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活性污泥法(SBR)计算机辅助设计
发布日期:2009/5/11 13:07:52

 

  从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看,序批式活性污泥法能称得上是一种简易、快速且低耗的污水处理工艺,非常适用于水质水量变化大的中小城镇的生活污水处理,以及易生物降解的工业废水处理。因此,SBR工艺是一种适合我国国情的处理工艺,具有很大的发展潜力和应用前景。


  近年来,计算机辅助设计(CAD)已渗透到水处理专业,并被专业人员接受和使用。但目前建筑给排水CAD软件应用广泛,污水处理工程设计CAD系统则研究较少。SBR艺计算机辅助设计系统的开发,不仅能够提高设计效率及设计质量,也是计算机技术同污水处理技术有机结合的积极实践,对促进当前污水处理工程CAD的进一步发展具有积极的意义。


  1 SBR工艺设计计算


  SBR工艺设计计算包括SBR反应池容积的确定以及需氧量、污泥量的计算。


  SBR工艺设计方法主要分两大类:经验设计法。动力学模式设计法[1]。经验设计法指污泥负荷率法,污泥负荷率是影响曝气反应时间的主要参数,污泥负荷率的大小关系到SBR反应池容积的大小。这种方法在目前的工程设计中应用较广泛。动力学模式设计法则是根据进水、出水和SBR系统的各种参数条件,建立数学模型后进行设计。由于动力学模式设计方法用于工程设计还有待进一步研究、优化,因此本系统在开发过程中针对生活污水的处理仍沿用经验设计法。


  1.1 参数选取


  污泥负荷率与SBR反应池内的混合液污泥浓度是SBR设计与运行的重要参数[2]。


  ①对生活污水,污泥负荷普遍采用BOD污泥负荷,其参数值为:高负荷运行时取0.2-0.4kg[BOD5]/(kg[MLSS]·d),低负荷运行时选用0.03-0.07kg[BOD5]/(kg[MLSS].d)。


  ②反应池内的污泥浓度(MLSS)可考虑取值3000-5000mg/L。


  ③SVI值取90-150mL/g。


  ④每周期运行时间一般tr=4.8-12h。


  1.2 设计计算步骤


  ①确定一个运行周期内曝气时间所占的比例e,根据BOD污泥负荷Ns,计算所需污泥量M;


  Ns=QS0/eXV (1)


  M=XV=QS0/eNs (2)


  式中:X——混合液中活性污泥浓度(MLSS),mg/L;


  Q——平均日污水量,m3/d;


  S0——进水基质浓度,mg/L;


  V——反应池总有效容积,m3。


  ②根据SVI值和污泥量,计算沉淀时所需的污泥体积Vm;


  Vm=SVI·M (3)


  ③确定SBR反应池的个数n,引入每周期运行时间tR,计算每周期所需处理污水的体积Vw;


  V=Q/[n×(24/tr) (4)


  ④计算SBR反应池单个池有效容积VO。


  VO=VW+Vm/n(m3)(5)


  1.3 其他参数的确定


  计算出反应池有效容积后,可以确定工艺设计所需的其它数据,如反应池长、宽、池深等,同时根据水质水量可以确定需氧量、污泥量等。此外,根据污水性质与工艺设计计算结果,还应对处理工艺中配套的构筑物如格栅、沉砂池等作相应的设计计算。计算方法与传统活性污泥法类似。


  2 SBR工艺计算机辅助设计系统分析与设计


  对于水处理专业的设计者来讲,其适应计算机的能力是有限的。要提高 SBR艺计算机辅助性及系统的适应性,必须在系统的开发设计中充分考虑到设计者的特点,以解决CAD系统适应用户需要的问题。因此系统必须体现和突出专业内容,用户界面友好,使用方便,符合水处理工程设计者的设计习惯。


  2.1 系统分析和设计


  本系统是集工程计算、数据管理、图形生成、打印输出的功能为一体的工程应用系统。系统的研究与开发完全基于软件工程的思想。图1是SBR计算机辅助设计系统的结构形式。#p#分页标题#e#


  2.2 系统的实现方法


  系统中控制平台的主要模块及数据的输入、输出、贮存、修改等功能应用了开发工具 Visual Basic5.0;AutoCAD中图形程序用 AUTOLISP语言编写。采用数据文件共享型接口方式,实现了不同语言程序模块之间的参数化传递和数据共享,并充分利用各种语言输人输出格式的灵活性,从而使系统形成协调、统一的整体。


  AutoCAD作为开发平台,有效地利用AutoCAD原有的功能,同时,系统留有与AutoCAD或其他水处理 CAD软件的接口,可以用AutoCAD R14或其他相关软件的功能来补充和完善工程设计。


  2.3 各功能子模块简介


  在系统的设计过程中,将系统按功能划分为各个独立的模块,当要修改某一模块时,只涉及该模块本身,而不引起其它模块的变更,可以避免相互间的于扰。各模块相互独立又有机的结合,给程序的编制、维护和升级提供了方便。


  本系统分3个模块。工艺流程模块和设计计算模块用 Visual Basic语言实现,绘图模块以R14为开发平台,充分利用了AutoCAD的二次开发功能。


  ①工艺流程模块


  在进行污水处理工艺设计前,需要了解与工程相关的设计资料。污水处理工艺流程的选定是一项比较复杂的系统工程,在系统中输人工程设计中常用的水质指标及污水排放标准,根据这些指标,设计者可以作初步的水质分析、工艺流程选择及技术经济分析。


  ②设计计算模块本系统中工艺计算采用经验设计法,工艺流程中除核心部分SBR反应池的计算外,还包括其它配套构筑物的计算。设计人员根据工艺计算界面选择所需要的构筑物进行计算。


  设计计算模块提供必备的资料、数表以及专家经验。在进行设计计算时,设计人员采用人一机交互方式逐一输人计算所需的数据,数据输人完成后,按(显示计算结果)按钮进行计算并保存计算结果。在计算过程中如果显示一对话框提示参数不满足要求,需重新设置参数,否则,按(取消)按钮退回工艺计算界面。


  ③绘图模块


  通过计算机辅助绘制专业图,是系统的一个重要环节。针对SBR工艺专业绘图的特点,本系统主要采用DWG形式图形库和hP形式图形库。在进行工程CAD设计之前,要先进行绘图环境的初始化。进行图形绘制时,绘图模块从计算模块中获得所需的数据,在启动进人AutoCAD的同时启动AUTOLISP程序,调用下拉菜单中相应的命令,并按紧接着的提示输人绘图所需的一些参数及基点坐标,即可绘制出所需的构筑物施工图。


  考虑到工程设计的多样性、构筑物具体应用中不可缺少的文字说明等,图形绘制完成后,设计人员可以对图形进行必要的修改,实现自动化计算、参数化绘图的全过程。


  系统流程如图2所示。

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