屠宰废水处理方案设计

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摘 要

本设计为屠宰厂生产废水处理设计，设计过程为初步设计。屠宰废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。该屠宰废水处理厂的处理水量为400m3/d，不考虑远期发展。原污水中各项指标为BOD浓度为850mg/L，COD浓度为1800mg/L，SS浓度为850mg/L。因该废水BOD值较大，不经处理会对环境造成巨大污染，故要求最终出水水质执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）之二级标准。

经分析知该处理水属易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出水达标。一级处理主要采用物理法，用来去除水中的悬浮物质和无机物。二级处理主要采用生物法，包括好氧生物处理法中的SBR法，可有效去除水中的BOD、COD。

整个工艺具有投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳定，能耗少的优点。

关键词 ：屠宰废水处理，高浓度有机废水，格栅，气浮机，水解酸化，SBR法

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ABSTRACT

The design for the slaughter factory wastewater treatment design, the design process for preliminary design. The main characteristics of slaughterhouse wastewater quality is contains a lot of organic matter, is a high concentration of organic wastewater, the biochemical oxygen demand is also high. The water treatment of slaughterhouse wastewater treatment plant for 400m3/d, without considering the long-term development. In the original sewage indicators for the concentration of BOD was 850mg/L, the concentration of COD was 1800mg/L, the concentration of SS was 850mg/L. Because the BOD value of the waste water is large, causing great pollution to the environment will not be processed, so the requirements of the final implementation of water quality \wastewater discharge standard\

According to analysis of the wastewater treatment water is biodegradable and no obvious toxicity, can use two stage biological treatment to make water. First level of processing mainly uses the physical method, used to remove suspended matter and inorganic matter in water. The two level of processing mainly by biological method, including SBR method in aerobic biological treatment, can effectively remove BOD, COD. The whole process has less investment, good treatment effect, simple process, small occupied area, stable operation, low power consumption advantages.

Keywords: slaughter wastewater treatment, high concentration organic wastewater, grille, flotation machine, hydrolysis acidification, SBR method.

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绪 论

屠宰业是我国出口创汇和保障供给的支柱产业，屠宰废水来自畜牧、禽类、鱼类宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一。我国大部分城市已基本上实现了禽畜的顶点集中屠宰，据调查，屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的6%，随着经济的发展和人民生活水平的提高，肉类食品加工工业将会有更大的发展，屠宰废水的污染还有不断加剧的趋势，而环保部门要求具有一定规模的屠宰场都必须建立专门的废水处理站。屠宰废水主要来自猪禽类屠宰和加工环节，水量大、颜色深、有机物浓度高。废水中含有大量血液、油脂、碎肉、粪便和毛发，并带有难闻的臭味，含有高浓度的有机质而不易降解，处理难度大，环境污染严重。一般屠宰废水的水质具有如下特点。

①屠宰废水一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量的血污、油脂质、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食物、粪便等污物，固体悬浮物含量高。

②屠宰废水有机含量高，可生化性好，其中高浓度有机质不易降解，处理难度较大，屠宰废水中的营养物主要是氮、磷，其中氮主要以有机物或铵盐形式存在，而磷主要以磷酸盐的形式存在。

从国内外屠宰类废水的处理工艺及各自的优缺点入手，针对屠宰废水含油量高、高碳磷比和高碳氮比等特点，可以知道，屠宰废水最经济有效的处理方法应以生物法处理为主，辅助以必要的物理、化学等预处理方法，这样不仅达到预期处理效果和预防水体富营养化，而且还能产生清洁能源—沼气，节约能源。所以厌氧法＋好氧处理高浓度有机废水是将来研究的重要方向。

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目录

第一章 工程概况、设计原则及依据 ........................................................................ 1

1.1工程概况 ........................................................................................................................ 1 1.2 设计原则 ....................................................................................................................... 1 1.3 设计依据 ....................................................................................................................... 1 1.4设计规范 ........................................................................................................................ 1

第二章 屠宰废水的处理方法及工艺流程的确定 ............................................. 3

2.1屠宰废水的处理方法 .................................................................................................. 3

2.1.1 好氧生物处理 .................................................................................................. 3 2.1.2厌氧生物处理 ................................................................................................... 4 2.2 工艺流程的确定 .......................................................................................................... 5 2.3 工艺流程图 ................................................................................................................... 7 2.4工艺设计说明 ............................................................................................................... 7

第三章 主要工艺计算及设备选型 ............................................................................. 8

3.1 格栅的设计计算 .......................................................................................................... 8

3.1.1 设计说明.............................................................................................. 8 3.1.2 设计参数的选择.................................................................................. 8 3.1.3 栅条间隙数（n）................................................................................ 8 3.1.4 栅槽宽度（B）.................................................................................... 9 3.1.5 进水渠道渐宽部分的长度（L1）....................................................... 9 3.1.6 栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度（L2）................................... 9 3.1.7 过栅水头流失，栅条断面为矩形断面.............................................. 9 3.1.8 栅槽总高度（H）................................................................................ 9 3.1.9 栅槽总长度（L）................................................................................ 9 3.1.10 每日栅渣量（W）.............................................................................. 9 3.2 隔油沉砂池的设计计算............................................................................... 10

3.2.1 隔油沉沙池设计说明........................................................................ 10 3.2.2 隔油沉砂池设计计算........................................................................ 10 3.2.3 长度（L）.......................................................................................... 10 3.2.4 水流断面积（A）.............................................................................. 10 3.2.5 池总宽度（B）.................................................................................. 10 3.2.6 有效水深（h2）................................................................................. 10 3.2.7 建筑高度（H）.................................................................................. 10 3.2.8 隔油沉砂池简图................................................................................ 11 3.3 调节池的设计与计算................................................................................... 11

3.3.1 设计说明............................................................................................ 11 3.3.2 设计参数............................................................................................ 11 3.3.3 调节池的容积V1................................................................................ 11 3.3.4 调节池表面积（A1）......................................................................... 11

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3.3.5 调节池深度（H）.............................................................................. 12 3.4 气浮机........................................................................................................... 12

3.4.1 气浮机分类........................................................................................ 12 3.4.2 气浮机应用........................................................................................ 12 3.4.3 气浮机的选定.................................................................................... 13 3.5 水解酸化池设计计算................................................................................... 13

3.5.1设计说明............................................................................................. 13 3.5.2 设计计算............................................................................................ 13 3.5.3 进水系统的设计................................................................................ 14 3.5.4 出水系统的设计................................................................................ 14 3.6 SBR反应器的设计计算................................................................................ 14

3.6.1 设计说明............................................................................................ 14 3.6.2 一般说明............................................................................................ 16 3.6.3 参数选择............................................................................................ 16 3.6.4 反应池运行周期各工序的计算........................................................ 16 3.6.5 反应池池容计算................................................................................ 17 3.6.6 需氧量计算........................................................................................ 18 3.6.7 排泥系统计算.................................................................................... 22 3.6.8 上清液排出装置................................................................................ 22 3.6.9 SBR图................................................................................................. 22 3.7 接触消毒池................................................................................................... 22 3.8 污泥干化池................................................................................................... 23

3.8.1 设计说明............................................................................................ 23 3.8.2 设计计算............................................................................................ 23 3.9 平面布置及高程布置................................................................................... 23

3.9.1 平面布置原则及说明........................................................................ 24 3.9.2 高程布置............................................................................................ 24

第四章 初步经济技术分析 .......................................................................................... 27

4.1设备及建设费用............................................................................................ 27 4.2 年运行费用................................................................................................... 28

4.2.1 人员编制............................................................................................ 28 4.2.2 成本分析............................................................................................ 28

第五章 常出现的问题及解决方法 .......................................................................... 29 致谢 ............................................................................................................................................. 30 参考文献 .................................................................................................................................. 30

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第一章 工程概况、设计原则及依据

1.1工程概况

本设计是屠宰废水处理工程的方案设计，废水处理工程的设计水量为400m3/d，原水水质：CODcr:1800mg/L SS:850mg/L BOD:850mg/L 动植物油≤130mg/L PH:6-7 NH3-N：95mg/L。

1.2 设计原则

(1) 根据屠宰废水的特点，选择成熟的工艺路线，既要做到技术可靠确保处理后出水达标排放，出水稳定，还要设备简单、操作方便、易于维护检修，日常运行维护费用低。

(2) 在保证处理效果前提下，充分考虑城市寸土寸金的现实，尽量减少占地面积，降低基建投资。平面布置和工程设计时，布局力求合理、通畅、美观，合乎工程建设标准。

(3) 具有一定的自动控制水平，在确定自控程度时兼顾经济合理性。 (4) 整个处理系统建设时施工方便，工期短，运行时能耗低。

根据对屠宰废水特点的分析和处理出水水质要求进行初步设计，经论证选择技术上可行、经济上合理的处理方案，然后确定具体的、符合实际的工艺流程。对所选流程中的主要构筑物进行工艺计算，主要设备进行选型。根据任务书要求，进行合理的平面布置。确定自动控制及监测方案，进行初步的技术经济分析，包括工程投资和人员编制、成本分析等，附必要的图纸。

1.3 设计依据

1.《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级标准，废水处理后要求CODcr:150mg/L SS:150mg/L BOD:30mg/L 动植物油≤15mg/L PH:6-9 NH3-N：25mg/L。

2.毕业设计任务书 1.4设计规范

GBJ14-87 《室外排放设计规范》

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GB/T50106-2001 《给水排水制图标准》 GB/T50103-2001 《总图制图标准》 GBJ15-88 《建筑给水排水设计规范》 GBJ08-23-91 《污水泵站设计规范》

GB187-93 《工业企业总平面设计规范》 GB8978-1996 《污水综合排放标准》

《给水排水工程快速设计手册》《给水排水设计标准图案》

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第二章 屠宰废水的处理方法及工艺流程的确定

2.1屠宰废水的处理方法

2.1.1 好氧生物处理

（1）序批式活性污泥系统(SBR)

SBR(Sequencing Batch Reactor)工艺适应当前好氧生化处理工艺的发展趋势，简易、高效、低耗，广泛地应用于屠宰废水的处理中。其主要优点有: ① 流程简单，无二沉池和污泥回流设备；

② 比普通活性污泥法可节省基建投资30％、运行费用10～20％； ③ 不易发生污泥膨胀，具有较强的脱氮除磷能力；剩余污泥性质稳定，便于浓缩和脱水；

④ 耐冲击负荷能力强。

SBR间歇运行的特点很适合处理流量变化大的屠宰场废水，已在很多国家广泛应用于小型污水领域。此工艺处理屠宰废水COD，BOD 的去除率分别达到80％，90％以上，氨氮去除率达80％，90％ 。J．Keller 等人在研究SBR处理屠宰废水脱氮的过程中发现，通过控制溶解氧浓度可使约50％的氮通过同步硝化反硝化去除，而控制这种脱氮过程对减少处理费用，提高出水水质有重要意义。CASS工艺是SBR的改进工艺，它在反应器前部增加了一个生物选择器，实现了连续进水，剩余污泥性质稳定，泥量只有传统活性污泥法的60％左右 （2）AB法

AB法是生物吸附活性污泥法的简称,A段污泥负荷可高达2～6kgBOD/(kgMLSS·d)，对废水主要起生物吸附作用：而B段负荷较低，不大于0.3kgBOD/(kgMLSS·d)，主要起生物氧化作用。AB法特别适用于屠宰废水悬浮有机物浓度高、水质水量变化大的特点，一般不设初沉池，对BOD、COD、SS、P和NH3-N的去处率一般高于常规活性污泥法，且可节省基建投资约20％，节省能耗15％左右 。 （3） 氧化沟

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氧化沟对水质、水温、水量的变动有较强的适应性，污泥龄长，可以产生硝化反硝化反应，有脱氮功能。污泥产率低且稳定，勿需消化。表2-1 给出了国外采用氧化沟工艺处理屠宰废水的参数与除污染效果。

表2-1 氧化沟工艺处理屠宰废水的参数与效果

运行参数 HRT/d 容积负荷0.4 /[kgBOD5/(m.d)] 温度/℃ MLSS/(mg/l) DO/(mg/l) SVL/(ml/g) 17 1425 0.8 382 TSS VSS NH3-N 油脂 724 636 21 420 142 42 18.3 21 80.4 93.4 1.1 93.9 3

项目 3.6 COD 进水(mg/l) 2040 出水(mg/l) 260 去除率(%) 87.3 BOD5 1400 70 94.8 （4）水解酸化一好氧生物处理

针对屠宰废水高分子有机物浓度高的特点，研究者在好氧生物处理前加入酸化处理，开发出酸化一好氧生物处理工艺，酸化过程中动物性复杂大分子有机物降解成小分子溶解性有机物，为后续反应提供优质的底物，提高了好氧处理效果及整个系统的抗冲击能力和稳定性；同时类似于消化池的固体降解过程实现了污水酸化和污泥消化的集中处理，污泥产量低。 2.1.2厌氧生物处理

一般地，厌氧生物处理CODcr 浓度大于1000mg/L的中高浓度工业废水具有优势，可以回收生物能，低能耗，容积负荷率高，对环境的要求低，剩余污泥稳定，产量仅为好氧系统的1/10—1/6；投资费用低、管理简易，有广阔的应用潜力。

（1）普通厌氧消化池

普通厌氧消化池处理屠宰废水在美国和澳大利亚得到广泛应用。厌氧消化池处理屠宰废水的成本低，操作和维护简便，有机物去除率高，但反应速率慢，水力停留时间长，占地面积大，对温度要求高，低于21℃效率将会大大下降，大型厌氧消化系统一旦由于低温而瘫痪就很难恢复 ，因而此工艺不适合用于土地紧张或常年温度偏低的地方。

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（2）厌氧序批式活性污泥系统(ASBR)

ASBR较其他厌氧处理工艺具有不需要脱气和回流设备，有机物和SS去除率高的优势，因而被誉为屠宰废水处理中很有发展前途的工艺。消化产生的生物气可用于系统搅拌，或作为能源直接利用。D．I．Masse 研究表明ASBR处理屠宰废水的适宜条件是：间歇搅拌，温度25℃—35℃，反应时间24h，污泥负荷0.2kg/(kgMLSS·d)—0.5kg/(kgMLSS·d)，在此条件下COD和SS的去除率分别达到98％和91％。 （3）高效厌氧反应器

近年来用高效厌氧生物反应器处理屠宰废水成为热点。通过强化传质和提高污泥浓度高效厌氧反应器可在短时间内得到良好的去除效果，较传统厌氧消化池其最大的优势是负荷能力高、水力停留时间短、占地小。国内外应用于屠宰废水的工艺主要有：上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧滤池(AF)、厌氧流化床(AFB)、厌氧折流床反应器(ABR)、厌氧固定膜反应器(AFFR)、内循环反应器(IC)等。 UASB反应器结构紧凑、简单、负荷能力高，因而广受青睐。

屠宰废水中的BOD，COD值较高，非常有利于进行生物处理。且生物理较之物化处理，化学处理工艺成熟，处理效率高。同时，运行费用、水处理成本低。 经过对各种工艺的比较，本设计选用SBR反应器，因为该工艺技术成熟，处理效率高，占地省，投资省，运行灵活，污泥的性能良好，出水水质可达标。更重要是SBR法有除氮的功能，完全可以满足氮的去除。

水解酸化—SBR工艺处理屠宰废水，具有工艺简单、处理流程短、操作方便、投资省和运行费用低等优点，适合于小型肉类加工厂屠宰废水处理。本工艺对废水的水量及有机负荷的冲击有较好的缓冲能力，按设计的处理程序运行，无污泥膨胀现象发生，系统工作稳定可靠。

因此，本设计处理方案采用水解酸化—SBR（厌氧—好氧相结合）工艺，既满足出水要求，又尽可能的节约了投资，节省了运行费用。

2.2 工艺流程的确定

水解酸化—SBR工艺，格栅处理后的废水中动植物油和有机悬浮物含量还较高，采用隔油沉砂池能很好地去除废水中的动植物油和初步去除污水中大颗粒悬浮有机污染物。在实际运行过程中，废水中含有大量浮渣，该单元发挥重要作用，

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3.2.8 隔油沉砂池简图

1-配水室; 2-进水孔； 3-排渣管；

4-刮油刮泥机； 5-集油管

3.3 调节池的设计与计算

3.3.1 设计说明

调节池主要是对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水。为后续的水处理系统提供一个稳定安全和优化的操作条件。 3.3.2 设计参数

设水力停留时间T=12 (经验值4-12h)

设计水量Qmax=400m/d

设调节池有效水深H1=4m，超高H2=0.5m，保护水深H2=0.5m。 3.3.3 调节池的容积V1 V1?QT?400?12?200m3 243

3.3.4 调节池表面积（A1）

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A1?V100??50m2 H143.3.5 调节池深度（H） H=H1+H2+H3=4+0.5+0.5=5m

则调节池的设计尺寸为 长×宽×高=10m×5m×5m

3.4 气浮机

气浮机是利用小气泡或微小气泡使介质中的杂质浮出水面机器。对水体中含有的一些比重接近于水的细微籍其自重难于下沉或上浮即可采用该气浮装置。 3.4.1 气浮机分类 （1）涡凹气浮机

涡凹气浮机主要通过OLTE涡凹曝气头高速旋转曝气叶轮，使气体在液体中快速分散，已达到气浮效果。高速旋转的曝气叶轮以每分钟2900转的速度旋转。而气体从叶轮进入液体无法快速的扩散，第二个叶片将其切割成两个气泡，反复高速的旋转切割，最终达到微小气泡，产生气浮效果。例如：大连三相机械设备开发有限公司的产品可以达到20-50微米的直径气泡) （2）OLTE溶气气浮机

OLTE溶气气浮机主要是通过将气体溶解和超饱和溶解，最后释放于气浮池中达到气浮效果。 （3）分散气浮机

分散气浮机主要是通过分散器将气泡粉碎已达到气浮效果 （4）超效浅层气浮机

超效浅层气浮装置是一种先进气浮系统，成功地运用“浅池理论”和“零速”原理进行设计，集凝聚、气浮、撇渣、沉淀、刮泥于一体，是一种高效节能的水质净化设备。 3.4.2 气浮机应用 （1）涡凹气浮机应用

涡凹气浮机一般应用在要求处理效果不是很高的时候，一般处理效果COD去除率能达到80%左右。处理效果比较高的大连三相机械设备开发有限公司生产的OLTE涡凹气浮机去除效果能达到85%COD去除率。OLTE涡凹气浮机的优点在于

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节能性好，一般相比较其它气浮机节能15%。 溶气气浮机用途 （2）容器气浮机的用途

采用青铜气液混合泵的加压溶气气浮系统，省略了加压泵、空气压缩机、射流器、高压溶气罐、等复杂设置。创造了“一分钟调试法”。简单的说就是出水阀门全开，调节进水阀门 直到压力表显示处理系统所需要的压力，调试就结束。OLTE溶气气浮机优点是处理效果好，调试方便，节省人工，从人工节约成本和效果方面考虑，是最佳选择。

溶气气浮机与涡凹气浮机比较，溶气气浮机必须配备OLTE气液分离罐。OLTE气液分离罐能自动调节，不仅性能稳定，而且可以频繁的开机、关机而不需要重新调试，也就是说本溶气系统只需简单的调试一次。 3.4.3 气浮机的选定

综合以上气浮机类型确定选用自动化程度高操作简单，性能稳定的溶气气浮机。

3.5 水解酸化池设计计算

3.5.1设计说明

水解酸化池中的PH值一般控制在5.5-6.5之间，水解酸化池主要对废水中残留的难降解的有机物进行酸化水解，通过酸化菌降解废水中的有机污染物，同时将高分子有机物分解成小分子有机物，进而提高废水的课生划性，为后续生物处理提高处理效率创造条件。

水解酸化池是利用水解发酵菌在微氧条件下完成有机物降解的过程。由于屠宰废水COD含量较高且含有大量难降解有机物，通过水解酸化反应，可以将难降解有机物分解为小分子、易降解的有机物，提高废水的可生化性，还可以去除一部分COD，减轻后续好氧处理的负荷。

水解酸化池的工艺分为膜法和泥法，本设计采用前者，即水解酸化菌附着于池内填料上生长，水流通过填料时，生物膜即吸附水中有机物完成生物反应。 3.5.2 设计计算

查看相关资料得，酸化池的停留时间一般为6-12小时，此设计采用T=8h，

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根据其水量算出酸化池的有效容积为： V = Q ? T =（400／24）×8 =133.34(m3)

设有效水深为4.5m，超高0.5m。 则水解酸化池的高度H=5m 则水解酸化池表面积

A?V133.34??29.63m2 取A=30m2 H4.5则水解酸化池的尺寸为 长×宽×高=6×5×5m 3.5.3 进水系统的设计

在酸化池的上面设一个集水槽，由两根进水钢管直接进入该集水槽，之后重力流入该酸化池。 3.5.4 出水系统的设计

采用总管出水，管径为DN100，池底分支式配水，支管为DN50，支管上均匀排布小孔为出水口，支管距离池底100mm，均匀布置在池底。

3.6 SBR反应器的设计计算

3.6.1 设计说明

SBR法的工艺设施是由曝气装置、上清液排出装置（滗水器），以及其他附属设备组成的反应器。SBR对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性微生物（活性污泥），当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机物转化为CO2、H2O等无机物，同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质（活性污泥）与水沉淀分离，废水得到处理。

SBR法不同于传统活性污泥法，在液态及有机物降解上是空间的推流的特点，该法在流态上属完全混合型，而在有机物降解方面，有机基质含量是随时间的进展而降解的。该法是由一个或多个SBR反应器—曝气池组成的，曝气池的运行操作是由：进水、反应、沉淀、排放、待机（闲置）等五个工序组成的。

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SBR按进水方式分为间歇式进水方式和连续进水方式，按有机物负荷分为高负荷运行方式、低负荷运行方式及其它运行方式。该工艺系统组成简单，一般不需设调节池，可省去初沉池，无二沉池和污泥回流系统，基建费运行费较低且维护管理方便；该工艺耐冲击负荷能力强，一般不会产生污泥膨胀且运行方式灵活，可同时具有去除BOD5和脱氮除磷功能。 （1）进水期

指从反应器开始进水直到反应器最大容积时的一段时间。在此期间可分为3中进水方式：曝气（好氧反应）、搅拌（厌氧反应）及静置。在曝气的情况下有机物在进水过程中已经开始被大量氧化，再搅拌过程中的情况下 则抑制好氧反应。运行时可根据不同微生物的生长特点、废水的特性、要达到的处理目标和设计要求，分别采用非限制曝气、半限制曝气和限制曝气的方式进水。 （2）反应器

反应的目的是在反应器内最大水量的情况下完成进水期已开始的反应。根据反应的目的决定进行曝气或搅拌，即进行好氧反应或厌氧反应。在反应阶段通过改变反应条件，不仅可以达到有机物降解的目的，而且可以达到脱氮、除磷的效果。

（3）沉淀期

沉淀的目的是固液分离，本工序相当于二沉池，停止曝气和搅拌，沉淀絮体和上清液分离。沉淀过程一般是由时间控制的，沉淀时间在0.5～1.0h之间，甚至可能达到2h，以便于下一个排水工序。污泥层要求保持在排水设备的下面，而且在排放完成之前不上升超过排水设备。 （4）排水期

排水的目的是排除曝气池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作为下一个周期的菌种。上清液恢复到循环开始时的最低水位，该水位离污泥层还有一定的保护高度。

SBR排水一般采用滗水器，滗水所用的时间由滗水能力来决定，一般不会影响下面的污泥层。 （5）待机期

沉淀之后到下一个周期开始的期间称为待机工序。曝气池处于空闲状态，等

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