曹健舞1，漲統2，王坤2，侯瑞琴2
（1.總參工程兵第四設計研究院，北京100850；2.總裝備部工程設計研究院環保中心，北京100028）

　　摘　要：序批式活性污泥法（SBR）是目前國內外應用比較廣泛的污水處理工藝之一。以SBR為研究對象，在現行SBR工藝計算與工程設計的基礎上，將計算機輔助設計技術引入SBR工藝，以生活污水為例，研究開發了SBR工藝計算機輔助設計（CAD）系統。系統利用VB語言和 AutoCAD技術，將工程設計的分析、計算和繪圖集于一體。
　　關鍵詞：SBR；污水處理；計算機輔助設計；系統設計
　　中國分類號：TP311；X703.1
　　文獻標識碼:B
　　文章編號：1009－2455（2002）01－0058－03

概述

　　從目前的污水好氧生物處理的研究、應用及發展趨勢來看，序批式活性污泥法能稱得上是一種簡易、快速且低耗的污水處理工藝，非常適用于水質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，具有很大的發展潛力和應用前景。
　　近年來，計算機輔助設計（CAD）已滲透到水處理專業，并被專業人員接受和使用。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發，不僅能夠提高設計效率及設計質量，也是計算機技術同污水處理技術有機結合的積極實踐，對促進當前污水處理工程CAD的進一步發展具有積極的意義。

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：經驗設計法。動力學模式設計法[1]。經驗設計法指污泥負荷率法，污泥負荷率是影響曝氣反應時間的主要參數，污泥負荷率的大小關系到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。動力學模式設計法則是根據進水、出水和SBR系統的各種參數條件，建立數學模型后進行設計。由于動力學模式設計方法用于工程設計還有待進一步研究、優化，因此本系統在開發過程中針對生活污水的處理仍沿用經驗設計法。
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：高負荷運行時取0.2－0.4kg［BOD5］／（kg［MLSS]·d），低負荷運行時選用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每周期運行時間一般tr＝4.8－12h。
1.2 設計計算步驟
　　①確定一個運行周期內曝氣時間所占的比例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——進水基質濃度，mg／L；
　　　　　V——反應池總有效容積，m³。
　　②根據SVI值和污泥量，計算沉淀時所需的污泥體積Vm；
　　　　Vm=SVI·M （3）
　　③確定SBR反應池的個數n，引入每周期運行時間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、寬、池深等，同時根據水質水量可以確定需氧量、污泥量等。此外，根據污水性質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似。

2 SBR工藝計算機輔助設計系統分析與設計

　　對于水處理專業的設計者來講，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，必須在系統的開發設計中充分考慮到設計者的特點，以解決CAD系統適應用戶需要的問題。因此系統必須體現和突出專業內容，用戶界面友好，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。系統的研究與開發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發工具 Visual Basic5.0；AutoCAD中圖形程序用 AUTOLISP語言編寫。采用數據文件共享型接口方式，實現了不同語言程序模塊之間的參數化傳遞和數據共享，并充分利用各種語言輸人輸出格式的靈活性，從而使系統形成協調、統一的整體。
　　AutoCAD作為開發平臺，有效地利用AutoCAD原有的功能，同時，系統留有與AutoCAD或其他水處理 CAD軟件的接口，可以用AutoCAD R14或其他相關軟件的功能來補充和完善工程設計。
2.3 各功能子模塊簡介
　　在系統的設計過程中，將系統按功能劃分為各個獨立的模塊，當要修改某一模塊時，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個模塊。工藝流程模塊和設計計算模塊用 Visual Basic語言實現，繪圖模塊以R14為開發平臺，充分利用了AutoCAD的二次開發功能。
　　①工藝流程模塊
　　在進行污水處理工藝設計前，需要了解與工程相關的設計資料。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分析、工藝流程選擇及技術經濟分析。
　　②設計計算模塊本系統中工藝計算采用經驗設計法，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行計算。
　　設計計算模塊提供必備的資料、數表以及專家經驗。在進行設計計算時，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）按鈕進行計算并保存計算結果。在計算過程中如果顯示一對話框提示參數不滿足要求，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
　　通過計算機輔助繪制專業圖，是系統的一個重要環節。針對SBR工藝專業繪圖的特點，本系統主要采用DWG形式圖形庫和hP形式圖形庫。在進行工程CAD設計之前，要先進行繪圖環境的初始化。進行圖形繪制時，繪圖模塊從計算模塊中獲得所需的數據，在啟動進人AutoCAD的同時啟動AUTOLISP程序，調用下拉菜單中相應的命令，并按緊接著的提示輸人繪圖所需的一些參數及基點坐標，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明等，圖形繪制完成后，設計人員可以對圖形進行必要的修改，實現自動化計算、參數化繪圖的全過程。
　　系統流程如圖2所示。

參考文獻：

　　[1] 楊琦，等.序批式活性污泥工藝（SBR法）設計與運行控制理論探討[J].給水排水，1996，22（10）
　 ［2］張自杰.環境工程手冊水污染防治卷［M］.北京：高等教育出版社，1996.

　　作者簡介：曹健舞（1975-），女，重慶人，助理工程師，碩士，主要從事給排水工程設計。