濃度（MLSS），mg/L；
Q——平均日污水量，m3/d;
S0——進(jìn)水基質(zhì)濃度，mg/L；
V——反應池總有效容積，m3。
②根據SVI值和污泥量，計算沉淀時(shí)所需的污泥體積Vm；
Vm=SVI·M （3）
③確定SBR反應池的個(gè)數n，引入每周期運行時(shí)間tR，計算每周期所需處理污水的體積Vw；
V=Q/[n×（24/tr） （4）
④計算SBR反應池單個(gè)池有效容積VO。
VO=VW+Vm/n（m3）（5）

1.3 其他參數的確定

計算出反應池有效容積后，可以確定工藝設計所需的其它數據，如反應池長(cháng)、寬、池深等，同時(shí)根據水質(zhì)水量可以確定需氧量、污泥量等。此外，根據污水性質(zhì)與工藝設計計算結果，還應對處理工藝中配套的構筑物如格柵、沉砂池等作相應的設計計算。計算方法與傳統活性污泥法類(lèi)似。同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

2 SBR工藝計算機輔助設計系統分析與設計

對于水處理專(zhuān)業(yè)的設計者來(lái)講，其適應計算機的能力是有限的。要提高 SBR藝計算機輔助性及系統的適應性，必須在系統的開(kāi)發(fā)設計中充分考慮到設計者的特點(diǎn)，以解決CAD系統適應用戶(hù)需要的問(wèn)題。因此系統必須體現和突出專(zhuān)業(yè)內容，用戶(hù)界面友好，使用方便，符合水處理工程設計者的設計習慣。

2.1 系統分析和設計

本系統是集工程計算、數據管理、圖形生成、打印輸出的功能為一體的工程應用系統。系統的研究與開(kāi)發(fā)完全基于軟件工程的思想。圖1是SBR計算機輔助設計系統的結構形式。

2.2 系統的實(shí)現方法

系統中控制平臺的主要模塊及數據的輸入、輸出、貯存、修改等功能應用了開(kāi)發(fā)工具 Visual Basic5.0；AutoCAD中圖形程序用 AUTOLISP語(yǔ)言編寫(xiě)。采用數據文件共享型接口方式，實(shí)現了不同語(yǔ)言程序模塊之間的參數化傳遞和數據共享，并充分利用各種語(yǔ)言輸人輸出格式的靈活性，從而使系統形成協(xié)調、統一的整體。
AutoCAD作為開(kāi)發(fā)平臺，有效地利用AutoCAD原有的功能，同時(shí)，系統留有與AutoCAD或其他水處理 CAD軟件的接口，可以用AutoCAD R14或其他相關(guān)軟件的功能來(lái)補充和完善工程設計。

2.3 各功能子模塊簡(jiǎn)介

在系統的設計過(guò)程中，將系統按功能劃分為各個(gè)獨立的模塊，當要修改某一模塊時(shí)，只涉及該模塊本身，而不引起其它模塊的變更，可以避免相互間的于擾。各模塊相互獨立又有機的結合，給程序的編制、維護和升級提供了方便。

本系統分3個(gè)模塊。工藝流程模塊和設計計算模塊用 Visual Basic語(yǔ)言實(shí)現，繪圖模塊以R14為開(kāi)發(fā)平臺，充分利用了AutoCAD的二次開(kāi)發(fā)功能。

①工藝流程模塊
在進(jìn)行污水處理工藝設計前，需要了解與工程相關(guān)的設計資料。污水處理工藝流程的選定是一項比較復雜的系統工程，在系統中輸人工程設計中常用的水質(zhì)指標及污水排放標準，根據這些指標，設計者可以作初步的水質(zhì)分析、工藝流程選擇及技術(shù)經(jīng)濟分析。

②設計計算模塊本系統中工藝計算采用經(jīng)驗設計法，工藝流程中除核心部分SBR反應池的計算外，還包括其它配套構筑物的計算。設計人員根據工藝計算界面選擇所需要的構筑物進(jìn)行計算。

設計計算模塊提供必備的資料、數表以及專(zhuān)家經(jīng)驗。在進(jìn)行設計計算時(shí)，設計人員采用人一機交互方式逐一輸人計算所需的數據，數據輸人完成后，按（顯示計算結果）按鈕進(jìn)行計算并保存計算結果。在計算過(guò)程中如果顯示一對話(huà)框提示參數不滿(mǎn)足要求，需重新設置參數，否則，按（取消）按鈕退回工藝計算界面。

③繪圖模塊

通過(guò)計算機輔助繪制專(zhuān)業(yè)圖，是系統的一個(gè)重要環(huán)節。針對SBR工藝專(zhuān)業(yè)繪圖的特點(diǎn)，本系統主要采用DWG形式圖形庫和hP形式圖形庫。在進(jìn)行工程CAD設計之前，要先進(jìn)行繪圖環(huán)境的初始化。進(jìn)行圖形繪制時(shí)，繪圖模塊從計算模塊中獲得所需的數據，在啟動(dòng)進(jìn)人AutoCAD的同時(shí)啟動(dòng)AUTOLISP程序，調用下拉菜單中相應的命令，并按緊接著(zhù)的提示輸人繪圖所需的一些參數及基點(diǎn)坐標，即可繪制出所需的構筑物施工圖。

考慮到工程設計的多樣性、構筑物具體應用中不可缺少的文字說(shuō)明等，圖形繪制完成后，設計人員可以對圖形進(jìn)行必要的修改，實(shí)現自動(dòng)化計算、參數化繪圖的全過(guò)程。
系統流程如圖2所示。來(lái)源：中國環(huán)保頻道