SBR 工艺设计与运行控制：HJ 577-2010 参数逐条解读

一、标准定位与工艺定义

HJ 577-2010《序批式活性污泥法污水处理工程技术规范》由原环境保护部于 2010 年 10 月 12 日批准，自 2011 年 1 月 1 日起实施，为首次发布。标准规定了采用序批式活性污泥法（SBR）的污水处理工程在工艺设计、主要工艺设备、检测与控制、施工与验收、运行与维护五个方面的技术要求，适用于城镇污水和工业废水处理工程，可作为环境影响评价、设计、施工、环境保护验收及设施运行管理的技术依据。

按标准 3.1 的术语定义，SBR 是在同一反应池（器）中，按时间顺序由进水、曝气、沉淀、排水和待机五个基本工序组成的活性污泥污水处理方法，主要变形工艺包括循环式活性污泥工艺（CASS 或 CAST）、连续和间歇曝气工艺（DAT-IAT）、交替式内循环活性污泥工艺（AICS）。6.1.2 与 6.1.3 进一步要求：应保证 SBR 反应池兼有时间上的理想推流和空间上的完全混合的特点，并应具有静置沉淀功能和良好的泥水分离效果。这两条是 SBR 与连续流工艺最本质的差别，也是设计评审时首先要确认的工艺前提。

4.1 明确 SBR 法宜用于中、小型城镇污水和工业废水处理工程。4.3 要求充分考虑冬季低温对去除碳源污染物、脱氮和除磷的影响，必要时可采取降低负荷、减少排泥（增长泥龄）、调整厌氧及缺氧时段的水力停留时间、保温或增温等措施。4.4 要求根据可能发生的运行条件设置不同的 SBR 工艺运行方案。

二、进水水质门槛

5.2.3 给出了 SBR 进水的量化条件，设计阶段应先逐项校核，不满足时按 6.2.3 采取前处理：

• 水温宜为 12 ℃～35 ℃、pH 值宜为 6～9、BOD5/CODCr 的值宜不小于 0.3。
• 有去除氨氮要求时，进水总碱度（以 CaCO3 计）/氨氮（NH3-N）的值宜不小于 7.14，不满足时应补充碱度。
• 有脱氮要求时，进水的 BOD5/总氮（TN）值宜不小于 4.0，总碱度（以 CaCO3 计）/氨氮的值宜不小于 3.6，不满足时应补充碳源或碱度。
• 有除磷要求时，进水的 BOD5/总磷（TP）值宜不小于 17；要求同时脱氮除磷时，宜同时满足脱氮与除磷两项要求。

无实测资料时，5.2.1 允许按人均当量折算：生活污水 BOD5 按每人每天 25 g～50 g、悬浮物 40 g～65 g、总氮 5 g～11 g、总磷 0.7 g～1.4 g 计算。

三、去除率设计取值

标准 5.3 表 2 给出去除率设计值（%）。城镇污水经初次沉淀＋SBR：悬浮物 70～90、BOD5 80～95、CODCr 80～90、氨氮 85～95、总氮 60～85、总磷 50～85。工业废水经预处理＋SBR：悬浮物 70～90、BOD5 70～90、CODCr 70～90、氨氮 85～95、总氮 55～85、总磷 50～85。是否设置初次沉淀池应根据水质与 SBR 工艺类型确定。

四、反应池容积与周期时间分配

6.3.2.1 给出反应池有效容积计算式：V = 24·Q′·S0 /（1000·Ls·X·tR）。式中 V 为反应池有效容积（m3），Q′ 为每个周期进水量（m3），S0 为反应池进水五日生化需氧量（mg/L），Ls 为反应池的五日生化需氧量污泥负荷〔kgBOD5/（kgMLSS·d）〕，X 为反应池内混合液悬浮固体平均浓度（kgMLSS/m3），tR 为每个周期反应时间（h）。

6.3.2.2 规定了各工序时间的确定方式：

• 进水时间 tF = t / n，其中 t 为一个运行周期需要的时间（h），n 为每个系列反应池个数。
• 反应时间 tR = 24·m·S0 /（1000·Ls·X），其中 m 为充水比，可参照表 3～表 7 取值。
• 沉淀时间 tS 宜为 1 h。
• 排水时间 tD 宜为 1.0 h～1.5 h。
• 一个周期所需时间 t = tR + tS + tD + tB，其中 tB 为闲置时间（h）。

6.3.2.3 要求 SBR 法的每天周期数宜为整数，如 2、3、4、5、6。6.3.2.4 规定反应池水深宜为 4.0 m～6.0 m，采用矩形池时反应池长宽比宜为 1:1～2:1；6.3.2.5 规定反应池设计超高一般取 0.5 m～1.0 m；6.3.2.6 规定反应池数量不宜少于 2 个，并且均为并联设计。

五、五类目标下的设计参数表取值

6.3.3.1～6.3.3.5 分别给出五张设计参数表。工业废水水质与城镇污水差异较大时，标准明确要求设计参数应通过试验或参照类似工程确定。

5.1 去除碳源污染物（表 3）

• 反应池五日生化需氧量污泥负荷：0.25～0.50 kgBOD5/（kgMLVSS·d），即 0.10～0.25 kgBOD5/（kgMLSS·d）。
• 混合液悬浮固体平均浓度 X：3.0～5.0 kgMLSS/m3；挥发性悬浮固体平均浓度 XV：1.5～3.0 kgMLVSS/m3。
• 污泥产率系数：设初沉池 0.3 kgVSS/kgBOD5，不设初沉池 0.6～1.0 kgVSS/kgBOD5。
• 总水力停留时间 8～20 h；需氧量 1.1～1.8 kgO2/kgBOD5；SVI 70～100 mL/g；充水比 0.40～0.50；BOD5 总处理率 80%～95%。

5.2 去除氨氮（表 4）

• 污泥负荷：0.10～0.30 kgBOD5/（kgMLVSS·d），即 0.07～0.20 kgBOD5/（kgMLSS·d）。
• 混合液悬浮固体平均浓度 3.0～5.0 kgMLSS/m3；污泥产率系数 0.4～0.8（设初沉池）或 0.6～1.0（不设初沉池）kgVSS/kgBOD5。
• 总水力停留时间 10～29 h；需氧量 1.1～2.0 kgO2/kgBOD5；SVI 70～120 mL/g；充水比 0.30～0.40。
• BOD5 总处理率 90%～95%，NH3-N 总处理率 85%～95%。

5.3 生物脱氮（表 5）

• 污泥负荷：0.06～0.20 kgBOD5/（kgMLVSS·d），即 0.04～0.13 kgBOD5/（kgMLSS·d）；总氮负荷率不大于 0.05 kgTN/（kgMLSS·d）。
• 缺氧水力停留时间占反应时间 20%，好氧占 80%；总水力停留时间 15～30 h。
• 需氧量 0.7～1.1 kgO2/kgBOD5；SVI 70～140 mL/g；充水比 0.30～0.35。
• BOD5 总处理率 90%～95%，NH3-N 总处理率 85%～95%，TN 总处理率 60%～85%。

5.4 生物脱氮除磷（表 6）

• 污泥负荷：0.15～0.25 kgBOD5/（kgMLVSS·d），即 0.07～0.15 kgBOD5/（kgMLSS·d）；总氮负荷率不大于 0.06 kgTN/（kgMLSS·d）。
• 厌氧、缺氧、好氧水力停留时间分别占反应时间的 5%～10%、10%～15%、75%～80%；总水力停留时间 20～30 h。
• 污泥回流比（仅适用于 CASS 或 CAST）20%～100%；混合液回流比（仅适用于 CASS 或 CAST）不小于 200%。
• 需氧量 1.5～2.0 kgO2/kgBOD5；SVI 70～140 mL/g；充水比 0.30～0.35。
• BOD5 总处理率 85%～95%，TP 总处理率 50%～75%，TN 总处理率 55%～80%。

5.5 生物除磷（表 7）

• 污泥负荷 0.4～0.7 kgBOD5/（kgMLSS·d）；混合液悬浮固体平均浓度 2.0～4.0 kgMLSS/m3；污泥产率系数 0.4～0.8 kgVSS/kgBOD5。
• 厌氧水力停留时间占反应时间 25%～33%，好氧占 67%～75%；总水力停留时间 3～8 h。
• 需氧量 0.7～1.1 kgO2/kgBOD5；SVI 70～140 mL/g；充水比 0.30～0.40；污泥含磷率 0.03～0.07 kgTP/kgVSS。
• 污泥回流比（仅适用于 CASS 或 CAST）40%～100%；TP 总处理率 75%～85%。

六、供氧系统与标准状态换算

6.3.4.1 给出污水需氧量计算式：O2 = 0.001aQ（S0 − Se）− cΔXv + b〔0.001Q（Nk − Nke）− 0.12ΔXv〕− 0.62b〔0.001Q（Nt − Nke − Noe）− 0.12ΔXv〕。其中 a 为碳的氧当量，含碳物质以 BOD5 计时取 1.47；b 为氧化每公斤氨氮所需氧量，取 4.57 kgO2/kgN；c 为细菌细胞的氧当量，取 1.42；0.12ΔXv 为排出反应池系统的微生物量中的氮含量；0.62 为反硝化回收的氧当量系数。

6.3.4.2 规定标准状态（大气压 101325 Pa、温度 20 ℃）下污水需氧量 OS = K0·O2，K0 = CS /〔α（β·CSW − CO）〕× 1.024^（T−20）。标准给出：标准状态下清水中饱和溶解氧浓度 CS 取 9.17 mg/L；α 为混合液中总传氧系数与清水中总传氧系数之比，一般取 0.80～0.85；β 为混合液的饱和溶解氧值与清水中的饱和溶解氧值之比，一般取 0.90～0.97；CO 为混合液剩余溶解氧，一般取 2 mg/L；T 为设计水温（℃）。

6.3.4.3 规定鼓风曝气时标准状态下的供气量 GS = OS /（0.28·EA），其中 0.28 为标准状态下每立方米空气中的含氧量（kgO2/m3），EA 为曝气设备的氧利用率（%）。EA 必须由曝气器产品标准规定的测试条件确定，不能直接照搬产品样本在深水条件下的数值。

七、主要设备与运行控制

7.1.1 要求 SBR 反应池排水宜采用滗水器，包括旋转式、虹吸式和无动力浮堰虹吸式等，采用旋转式滗水器应符合 HJ/T 277 的规定。7.1.2 给出三项量化指标：滗水器堰口负荷宜为 20 L/（m·s）～35 L/（m·s），最大上清液滗除速率宜取 30 mm/min，滗水时间宜取 1.0 h。6.1.5 与 6.1.6 还要求 SBR 反应池设置固定式事故排水装置（可设在滗水结束时的水位处），并采用有防止浮渣流出设施的滗水器。

曝气设备方面，7.2.4～7.2.8 分别要求单级高速曝气离心鼓风机符合 HJ/T 278、罗茨鼓风机符合 HJ/T 251、微孔曝气器符合 HJ/T 252、机械表面曝气装置符合 HJ/T 247、潜水曝气装置符合 HJ/T 260。7.2.2 规定：恒水位曝气时，鼓风式微孔曝气系统宜选择多池共用鼓风机供气方式或机械表面曝气；变水位曝气时，鼓风式微孔曝气系统宜采用反应池与鼓风机一对一供气方式，或采用潜水式曝气系统。7.3.1 规定混合搅拌功率宜采用 2 W/m3～8 W/m3。

运行控制方面，第 11 章给出可直接写进操作规程的量化点：

• 11.2.4：排水时要求水面匀速下降，下降速度宜小于或等于 30 mm/min。
• 11.2.6.1：鼓风曝气系统曝气开始时应排放管路中的存水，并经常检查自动排水阀的可靠性。
• 11.2.6.2：曝气工序结束时，反应池主反应区溶解氧浓度不宜小于 2 mg/L。
• 11.2.7.2：应经常观察沉淀工序结束时的污泥界面下降距离，污泥界面至最低水面距离不宜小于 500 mm。
• 11.3.6：SBR 反应池内微孔曝气器容易堵塞，应定时检查曝气器堵塞和损坏情况，及时更换破损的曝气器。
• 11.3.7：推流式潜水搅拌机无水工作时间不宜超过 3 min。

八、CASS 与 CAST 变形工艺

6.4.2 规定 CASS 或 CAST 仅要求脱氮时：反应池一般分为二个反应区，一区为缺氧生物选择区、二区为好氧区；缺氧区溶解氧浓度小于 0.5 mg/L；缺氧区有效容积宜占反应池总有效容积的 20%；好氧区混合液回流至缺氧区的回流比应根据试验确定，不宜小于 20%。

6.4.3 规定要求除磷脱氮时：反应池一般分为三个反应区，一区为厌氧生物选择区、二区为缺氧区、三区为好氧区；缺氧区溶解氧浓度小于 0.5 mg/L，其有效容积宜占反应池总有效容积的 20%；厌氧生物选择区溶解氧为 0，其有效容积宜占反应池总有效容积的 5%～10%；好氧区混合液回流至厌氧生物选择区的回流比不宜小于 20%。6.4.6 要求一个系统内反应池的个数不宜少于 2 个。

工程提示：标准对工业废水反复强调「设计参数应通过试验或参照类似工程确定」。因此上述表 3～表 7 的取值只对城镇污水或水质类似城镇污水的工业废水直接适用；高浓度或含抑制性物质的工业废水，应先做小试或中试取得负荷与去除率数据，再进入施工图设计。