厭氧塔計算手冊

1、1.厭氧塔的設(shè)計計算1.1反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計計算(1) 反應(yīng)器的有效容積設(shè)計容積負(fù)荷為 Nv 5.0kgCOD/(m3/d)進出水 COD 濃度 C02000(mg/L)，E=0.70QCoE3000 20 0.7033V= -8400m ，取為 8400 mNv5.0式中Q設(shè)計處理流量 m3/d3C0進出水 COD濃度kgCOD/ mE去除率N v容積負(fù)荷(2) 反應(yīng)器的形狀和尺寸。工程設(shè)計反應(yīng)器3座，橫截面積為圓形。1)反應(yīng)器有效高為h 17.0m則橫截面積：S V有效 8400 =495(m2)h 17.0S 4952單池面積：Si165( m2)n 31.2: 1以下較合適。2)單池從

2、布水均勻性和經(jīng)濟性考慮，高、直徑比在設(shè)直徑D 15m，則高h D*1.215*1.2m18，設(shè)計中取h 18m單池截面積：S' 3.14* (-D)2h 3.14 7.52 176.6(m2)設(shè)計反應(yīng)器總高 H 18m，其中超高1.0m單池總?cè)莘e：Vj S' H176.6 (18.0 1.0) 3000(m3)單個反應(yīng)器實際尺寸:D H ©15m 18m反應(yīng)器總池面積:S S； n 176.6 3529.8(m2)反應(yīng)器總?cè)莘e：V V'j n3000 39000(m3)(3)水力停留時間HRT )及水力負(fù)荷(Vr) Nv(1)tHRT QQ Vr9000247

3、2h30003000S 24 176.6 30.24m3/(m2h)根據(jù)參考文獻，對于顆粒污泥，水力負(fù)荷V 0.10.9m3/(m2.h)故符合要求。三相分離器構(gòu)造設(shè)計計算沉淀區(qū)設(shè)計根據(jù)一般設(shè)計要求，水流在沉淀室內(nèi)表面負(fù)荷率q'0.7m3/(m2.h)沉淀室底部進水口表面負(fù)荷一般小于2.0m3 /(m2.h)。本工程設(shè)計中，與短邊平行，沿長邊每池布置8個集氣罩,構(gòu)成7個分離單元，則每池設(shè)置7個三項分離器。三項分離器長度:16(m)每個單元寬度:l_7182.57(m)沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積即2288m沉淀區(qū)表面負(fù)荷率：Qi114580.39m3/(m2.h)1.02.0m

4、3/(m2.h)S288(2)回流縫設(shè)計設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角為55°，取h3 1.4mb1h3 tan1.4tan 550.98(m)b2 b 203.0 2 0.981.04(m)式中：b 單元三項分離器寬度，m ；b1 下三角形集氣罩底的寬度，m；b2 相鄰兩個下三角形集氣罩之間的水平距離(即污泥回流縫之)，m；h 3 下三角形集氣罩的垂直高度，m ；設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角為55°,取h3 1.4mbi上tan1.4tan 550.98(m)b2b 2bi 3.0 2 0.98 1.04(m)式中：b 單元三項分離器寬度，m ；bi 下三角形集氣罩底的

5、寬度，m；b圖4三相分離器計算草圖b2 相鄰兩個下三角形集氣罩之間的水平距離（即污泥回流縫之），m；h 3 下三角形集氣罩的垂直高度，m ；F三角集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速a1n b2l' 7 1.04 16 116.48(m2)Qiai114.58116.480.98(m/h)式中：V1 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 ；a1 下三角形集氣罩回流縫總面積，m2 ；l'反應(yīng)器的寬度，即三項分離器的長度b,m；2m/ h，上三b3 CD 0.3mn 反應(yīng)器三項分離器的單元數(shù)；為使回流縫水流穩(wěn)定，固、液分離效果好，污泥回流順利，一般角集器罩下端與

6、下三角斜面之間水平距離的回流縫中水流的流速。設(shè)a2 2nb3l2 7 0.3 16 67.2(m2)V2 Ql 114.58 1.7(m/h) a267.2式中：V2 上三角集氣罩下斷語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 ；a2 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，一般其面積不低于反應(yīng)器面積的20%, V2就是Vmax，同時要滿足：v1 v2 (vmax)2.0m/h(3) 氣、液分離設(shè)計由上圖 1知：CE CD sin550.3 sin550.24(m)CB0.42( m)sin 35 sin35設(shè)AB

7、 0.5m則b21 04h4 (ABcos55. -j)tan55. (0.5 cos55') tan55. 1.15(m)校核氣、液分離。如圖2所示。假定氣泡上升流速和水流速度不變，根據(jù)平行四邊形法則，要使氣泡分離不進入沉淀區(qū)的必要條件是:vb ADBC W Va ABAB沿 AB 方向水流速度:Qi687.5/63 72(m/ h)vaCE B 2 N 0.24 16 2 7式中：B 三項分離器長度，m;N每池三項分離器數(shù)量；氣泡上升速度：Vbg18(1g) d2式中：d 氣泡直徑，cm;i 液體密度，g/cm3;g 沼氣密度，g/cm3；碰撞系數(shù)，取0.95;廢水動力黏滯系數(shù)，g

8、/(cm.s)；v 液體的運動黏滯系數(shù)，cm2；設(shè)氣泡直徑 d 0.01cm，設(shè)水溫 30。C,1 1.03g/cm3， g 1.13 10 3 g / cm3v 0.010cm2/s，0.95 ；0.0101 1.030.0104g/(cm.s)由于廢水動力黏滯系數(shù)值比凈水的大，取0.02g/(cm.s)則：V 0.95 981 (1.03 1.13 103) 0.0120.266(cm/s) 9.58(m/h)18 0.02BCAB型 0.84V 9.580.5VA3.722.58VbBC-可以脫去d 0.01cm的氣泡VaAB(4) 三項分離器與UASB高度設(shè)計三相分離區(qū)總高度：h h2

9、 h3 h4 h5式中：h2 集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5m；h31.4AF -1.71(m)si n55-si n55-DFAF BD AB 1.71 0.5 0.52 0.69(m)h5 DF sin55， 0.69 sin 55， 0.56(m)貝 U： h 0.5 1.4 1.15 0.562.49(m)UASB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。布水系統(tǒng)的設(shè)計計算反應(yīng)器布水點數(shù)量設(shè)置預(yù)處理流量、進水濃度，容積負(fù)荷等因素有關(guān)，有資料知，顆粒污泥Nv 4kgCOD/(m3.d)每個布水點服務(wù) 2-5m2,出水流速2-5m/s，配水

10、中心距池底一般 為 20-25cm。(1) 配水系統(tǒng)：配水系統(tǒng)形式采用多管多孔配水方式，每個反應(yīng)器設(shè)1根D=100mm的總水管，16根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2.0m，配水孔徑取 15mm孔距2.0m，每根水管有3個配水孔，每個孔的服務(wù)面積2.0 1.673.34(m2)孔口向下。(2) 布水孔孔徑的計算：流速u4.05(m/ s)4Qj4 687.5/63600 D2 = 3600 3.14 0.12布水孔3 1648個，出水流速為u114.58' 3600 3.14 48 2.12.1m/s，則孔徑為：10.03(mm)取 15mm本

11、裝置采用連續(xù)進料方式，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，減少底部進水管的堵塞，建議進水點距反應(yīng)底部200300mm，本工程設(shè)計采用布水管離 UASB底部200mm處。布水管設(shè)置在距UASB反應(yīng)器底部200mm處。排泥系統(tǒng)的設(shè)計計算(1) UASB反應(yīng)器中污泥總量計算一般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20VSS/L，則UASB反應(yīng)器中污泥總量：G V Css 9818 20196360(kg/d)196.36(t/d)厭氧生物處理 污泥產(chǎn)量取0.08kgMLVSS /kgCOD剩余污泥量的

12、確定與每天去除的有機物量有關(guān)，當(dāng)設(shè)有相關(guān)的動力學(xué)常數(shù)時，可根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定， 一般情況下，可按每去除1kgCOD產(chǎn)生0.050.10kgVSS計算，本工程取 0.08kgVSS/kgCOD流量Q 687.5m3 / h，進水COD濃度C°5600(mg/l)5.6(kg/m3)，COD 去除率E 85%，則1) UASB反應(yīng)器的總產(chǎn)泥量QC0E0.08 687.5 245.6 0.85 6283.2(kgMLVSS /d)2)不同試驗規(guī)模下 蠶是不同的，因為規(guī)模越大，被處理的廢水含無機雜質(zhì)越多，因此取0-8，則單池產(chǎn)泥 xi6283.20.87854(kgMLSS/d)7854613

13、09(kgMLSS/d)3) 污泥含水率98%，當(dāng)污泥含水率95%時，取 s 1000(kg/m3)則污泥產(chǎn)量：78543Ws392.7(m3/d)1000 (1 98%)單池排泥量：Wsi 3927 65.45(m3/d)64)污泥齡Gcx196360 25.0(d)7854排泥系統(tǒng)的設(shè)計在距UASB反應(yīng)器底部100cm和200cm高處個設(shè)置兩個排泥口，共4個排泥口。排泥時由污泥泵從排泥管強排。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。由計算所得污泥量選擇污泥泵，型號為：WQK25 17 4污泥泵,主要性能：流量：Q=25m 3/h ;揚程：H=17m

14、 ;電機功率：P=4Kw ;數(shù)量：3臺;用2臺泵同時給兩組反應(yīng)器排泥，設(shè)每天排泥一次出水系統(tǒng)設(shè)計計算出水是否均勻?qū)μ幚硇С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,果有很大的影響且形式與三向分離器及沉淀區(qū)設(shè)計有關(guān)。(1)出水槽設(shè)計對于每個反應(yīng)池有 7個單元三項分離器，出水槽共有7條，槽寬0.2m(2) 單個反應(yīng)器流量:qiQi3600114.58360030.032(m /s)(3) 設(shè)出水槽槽口附近水流速度為0.3m/s則槽口附近水深魚0.03277u a 0.3 0.20.0762( m)10m 0.2m 0.2m，qi 31.8f 1.817.67(m)取槽口附近槽深為 0.2

15、0m,出水槽坡度為0.01，出水槽尺寸:出水槽數(shù)量為7座。(4) 溢流堰設(shè)計出水溢流堰共有17條(7 2)，每條長10m。設(shè)計90°三角堰，堰高50mm， 堰口寬100mm，則堰口水面寬 50mm。每個UASB反應(yīng)器處理水量31.8L/S，查得溢流負(fù)荷為12L/(m.s)設(shè)計溢流負(fù)荷為f 1.8L /(m.s)，則溢流堰上水面總長為：三角堰數(shù)：n -17.67 3353個，取354個b 50 10 3354每條溢流堰三角堰數(shù)：35.4個，取為36個10一個溢流堰上共有 36個100mm的堰口堰上水頭校核每個堰處流率:qiq - n317.67 104.99510 (m/s)354按9

16、0°三角堰計算公式：q 1.43h2.5則堰上水頭：h G)0.4(4.99 101.435)°.40.0164(m)UASB反應(yīng)器沿長邊設(shè)一條矩形出水渠,7條出水槽的出水流至此出水渠，設(shè)出水渠寬出水渠設(shè)計計算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:qi 17.67 10u a 0.3 0.20.295(m)以出水槽槽口為基準(zhǔn)計算，出水渠渠深： 0.20.2950.4950.5(m)出水渠渠口最遠的出水槽到渠口的距離為：16.6 ( m)出水渠長為：16.6+0.1=16.7( m)出水渠尺寸：16.6m 0.50m 0.30m向渠口坡

17、度為:0.0011.7.8 UASB排水管設(shè)計Q=17.67L/s,選用D=200 mm的鋼管排水，充滿度為0.6,設(shè)計坡度為0.001,管內(nèi)水流速度為v=0.14m/s沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計計算(1)沼氣產(chǎn)量計算1)沼氣主要產(chǎn)生于厭氧階段，設(shè)計產(chǎn)氣率取0.4m3/kgCOD總產(chǎn)氣量：GQC0E 0.4 165005.6 0.8531416(m3/d)譽 T/d)G 則單個UASB反應(yīng)器產(chǎn)氣量：Gi13根集氣管，每62) 集氣管：每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，單個池子共有523633根集氣管內(nèi)最大流量4.66 10 3(m3/s)24 3600 13根據(jù)資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100m

18、m本設(shè)計中取100mm，結(jié)構(gòu)圖5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,采用鋼管，單池沼氣主管道坡度為0.5%。則單池沼氣主管內(nèi)最大氣流量：qj趕 0-061（m3/s），D 150mm充滿度設(shè)計值為4）管內(nèi)最大氣流量:0.0610.8。則流速：V3.14 0.152 0.8314161.08(m/s)q 丹嵐 0.182(m3/s)1.5m/s取 D= 500mm;充滿度0.6;流速v= v 0.182 4圖5集氣管結(jié)構(gòu)示意圖水封罐設(shè)計水封罐主要是用來控制三項分離器的集氣室中氣、液兩相界面高度的，因為當(dāng)液面太高或波動時浮渣或浮沫可能會引起出氣管的堵塞

19、或使氣體部分進入沉降室，同時兼有隔絕和排除冷凝水作用，每一反應(yīng)器配一水封罐。水封高度取H= H1 H0式中H。-反應(yīng)器至儲氣罐的壓頭損失和儲氣罐的壓頭為保證安全取儲氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大Hi取2m H2O，儲氣罐內(nèi)的壓強Ho為 400mmH2O，貝U H=2-0.4=1.6m取水封高度為2.5m,直徑為1500mm,進水管、出氣管各一根，D=200mm.進水管、放空管各一根，D=50mm,并設(shè)液面計。(1) 氣水分離器氣水分離器起到對沼氣高燥的作用，選用500 mm H 1800mm鋼制氣水分離器 4個，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)流量計及壓力表。沼氣柜容積確定由上述計算知該處理中日產(chǎn)沼氣31416m3 =1309 m3/h，則沼氣柜容積應(yīng)為 3h產(chǎn)氣3量的體積來確