UASB的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、UASB的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 UASB反應(yīng)器的有效容積(包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū))設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為Nv 5.0kgCOD/(m3/d)進(jìn)出水 COD 濃度 C0 11200(mg/L) , Ce 1680(mg/L)(去除率 85%)反應(yīng)器總?cè)莘e：V V'i n 1120 33360(m3)V=E1500 11.2 0-85Nv5.032856m3式中Q 設(shè)計(jì)處理流量 m3/dCo進(jìn)出水 COD濃度kgCOD/E去除率Nv 容積負(fù)荷，Nv 5.0kgCOD /(m3/d)6.2 UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸工程設(shè)計(jì)反應(yīng)器3座，橫截面積為矩形。(1)反應(yīng)器有效高為h 6.0 m則橫截面積：S V有效

2、竺6 = 476(m2)2： 1以下較合適。h 6.0設(shè)池長(zhǎng)116m，則寬b SL158.7 cc9.9m，設(shè)計(jì)中取i16單池截面積：Si lb1610160(m2)(3)設(shè)計(jì)反應(yīng)器總高H7.5m，其中超高0.5 m單池總?cè)莘e：V S；H'160(7.5 0.5)1120(m3)單池有效反應(yīng)容積：Vi有效Si'h 160 6960(m3)單個(gè)反應(yīng)器實(shí)際尺寸：l bH16m 10m7.5mb 10m反應(yīng)器總池面積：S Si n 160 3 480(m2)單池面積：Si § 勺6158.7(m2)n 3(2) 單池從布?xì)炀鶆蛐院徒?jīng)濟(jì)性考慮，矩形長(zhǎng)寬比在總有效反應(yīng)容積：V有

3、效Vi有效n 960 3 2880(m3) 2856m3符合有機(jī)負(fù)荷要求。UASB反應(yīng)器體積有效系數(shù)：28803360100%85.7%在70%-90%之間符合要求。水力停留時(shí)間(HRT )及水力負(fù)荷(Vr )tHRTV 空0 2446.08hQ 1500VrS曇0.畑3/(心根據(jù)參考文獻(xiàn)，對(duì)于顆粒污泥，水力負(fù)荷Vr0.10.9m3 /(m2.h)故符合要求。6.3三項(xiàng)分離器構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算(1)沉淀區(qū)設(shè)計(jì)根據(jù)一般設(shè)計(jì)要求， 水流在沉淀室內(nèi)表面負(fù)荷率'32q 0.7m /(m .h)沉淀室底部進(jìn)水口表面負(fù)荷一般小于 2.0m3 /(m2.h)。本工程設(shè)計(jì)中，與短邊平行，沿長(zhǎng)邊每池布置13個(gè)

4、集氣罩，構(gòu)成6個(gè)分離單元，則每池設(shè)置6個(gè)三項(xiàng)分離器。三項(xiàng)分離器長(zhǎng)度：I b10(m)每個(gè)單元寬度：b -62.7(m)6沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積即160m2沉淀區(qū)表面負(fù)荷率:魚 20.83 0.13m3/(m2.h) 1.0 2.0m3/(m2.h)h3h1bib2圖2.2三項(xiàng)分離器(2)回流縫設(shè)計(jì)設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角為 55°，取 h31.3mb11.30.91(m)tantan 55b2b 2 b,2.7 2 0.91 0.88(m)式中：b 單元三項(xiàng)分離器寬度，m ；bi 下三角形集氣罩底的寬度，m ；b2 相鄰兩個(gè)下三角形集氣罩之間的水平距離(即污泥回流

5、縫之一)，m；h3 下三角形集氣罩的垂直高度，m ；下三角集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速a, n b2l2 0.88 1052.8(m2)V1a1Qi 誥 0.39(m/h)式中：vi 下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速,m/h;a,下三角形集氣罩回流縫總面積,I 反應(yīng)器的寬度，即三項(xiàng)分離器的長(zhǎng)度b,m；n 反應(yīng)器三項(xiàng)分離器的單元數(shù);為使回流縫水流穩(wěn)定，固、液分離效果好，污泥回流順利，一般vi2m/h，上三角b3 CD 0.3m集器罩下端與下三角斜面之間水平距離的回流縫中水流的流速。設(shè)a2 2nb3l 2 6 0.3 1036(m2)V2 Q-田型 0.58(m/h) a2

6、36式中：V2 上三角集氣罩下斷語(yǔ)下三角集氣罩斜面之間水平距離的回流縫中水流的流速,m/h;a 2 上三角形集氣罩回流縫總面積,m2 ；b3 上三角形集氣罩回流縫的寬度，m ；假設(shè)a2為控制斷面Amin ,般其面積不低于反應(yīng)器面積的20%，V2就是Vmax，同時(shí)要滿足：v1 v2 (vmax)2.0m/h氣、液分離設(shè)計(jì)由上圖2.1知:CECD sin550.3 sin 550.24(m)CE 0.24、0.42( m) sin 35 sin35設(shè)AB 0.5m則CBb)tan55(0.5 cos55n55 1.04(m)校核氣、液分離。如圖 2.2所示。假定氣泡上升流速和水流速度不變，根據(jù)平行

7、四邊形h4 (ABcos55法則，要使氣泡分離不進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是:魚竺或BC va AB AB沿AB方向水流速度：vaCEQiB 2 N02鳶X 0.72(m/h)式中：B三項(xiàng)分離器長(zhǎng)度,m；v液體的運(yùn)動(dòng)黏滯系數(shù),cm2；N每池三項(xiàng)分離器數(shù)量;氣泡上升速度：Vb ( 118g) d2式中：d 氣泡直徑,cm；1 液體密度,3g/cm ；g 沼氣密度,g/cm3;碰撞系數(shù)，取0.95 ；廢水動(dòng)力黏滯系數(shù),g/(cm.s);設(shè)氣泡直徑 d 0.01cm，設(shè)水溫 30° C, 1 1.03g/cm3, g 1.13 10 3g/cm32v 0.010cm / s，0.95 ;0.01

8、01 1.030.0104g/(cm.s)由于廢水動(dòng)力黏滯系數(shù)值比凈水的大，取0.02 g /(cm.s)則:Vb冊(cè)(1.03 1.13 103) 0.0120.266(cm/s)9.58(m/h)BC0.42AB0.50.84VbVa需 13.31VbVaBC可以脫去d 0.01cm的氣泡AB三項(xiàng)分離器與UASB高度設(shè)計(jì)則:h 0.5 1.31.040.472.37(m)式中:h2 集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5mAFh31.31.59(m)sin55sin55DFAF BDAB1.46 0.5CDcos551.59 0.50.520.57mh5DF sin 550.57sin 550.47

9、(m)三相分離區(qū)總咼度：hh2h3h4h5UASB總高度H=7.5m，沉淀區(qū)高2.5m，污泥床高 2.0m，懸浮區(qū)高 2.5m，超高0.5m。6.4布水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算反應(yīng)器布水點(diǎn)數(shù)量設(shè)置預(yù)處理流量、進(jìn)水濃度，容積負(fù)荷等因素有關(guān)，有資料知，顆粒 污泥Nv 4kgCOD/(m3.d)每個(gè)布水點(diǎn)服務(wù)2-5m2,出水流速2-5m/s,配水中心距池底一般為 20-25cm。6.4.1配水系統(tǒng):配水系統(tǒng)形式采用多管多孔配水方式，每個(gè)反應(yīng)器設(shè)1根D=100mm的總水管，16根2.0m，配水d=50mm的支水管。支管分別位于總水管兩側(cè)，同側(cè)每根只管之間的中心距為孔徑取 15mm孔距2.0m，每根水管有3個(gè)配水

10、孔，每個(gè)孔的服務(wù)面積2.0 1.673.34(m2)孔口向下。642布水孔孔徑的計(jì)算:流速u-Q-=4 20.832 0.74(m/s)3600 D23600 3.14 0.12布水孔3 1648個(gè)，出水流速為u 2.1m/S，則孔徑為:4 20.83d Jr 23 9.0( mm)取 15mm¥3600 3.14 48 2.1本裝置采用連續(xù)進(jìn)料方式，布水口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反應(yīng)器底部反射散布作用，有利于布水均勻,為了污泥和廢水之間的接觸，減少底部進(jìn)水管的堵塞，建議進(jìn)水點(diǎn)距反應(yīng)底部200300mm ,本工程設(shè)計(jì)采用布水管離 UASB底部200mm處。布水管設(shè)置

11、在距 UASB反應(yīng)器底部200mm處。6.4.3 驗(yàn)證溫度30C,容積負(fù)荷5.0kgCOD/(m3.d)，沼氣產(chǎn)率0.4m3/kgCOD，滿足空塔水流速度 u 1.0m/h ,空塔沼氣上升速度：Ug 1.0m/h空塔水流速度:Q62.5 0.13(m/h) 1.0(m/h)滿足要求。S總 480空塔氣流速度:UgQC。62.5 11.2 O.85 O.4 0.50(m/h) 1.0(m/h)480滿足要求。式中C0進(jìn)水COD的濃度COD的去除率，80%6.5排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.5.1 UASB反應(yīng)器中污泥總量計(jì)算平均濃度為20VSS/ L，則一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成

12、, 座UASB反應(yīng)器中污泥總量:G V Css 2856 20 57120( kg/d) 57.12(t/d)6.5.2污泥產(chǎn)量厭氧生物處理 污泥產(chǎn)量取0.08kgMLVSS/kgCOD，剩余污泥量的確定與每天去除的有機(jī)物量有關(guān)， 當(dāng)設(shè)有相關(guān)的動(dòng)力學(xué)常數(shù)時(shí)， 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，一般情況下,可按每去除IkgCOD產(chǎn)生0.050.10kgVSS計(jì)算，本工程取0.08kgVSS/ kgCOD 。流量 Q 62.5m3/h，進(jìn)水 COD 濃度 C0 11200(mg/L) 11.2(kg/m3), COD去除率E 85%，則(1)UASB反應(yīng)器的總產(chǎn)泥量Q C0 E 0.08 62.5 24 11.

13、2 0.851142.4(kgMLVSS/d)(2 )不同試驗(yàn)規(guī)模下 MLVSS是不同的，因?yàn)橐?guī)模越大,MLSS被處理的廢水含無(wú)機(jī)雜質(zhì)越多,因此取MLVSSMLSS0.8，則1142 4X， 0 8 1428(kgMLSS/d)1428 476(kgMLSS/d)3(3)污泥含水率98%，當(dāng)污泥含水率95%時(shí)，取1000(kg/m3)則污泥產(chǎn)量：Ws142810003(1 98%)71.4(m /d)單池排泥量：她j71.4323.8(m3/d)(4) 污泥齡40(d)G 57120cX' 14286.6排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在距UASB反應(yīng)器底部100cm和200cm高處個(gè)設(shè)置兩個(gè)排泥口，共

14、4個(gè)排泥口。排泥時(shí)由污泥泵從排泥管強(qiáng)排。反應(yīng)器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入集泥井中，排泥 管選鋼管DN150mm。由計(jì)算所得污泥量選擇污泥泵，型號(hào)為：WQK25 15 3污泥泵,主要性能：流量：Q=25m 3/h ；揚(yáng)程：H=15m ;電機(jī)功率：P=3Kw ;數(shù)量：2臺(tái);用兩臺(tái)泵同時(shí)給兩組反應(yīng)器排泥，設(shè)每天排泥一次6.7出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч鏊到y(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排出, 有很大的影響且形式與三向分離器及沉淀區(qū)設(shè)計(jì)有關(guān)。6.7.1出水槽設(shè)計(jì)對(duì)于每個(gè)反應(yīng)池有 6個(gè)單元三項(xiàng)分離器，出水槽共有6條，槽寬0.2m 6.7.2單個(gè)反應(yīng)器流量:qi 蟲鶉 0

15、.0058(m3/S)6.7.3 出水槽設(shè)出水槽槽口附近水流速度為0.2 m / S則槽口附近水深取槽口附近槽深為0.0058忑 0.0242(m)0.20m,出水槽坡度為 0.01，出水槽尺寸：10m 0.2m0.2m，出水槽數(shù)量為6座。6.7.4溢流堰設(shè)計(jì)出水溢流堰共有12條(6 2)，每條長(zhǎng)10m。設(shè)計(jì)90°三角堰，堰高50mm，堰口寬100 mm，則堰口水面寬50 mm。每個(gè)UASB反應(yīng)器處理水量5.8L/S，查得溢流負(fù)荷為12L/(m.S)設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷為 f1.0L/(m.s)，則溢流堰上水面總長(zhǎng)為:5.8擊 5.8(m)三角堰數(shù)：n -b每條溢流堰三角堰數(shù):5.8 311

16、6個(gè)取50 10 3140 14個(gè)10140個(gè)一個(gè)溢流堰上共有 14個(gè)100mm的堰口,10個(gè)1000mm的間隙。堰上水頭校核每個(gè)堰處流率：q 比n1404.1410 5(m/s)按90°三角堰計(jì)算公式:1.43h2.5則堰上水頭：h (J)0"1.43(晉嚴(yán))。.41.430.015(m)6.7.5出水渠設(shè)計(jì)計(jì)算UASB反應(yīng)器沿長(zhǎng)邊設(shè)一條矩形出水渠,6條出水槽的出水流至此出水渠,設(shè)出水渠寬0.3m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度為0.2m/s。渠口附近水深:q 5.8 103 u a 0.3 0.2以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，出水渠渠深:里出水渠渠口最遠(yuǎn)的出水槽到渠口

17、的距離為:0.097(m)0.20.097162.7 00.2970.30(m)14.75(m)出水渠長(zhǎng)為:14.75+0.1=14.85 ( m)出水渠尺寸:14.85m 0.30m 0.30m向渠口坡度為:0.0016.7.6 UASB排水管設(shè)計(jì)Q=17.36L/s,選用D=150 mm的鋼管排水,充滿度為0.6,設(shè)計(jì)坡度為0.001，管內(nèi)水流速度為v=1.02m/s6.8沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1)沼氣主要產(chǎn)生于厭氧階段，設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率取0.4m3 / kgCOD3總產(chǎn)氣量：GQC0E 0.4 1500 11.2 0.85 5712( m /d)G 5712則單個(gè)UASB反應(yīng)器產(chǎn)氣量：G 19

18、04(m3/d)3 3(2)集氣管：每個(gè)集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，單個(gè)池子共有13根集氣管，每根集氣管內(nèi)最大流量1.7103(m3/s)根據(jù)資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100mm本設(shè)計(jì)中取100mm，結(jié)構(gòu)圖2.3如下:(3 )沼氣主管：每池13根集氣管,選通到一根單池主管然后再匯入兩池沼氣主管，采用則單池沼氣主管內(nèi)最大氣流量：q鋼管，單池沼氣主管道坡度為0.5%。1904324-936000.0220(m/s)，D 150mm,充滿度設(shè)圖2.3 UASB集氣罩(4) 管內(nèi)最大氣流量：q571224 36000.0661(m3/s)取D= 200mm; 充滿度0.6;流速v=哼土 3.

19、51m/s0.22 0.66.9水封罐設(shè)計(jì)水封罐主要是用來控制三項(xiàng)分離器的集氣室中氣、液兩相界面高度的，因?yàn)楫?dāng)液面太高或波動(dòng)時(shí)浮渣或浮沫可能會(huì)引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室,同時(shí)兼有隔絕和排除冷凝水作用，每一反應(yīng)器配一水封罐。6.9.1 水封高度取 H= H1 H0式中H0 反應(yīng)器至儲(chǔ)氣罐的壓頭損失和儲(chǔ)氣罐的壓頭為保證安全取儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大Hi取2m H 2。，儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓強(qiáng)H 0為 400mm H 2。，貝U H=2-0.4=1.6m取水封高度為2.5m,直徑為1500mm,進(jìn)水管、出氣管各一根，D=200mm.進(jìn)水管、放空管各一根，D=50mm,并設(shè)液面計(jì)。6.9

20、.2 氣水分離器氣水分離器起到對(duì)沼氣高燥的作用，選用500mm H1800mm鋼制氣水分離器4個(gè),氣水分離器中預(yù)裝鋼絲填料，在氣水分離器前設(shè)置過濾器以凈化沼氣，在分離器出氣管上裝 設(shè)流量計(jì)及壓力表。6.9.3沼氣柜容積確定由上送股計(jì)算知該處理中日產(chǎn)沼氣5712m3=238 m3/h，則沼氣柜容積應(yīng)為 4h產(chǎn)氣量設(shè)計(jì)選用 300 鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式貯氣柜，尺寸為：10000mm H 10000mm 。6.10 UASB 的其他設(shè)計(jì)考慮在池壁高度上設(shè)置若干個(gè)取樣管，用以采取反應(yīng)器內(nèi)的污泥樣， 以隨時(shí)掌握污泥在高度方向上的濃度分布情況，在距反應(yīng)器底1.11.2m 位置，沿池壁高度上設(shè)置 4 根，沿反

21、應(yīng)器高度方向各管相距 0.8m，水平方向各管相距 2.0m。取樣管選用DNIOOmm的鋼管，取樣口設(shè)于距地面 1.1m 處，配球閥取樣。6.10.2 檢修1 ) 人孔為便于檢修，在 UASB 反應(yīng)器距地坪 1.0m 處設(shè)置 600mm 人孔一個(gè)2) 風(fēng)為防治部分容重過大的沼氣在 UASB 反應(yīng)器內(nèi)聚集，影響檢修和發(fā)生危險(xiǎn)，檢修時(shí)可向UASB 反應(yīng)器中通入壓縮空氣，因此在 UASB 一側(cè)預(yù)埋壓縮空氣管(由鼓風(fēng)機(jī)房引來)3) 采光為保證檢修時(shí)采光，除采用臨時(shí)燈光外，不設(shè) UASB 預(yù)蓋。6.10.3 防腐措施厭氧反應(yīng)器腐蝕比較嚴(yán)重的地方是反應(yīng)器的上部，此處無(wú)論是鋼材或是水泥都會(huì)被損壞，因此， UA

22、SB 反應(yīng)器應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行頂部的防腐處理。在水平面以下，溶解的C02會(huì)發(fā)生腐蝕，水泥中的CaO會(huì)因?yàn)樘妓岬拇嬖诙芙狻３两敌泵嬉矔?huì)腐蝕，為了延長(zhǎng)反應(yīng)器的使用壽命，反應(yīng)器的防腐措施是必不可少的。本次設(shè)計(jì)中，反應(yīng)器上部2m 以上池壁用玻璃鋼防腐，三相分離器 -所有裸露的碳鋼部位用玻璃鋼防腐。6.10.1 取樣管設(shè)計(jì)1.1 2.6 UASB反應(yīng)池的設(shè)計(jì)計(jì)算2.6.1設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量100m 3/d ；進(jìn)水COD=19000mg/L,去除率為75% ；容積負(fù)荷 NV =5kgCOD/ （ m3.d）；污 泥 產(chǎn)率為0.1kgMLSS/kgCOD產(chǎn)氣率為0.4 m 3/ kg COD ；1.1.22.6.2

23、 UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算反應(yīng)器容積計(jì)算（包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)）UASB有效容積為:空 100 19 75% 285m3Nv式中V有效一反應(yīng)器有效容積，m3 ；Q設(shè)計(jì)流量，m3/d ；So 進(jìn)水有機(jī)物濃度，kgCOD/m-COD去除率，% ；Nv-容積負(fù)荷，kg COD /（ m3.d）；UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸,本工程設(shè)計(jì)單座反應(yīng)器，由于圓形池子布水均勻，處理效果好，所以橫截面設(shè)為圓形;反應(yīng)器有效高度h1=7m，則橫截面積 SV有效 竺 40.8m2 h17反應(yīng)器直徑 D/48U 40.8N7.2m，取 7.5m則池子橫截面積:2 2c D 3.14 7.52S 45m4 4水力停留時(shí)間(

24、HRT)tHRT罟需2.85d水力負(fù)荷 q100Q§86400 450.10m3/(m2 h) 1.0，符合要求。1.1.32.6.3三相分離器構(gòu)造設(shè)計(jì)三相分離器的設(shè)計(jì)主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設(shè)計(jì)。 沉淀區(qū)設(shè)計(jì)沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積，即S1=45m2。沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率 q Q10086400 450.1m3/(m2 h) 10 回流縫設(shè)計(jì)設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角50，上三角形集氣罩的的頂角為90，取V1 ）可用下式計(jì)算:100QV1S186400 13.450.32m2.0m/h，符合設(shè)計(jì)要求。設(shè)上三角形集氣罩下端與下三角斜面之間水平距離的回流縫的寬

25、度b3=CD=0.8m,上集h3 2m ；則b1匹一 1.68mtg tg 50式中 h3 下三角集氣罩水平寬度，m ；-下三角形集氣罩斜面的水平夾角;h3 -下三角形集氣罩的垂直高度，m；則相鄰兩個(gè)下三角形集氣罩斜面之間的水平距離b2D 2b17.5 2 1.68 4.14m則下三角形回流縫面積為2 2d23.14 4.1422S- 13.45m4F三角形集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速（氣罩下底寬CF=4.6m，則上三角形回流縫面積為:DHCD sin500.8 sin500.62mS2(CF DE)_23.14 他6 O.62 2 4.6)16.39m2Vb則v2100Qs286

26、400 16.390.26m/h v1 2m/h，符合設(shè)計(jì)要求。確定上下三角形集氣罩相對(duì)位置及尺寸,如圖CHDEAlh5CD sin400.8 sin400.52m2DHDItg 50h4 CH1.2mCF 2 0.62 4.6(DE b2) tg505.84mQ84 4.14)tg50 1.02mAl0.52 1.021.54m由上述尺寸可計(jì)算出上集氣罩上底直徑為:CFAB4.6 2 1.2 tg402.59m。CD0.8sin 40sin 40DE b25.8422DI0.85cos50cos50DH0.62cos50cos502h5tg40BC1.25mDIAD1.32mBD0.96mA

27、D BD1.3240.85m氣液分離設(shè)計(jì)0.96 0.36m由斯托克斯公式可得氣體上升速度為:1811g宀18式中d 氣泡直徑，cm;1-液體密度，g/cm3;g-沼氣密度，g/cm3;=g=20 95 9 8132(1.03 1.2 10 ) 0.10.266cm/s 9.58m/h0.02-碰撞系數(shù)，取0.95;-廢水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，0.02g / cm s;v-液體的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù),cm2/s取d 0.01cm（氣泡）,T20 C;0.95;v 10.01011 1.03g/cm3; g 1.2 10 3g/cm3;v 0.0101cm21.03 0.0104g/cm s。/s;般廢水的大

28、于凈水的故取=0.02g / cm s;VaV20.26m/h旦 3.47,0.36則 土 958 36.85，BCVa 0.26AB業(yè)AB，故滿足要求。Va AB三相分離器與UASB高度設(shè)計(jì)圖2-4三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算草圖三相分離區(qū)總高度hh2h3 h4 h5 0.5 2 1.54 1.2 2.84mh2為集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5m,UASB總高度 H=9.0m,懸浮區(qū)4.16m,沉淀區(qū)高度 2.84m,污泥區(qū)高1.5m，超高h(yuǎn)1=0.5m。管道設(shè)計(jì)設(shè)進(jìn)水管流速為0.4m/s,則進(jìn)水管管徑為:I4100D1<3600 24 3.14 0.4。"佃，取0 呎4 100設(shè)出水

29、管流速為0.4m/s,貝y,出水管管徑為:D2II0.061m，取 80mm3600 24 3.14 0.41.1.42.6.4布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算本配水系統(tǒng)采用圓形布水器，共設(shè)36個(gè)不水點(diǎn)，每個(gè)布水孔直徑為010mm采用連續(xù)進(jìn)水。圓環(huán)直徑計(jì)算:求。每個(gè)孔口服務(wù)面積D24n3.14 7.51.23m2, a在13m2之間，符合設(shè)計(jì)要4 36可設(shè)三個(gè)圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè)6個(gè)孔口，中間設(shè)12個(gè)，最外圍設(shè)18個(gè)。圖2-5 UASB布水系統(tǒng)示意圖a、內(nèi)圈6個(gè)孔口設(shè)計(jì)I折合為服務(wù)圓的直徑為:戶邏3.07m，V 3.14用此直徑做一虛圓， 在該虛圓內(nèi)等分虛圓面積設(shè)一實(shí)圓環(huán)，其上布6個(gè)孔口，則圓的直徑計(jì)算如下:

30、d12Si2S1則d1 J2.17m; V 3.14每間隔60°布設(shè)一個(gè)布水點(diǎn)。出水槽設(shè)計(jì)單設(shè)一個(gè)沿著圓形池子內(nèi)壁的出水槽，設(shè)槽寬取u=0.1m，出水槽口附近水b、中圈12個(gè)孔口設(shè)計(jì)服務(wù)面積：S212 1.23214.76m折合為服務(wù)面積圓直徑為:J4 (S S2)J4 38 14.76)531mV3.14中間圓環(huán)的直徑如下2 2(5.31 d2)S2,則 d2424.34m ；每間隔30°布設(shè)一個(gè)布水點(diǎn)。C、外圈18個(gè)孔口設(shè)計(jì)服務(wù)面積：S3 18 1.23222.14m2折合為服務(wù)面積圓直徑為:3.144 (S S2 S3) 卜(7.38 14.76 22.14) 7 5

31、1m ” . m則外圓環(huán)的直徑d3計(jì)算如下:22(7.51d3 ) S3則 d36.51m。42每間隔20°布設(shè)一個(gè)布水點(diǎn)。 布水管的設(shè)計(jì)計(jì)算總進(jìn)水管的管徑為 DN80mm而水量為100t/d,布水支管共設(shè)6根，每根管長(zhǎng)為 3.3m，D3 V 0.025m，取 0 32mm1l3600 24 3.14 0.41.1.52.6.5排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算UASB反應(yīng)器中污泥總量計(jì)算15gVSS/L,則般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為UASB反應(yīng)器中污泥總量：G VGSS 285 15 4275kgVSS/d。產(chǎn)泥量計(jì)算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取：r=0.1kgMLSS/

32、kgCODUASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥量:rQC0E 0.1 100 190.75 142.5kgMLSS/d，式中X -UASB反應(yīng)器產(chǎn)泥量,kg VSS /d;r厭氧生物處理污泥產(chǎn)量,kg VSS /kg COD;0進(jìn)水COD濃度,kg/m 3;去除率，本設(shè)計(jì)中取80%。142 5據(jù) VSS/SS=0.8, X179kgSS/d0.81000kg /m3，則污泥含水率為p=98%，當(dāng)含水率大于95%，取 s污泥產(chǎn)量WsXs(1 p)1791000 (198%) 9m /d,GX排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)污泥齡c427517923.89(d)。在UASE三相分離器下0.5m和底部0.4m高處，各設(shè)一個(gè)排泥口，共兩

33、個(gè)排泥口，每天排泥一次，排泥管的直徑為DN150mm2.6.6 出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч鏊到y(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排出, 有很大的影響。流速度為a=0.15m/s.出水槽附近水深 Qua10086400 0.1 0.150.078m取槽口附近水深為0.2m，出水槽坡度為0.01 ；出水槽尺寸：B H 0.1m 0.25m，溢流堰設(shè)計(jì)出水設(shè)90三角堰，堰高50mm,堰上水頭取Hj 0.01m，則每個(gè)三角堰的流量:q1 1.343H12.471.343 0.012.47 1.542 10 5m3/s ；三角堰個(gè)數(shù):m q110086400 1.542 10 5了

34、5*6個(gè)'設(shè)計(jì)取 76個(gè);三角堰中心距:L1n1(D 2b)3.147.520.10.2n1760.285m。1.1.62.6.7沼氣收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算沼氣產(chǎn)量計(jì)算設(shè)計(jì)沼氣產(chǎn)率取r 0.4m3 / kgCOD ,每日總產(chǎn)氣量:X rQCoE 0.4 100 19 0.75570m3/d，集氣管:570每個(gè)集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，每根集氣管內(nèi)最大氣流量:3q 0.007m / s24 3600取DN 150mm，充滿度為0.6，管內(nèi)流速為v0.007 40.6 0.1520.66m/s。水封罐設(shè)計(jì)因?yàn)橐好嫣呋虿▌?dòng)水封罐主要是用來控制三相分離器的集氣室中氣液兩相界面高度,同時(shí)兼有排

35、泥和排除冷是，浮渣或浮沫可能會(huì)引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室, 凝水作用。水封高度:H Hi H0式中 H。-反應(yīng)器至貯氣罐的壓頭損失和貯氣罐內(nèi)的壓頭，為保證安全取貯氣罐內(nèi)壓Ho 為 400mm H 2O。頭，集氣罩中出氣氣壓最大Hi取2 H 2。，貯氣罐內(nèi)壓強(qiáng)水封罐:水封高度取1.5m，水封罐面積一般為進(jìn)氣管面積的4倍，則3.14 0.1540.071m2水封罐直徑取0.3m。氣水分離器氣水分離器起到對(duì)沼氣干燥的作用，選用400mm 1500mm鋼制氣水分離器一個(gè)，氣水分離器中預(yù)裝鋼絲填料，在氣水分離器前設(shè)置過濾器以凈化沼氣，在分離器出氣 管上裝設(shè)流量計(jì)及壓力表。 沼氣柜容量確定由上

36、述計(jì)算可知該處理站日產(chǎn)沼氣570m,則沼氣柜容量應(yīng)為 2h產(chǎn)氣量的體積確定，即V qt 570 247.5m3，取 50 m3設(shè)計(jì)選用300鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式儲(chǔ)氣柜，尺寸為4000mm 4000mm。 沼氣燃燒器正常情況下，沼氣全部送入沼氣柜儲(chǔ)存，事故狀態(tài)可啟動(dòng)沼氣燃燒器燃燒處理。來自于沼氣穩(wěn)壓柜的沼氣流向一個(gè)最大燃燒能力為70m3/h的沼氣燃燒器。沼氣燃燒器的操作由沼氣穩(wěn)壓柜的氣位自動(dòng)控制。沼氣燃燒器的操作由一個(gè)輔助燃燒器（由電磁閥控 制）、一個(gè)主燃燒器、一套點(diǎn)火器和溫度傳感器構(gòu)成。在正常工作狀態(tài)下主燃燒器管道上的手動(dòng)閥常開，一旦沼氣壓力達(dá)到某個(gè)設(shè)定值，輔助燃燒器電磁閥打開，點(diǎn)火器即點(diǎn)火，如

37、果溫度探頭檢測(cè)到高溫，說明點(diǎn)火火苗在燃燒。如果沼氣穩(wěn)壓柜的氣位達(dá)到某個(gè)水平，點(diǎn)火閥沼氣燃燒器主閥自動(dòng)打開，點(diǎn)火器自動(dòng)開啟。如果沼氣穩(wěn)壓柜氣位達(dá)到主閥開啟位水平時(shí),自動(dòng)打開，沼氣由點(diǎn)火火苗點(diǎn)燃， 然后沼氣穩(wěn)壓柜氣位緩慢下降到某個(gè)水平，沼氣燃燒器主 閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，而點(diǎn)火火苗始終保持燃燒。1.2 3.3 UASB 反應(yīng)器UASB（升流式厭氧污泥床）糧食類加工的工藝廢水其CODcr 、BOD 5，濃度較高，若采用好氧生物處理，不僅構(gòu)筑物容積大， 增加投資費(fèi)用，而且日常的操作費(fèi)用也較高。因而采用厭氧處理技術(shù)，這樣不僅節(jié)省了好氧處理的運(yùn)行費(fèi)用， 還可以產(chǎn)生沼氣二次能源進(jìn)行利用。 UASB 反應(yīng)器主要從完善

38、三相分離器的結(jié)構(gòu)來提高有機(jī)污染物的去除效果。UASB 是集生物反應(yīng)與沉淀于一體的一種結(jié)構(gòu)緊湊、 效率高的厭氧反應(yīng)器。 為了滿足池內(nèi)厭氧狀態(tài)防止臭氣散逸， UASB 池頂上部采 用蓋板密封， 出水管和出氣管分別設(shè)置水封裝置， 池內(nèi)所有管道、 三相分離器和池壁均做防 腐處理。并結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置污UASB 系統(tǒng)的原理是在形成沉淀性能良好的污泥絮凝體的基礎(chǔ)上，泥沉淀系統(tǒng)，使氣相、液相和固相三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥 （可以是反應(yīng)絮狀污泥或顆粒型污泥）是 UASB 系統(tǒng)良好的運(yùn)行的根本點(diǎn)。 UASB 反應(yīng)器與其他大多數(shù) 厭氧生物處理裝置不同之處就是： 廢水由下向上流過反應(yīng)器， 污泥無(wú)需

39、特殊攪拌設(shè)備； 器頂部裝有三相（氣、液、固）分離器。其最大突出特點(diǎn)是能在反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)污泥顆粒化，顆粒污泥的直徑一般為0.12cm,相對(duì)密度為1.041.08,具有良好的沉淀性能和很高產(chǎn)甲烷活性。污泥顆?；螅磻?yīng)器內(nèi)污泥的平均濃度可達(dá)50gVSS/L 左右，污泥齡一般在 30天以上，而反應(yīng)器水力停留時(shí)間比較短，所以UASB 反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷。UASB 反應(yīng)器的外形和結(jié)構(gòu)材料反應(yīng)器的形狀與尺寸12% 。但是圓形反應(yīng)器UASB 反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)建造圓UASB 反應(yīng)器的斷面形狀一般為矩形或圓形。這兩種類型的反應(yīng)器都已大量應(yīng)用于實(shí)際 中。圓形反應(yīng)器的建造費(fèi)用比具有相同面積的矩形反應(yīng)器至少要低 的這

40、一優(yōu)點(diǎn)，僅在采用單個(gè)池子才突出。所以采用單個(gè)和小的 形池子。而大的反應(yīng)器經(jīng)常建成矩形或方形的。 當(dāng)建兩個(gè)或兩個(gè)以上反應(yīng)器時(shí)， 矩形反應(yīng)器可以 采用公用壁。當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，常采用圓形斷面，當(dāng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，常采用矩形斷面。由于 三相分離器構(gòu)造要求，采用矩形斷面便于設(shè)計(jì)加工。UASB 反應(yīng)器容積（包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)）有 3 種設(shè)計(jì)方法，但是，負(fù)荷設(shè)計(jì)法是主要 的。 UASB 反應(yīng)器的最經(jīng)濟(jì)的高度（深度）為 46m ，并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行范圍。進(jìn)水容積負(fù)荷一般不超過5kgC0D/ (m3d)。本次設(shè)計(jì)采用6座矩形UASB反應(yīng)器。UASB 反應(yīng)器的組成1)進(jìn)水配水系統(tǒng)該系統(tǒng)功能

41、主要是將廢水均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器，并具有進(jìn)行水力攪拌的功能，這時(shí)候反應(yīng)器高速運(yùn)行的關(guān)鍵之一。 它由布水管和不水管嘴組成。 由于廢水是以多點(diǎn)股流的方式流入的， 在反應(yīng)器的一定范圍內(nèi)， 不可避免圍繞每一布水點(diǎn)形成局部的縱向橫流。一般而言，一定強(qiáng)度的縱向環(huán)流能促進(jìn)反應(yīng)區(qū)污泥床層底部顆粒污泥的翻騰打旋，促進(jìn)水污染與污泥粒子的充分接觸，強(qiáng)化反應(yīng)速率；同時(shí)，也有利于底層顆粒污泥上黏附的微小氣泡脫離，防止其浮升于懸浮層， 減小污泥固體的流失量。 但是， 這種由布水股流引起的縱向環(huán)流如果太劇烈，將會(huì)引起惡果：一方面，會(huì)破壞污泥床層的宏觀穩(wěn)定性，增大懸浮層的污泥濃度，增加污泥流失幾率， 另一方面， 一部分進(jìn)水

42、會(huì)迅速穿過污泥床層， 直接進(jìn)入懸浮層，造成嚴(yán)重的短流現(xiàn)象，惡化出水水質(zhì)。目前，在生產(chǎn)運(yùn)行裝置中所采用的進(jìn)水方式大致可分為間歇式(脈沖式)、連續(xù)式、連續(xù)與間歇會(huì)流向結(jié)合進(jìn)水等幾種方式。 從布水管的形式有一管多孔、 一管一孔和分枝狀等多種形式。反應(yīng)器布水點(diǎn)數(shù)量設(shè)置與處理流量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等因素有關(guān)。2)反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)是 UASB 反應(yīng)器的工作主體，其中裝滿高活性厭氧生物污泥，上部為懸浮污泥層，下部為污泥床， ，用于生物吸附和降解可生化的有機(jī)污染物。共分3 個(gè)功能區(qū)，即底部的布水區(qū)，中部的反應(yīng)區(qū)，頂部的分離出水區(qū)。反應(yīng)區(qū)內(nèi)的厭氧微生物存在 3種狀態(tài)：游離的單個(gè)菌體；聚集成微笑絮體的菌體;聚集成較

43、大的顆粒的菌體。高效工作的 UASB 反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)區(qū)的污泥眼高程呈兩種分布狀態(tài)。下部約1/31/2的高度范圍內(nèi)， 密集堆存著絮體污泥和顆粒污泥， 污泥粒子雖呈一定的懸浮狀態(tài)， 但相互之間距離很近，幾乎成搭接之勢(shì)。這個(gè)區(qū)域內(nèi)的污泥固體濃度高達(dá)4080g(VSS)/L,或60120g(SS) /L ,通常稱成為污泥床層， 是對(duì)廢水中的可生化性有機(jī)物進(jìn)行生物處理(吸附和降解)的主要場(chǎng)所。被降解的有機(jī)物中，大約 70%90%是在這個(gè)區(qū)域內(nèi)完成的。污泥床層以上約占反應(yīng)區(qū)總高度 2/31/2 的區(qū)域，懸浮著粒徑較小的絮體污泥和游離污泥，絮體之間保持著較大的距離。污泥固體的濃度較小，平均約為525 g (

44、SS) /L或530 g (SS) /L。這個(gè)高度范圍通常稱為污泥懸浮層， 是防止污泥粒子流失的緩沖層， 其進(jìn)行生物處理 （吸附和降解）稱做污泥層分界的作用并不明顯，被降解的有機(jī)物中僅有 10%30% 是在此層完成的。正常工作的 UASB 反 應(yīng)器內(nèi)， 在污泥床層和污泥懸浮層之間通常存在著一個(gè)濃度突變的分界面， 面，污泥層分界面的存在及其高低和廢水種類、出水及出氣等條件有關(guān)。3）三相分離器三相分離器的主要功能是進(jìn)行固體（反應(yīng)器中的污泥）、氣體（反應(yīng)過程產(chǎn)生的沼氣）和液體（被處理的廢水）等三相加以分離，將沼氣引入集氣室，將固體顆粒導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)，將 處理后廢水引入排水渠。 在 3 種分離功能中， 核

45、心的問題是完成固液分離， 將上浮的污泥固 體截留下來，返回反應(yīng)區(qū)，同時(shí)改善水質(zhì)。三相分離器中， 氣液分離功能主要有合理配置的傾斜導(dǎo)流板和有斜面的導(dǎo)流塊完成； 液分離功能則主要由斜板以上的沉淀室完成。 沉淀室的橫斷面積一般等于或小于 （當(dāng)集水槽。水流在沉淀室的上升流速等于或占去部分過水?dāng)嗝鏁r(shí)）反應(yīng)區(qū)的橫斷面積（但也有例外） 略大于在反應(yīng)區(qū)內(nèi)的上升速度。污泥絮體與附著的氣泡形氣固分離是指污泥絮體與附著在其表面上的微小氣泡的分離。成了氣固聚合體，使污泥的密度減小，當(dāng)密度小于1 時(shí)就會(huì)自動(dòng)上升， 很難沉降分離。附著的氣泡總量愈多，聚合體的密度就愈小， 上升速度愈快， 就愈難分離。 當(dāng)穿過污泥層上升的

46、大氣泡一旦碰到懸浮著的氣固聚合體時(shí)， 就會(huì)將一部分附著的微小氣泡碰落下來； 當(dāng)碰到斜板和導(dǎo)流板地面時(shí)，也會(huì)碰落一些微小氣泡，從而改善了其沉降性能使聚合體沉降下來。沉淀室通常設(shè)置溢流堰以適應(yīng)氣體壓力的波動(dòng)，保持液面的穩(wěn)定。 聚集于集氣室的生物氣（沼氣）要用導(dǎo)管引出，輸往貯氣柜備用。4）出水系統(tǒng)其作用是把沉淀區(qū)處理過的水均勻的收集并派出反應(yīng)器外，通常由出水槽引出。5）氣室氣室又稱集氣罩，其作用是收集生物氣（沼氣） ，經(jīng)脫硫后送往用戶使用。6）浮渣清除功能其功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣。如浮渣不多可省略。7）排泥系統(tǒng)其功能是均勻地排除反應(yīng)區(qū)的剩余污泥。8）水封系統(tǒng)與氣體收集裝置是保證集氣室出

47、氣水封系統(tǒng)的功能是控制三相分離器的集氣室中氣液兩相界面的高度，題的關(guān)鍵。氣體收集裝置應(yīng)該能夠有效地收集產(chǎn)生的沼氣,同時(shí)保持正常的氣液界面。氣體管徑應(yīng)該足夠大，避免氣體夾帶的固體（或泡沫）產(chǎn)生堵塞。設(shè)置一個(gè)在氣體堵塞情況下，使氣體釋放的保護(hù)裝置是重要的，它可以避免對(duì)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形成過大的壓力。在出水管堵塞的情況從而避免對(duì)反應(yīng)器結(jié)下，UASB反應(yīng)器中三相分離器中水面會(huì)不斷降低直至從反射板溢出, 構(gòu)的破壞。般在產(chǎn)生的氣體送往貯氣柜之前，需被引導(dǎo)至通過水保持一定氣體壓力的水封罐中釋放,經(jīng)驗(yàn)表明水封罐中冷凝水將積累。因此，在水封罐中有一個(gè)排除冷凝水的出口，以保持罐中定水位是必需的。根據(jù)不同處理對(duì)象，UAS

48、B反應(yīng)器常分為開敞式和封閉式兩大類。2 UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 4.1 UASB反應(yīng)器有效容積及主要尺寸的確定設(shè)計(jì)參數(shù)：Q=9955m3/d;進(jìn)水 COD=5152mg/l。2.1.1 4.1.1 UASB反應(yīng)器的有效容積設(shè)計(jì)有效容積負(fù)荷率 Nv=5.0kgCOD/m 3.d; COD去除率為80%。V有效Q （C。Ce）Nv9955 5152 o.8 10 35.038206.11m2.1.2 4.1.2 UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸UASB反應(yīng)器的經(jīng)濟(jì)有效高度為 68m,由于建造圓形反應(yīng)器的三相分離器比矩形復(fù)雜,則橫截面積:S V有效 竺0486m2H共設(shè)四座UASB反應(yīng)器。每池的面

49、積為:S S 486S n V矩形長(zhǎng)寬比為約2: 1;所以122m2B=8m ; L=16m ;則單池的截面積為：128 m2般應(yīng)用是反應(yīng)器的裝液量為70%90%;設(shè)計(jì)反應(yīng)器總高度為 8m其中超高為0.5m。單池容積:V SiH 128 (8.5 0.5)1024m3總?cè)莘e:V Vin 1024 44096m3有效容積為3584n3,則體積有效系數(shù)為88%，符合有機(jī)負(fù)荷要求。2.1.34.1.3水力停留時(shí)間HRT和水力負(fù)荷率 Vr43h丄 3584tlHRT242000320.16m /m .hQ 83.3Vr S 512對(duì)于顆粒污泥，水離負(fù)荷率 Vr 0.1 0.9m3 /m2.h，符合要求。2.2 4.2進(jìn)水分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.2.1 4.2.1 布水點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)水方式采用連續(xù)均勻進(jìn)水方式，布水點(diǎn)的數(shù)量與處理水量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等 因素有關(guān)。所取容積負(fù)荷為10.0kgCOD/m 3.d,每個(gè)布水點(diǎn)的布水面積