1000m3d垃圾滲瀝液厭氧處理的UASB反應(yīng)器設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表課程設(shè)計(jì)評(píng)分（按下表要求評(píng)定）評(píng)分項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明 書質(zhì)量（50 分）圖紙質(zhì) 量（30 分）任務(wù)完成 情況 （10 分）學(xué)習(xí)態(tài)度（10 分）合計(jì) （100 分）得分指導(dǎo)教師評(píng)語指導(dǎo)老師簽名：年月日教研室主任審核意見教研室主任簽名：年月日設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目3000m3/d 垃圾滲瀝液厭氧處理的 UASB反應(yīng)器設(shè)計(jì)二、原始資料1. 處理流量 Q3000m3/d2. 水質(zhì)情況：BOD5=6000mg/LCODcr=12000mg/LSS=2000mg/L pH=69NH4-N=1000mg/L三、出水要求BOD5=600mg/LCODcr=1200mg/LSS=200mg/L pH

2、=69NH4-N=60mg/L四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 方案確定按照原始資料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理方案的確定， 擬定處理工藝流程， 選擇各處理構(gòu) 筑物，說明選擇理由， UASB工藝說明包括原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則、保溫、 防腐、控制等說明，論述其優(yōu)缺點(diǎn)，編寫設(shè)計(jì)方案說明書。該課題工藝為預(yù)處理 （ 加藥混凝、氨吹脫 ） 加 UASB反應(yīng)器。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行 UASB反應(yīng)器的體積、三相分離器、布水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)的計(jì)算，去除 效率估算；效益分析3. 制圖UASB設(shè) 備的平面布置圖、三相分離器制造圖、管道連接接口大樣圖4. 編寫設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書五、設(shè)計(jì)成果1. 設(shè)備平面布置圖、剖面圖 1 張（ A1）2. 三相分離

3、器制造圖、管道連接接口大樣圖 1 張（A4）3. 設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書一份六、時(shí)間分配表 （第 19周）序號(hào)教學(xué)內(nèi)容時(shí)間備注1下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書1 天（19 周周一）由指導(dǎo)老師講授設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2查閱資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算2 天（19 周周二周三）3繪制 CAD設(shè)計(jì)圖紙2 天（19 周周四周五）4編寫設(shè)計(jì)說明書，裝訂成冊(cè)2 天（19 周六周日）5總計(jì)時(shí)間7天七、成績(jī)考核辦法 根據(jù)設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量及平常考核情況由指導(dǎo)教師按優(yōu)、良、 中、及格、不及格評(píng)定成績(jī)。指導(dǎo)教師：曾經(jīng)、彭青林長(zhǎng)沙理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院環(huán)境工程教研室2011年 11 月目錄第一章 概述 61.1 引言 91.2 UASB

4、的由來 91.3 設(shè)計(jì)說明 . 91.3.1 基本原理 . 91.3.2 基本設(shè)計(jì) . 91.3.3 滿足要求 . 9第二章 垃圾滲濾液工藝流程的確定 92.1 工藝流程圖 . 92.2 預(yù)處理設(shè)施 . 92.2.1 格柵 92.2.2 調(diào)節(jié)池 102.2.3 氨吹脫 102.2.4 加藥混凝 102.3 UASB 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu) 112.3.1 UASB 反應(yīng)器的組成 112.3.2 三相分離器 122.3.3 進(jìn)水和配水系統(tǒng) 132.4 UASB 工藝的優(yōu)缺點(diǎn) 132.5 UASB 工藝的設(shè)計(jì)原則 14第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 153.1 預(yù)處理設(shè)計(jì) . 153.1.1 混凝沉淀池 153.1.2

5、吹脫塔 153.1.3 預(yù)處理后數(shù)據(jù) 153.2 UASB 反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 153.2.1 反應(yīng)器池體 . 153.2.2 反應(yīng)器的幾何尺寸 153.2.3 反應(yīng)器水力停留時(shí)間 163.3 進(jìn)水、配水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 163.4 三相分離器的設(shè)計(jì) . 174.4.1 回流縫設(shè)計(jì) 174.4.2 沉淀區(qū)設(shè)計(jì) 194.4.3 氣液分離設(shè)計(jì) 193.5 出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 193.6 排泥系統(tǒng) . 203.7 浮渣清除方法的考慮 203.8 防腐措施 . 20第四章 輔助設(shè)施及簡(jiǎn)圖 204.1 剩余沼氣燃燒器 . 214.2 保溫加熱設(shè)備 . 224.3 監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備 . 224.4 高程布置圖 . 224

6、.5 平面布置圖 . 22第五章 出水水質(zhì)計(jì)算及效益分析 23第六章 總結(jié) 24參考文獻(xiàn) 25第一章 概述1.1 引言垃圾滲濾液的主要兩大特點(diǎn)和難點(diǎn)就是其氨氮濃度高以及可生化性差 , 指垃 圾在堆放和填埋的過程中由于發(fā)酵并在地表地下水、 天然降水的浸泡或沖刷下而 濾出的污水。 據(jù)有關(guān)國(guó)內(nèi)外資料表明， 現(xiàn)有的垃圾濾液處理工藝主要采用傳統(tǒng)的 物化法和生物處理法。以混凝、沉淀、吸附、膜處理和深度氧化等為主的常見物 化法對(duì)垃圾滲濾液的處理不受水質(zhì)水量的影響，出水水質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)BOD/COcDr 比值較低的難生物降解的垃圾滲濾液較為有效，但需要投加大量的吸附劑和混凝 劑，運(yùn)行成本過高，且不易管理。生物處理

7、包括好樣處理、厭氧處理以及二者聯(lián) 合處理。好氧處理以傳統(tǒng)的活性污泥、 氧化溝、氧化塘、生物轉(zhuǎn)盤等方法為代表， 其中以延時(shí)曝氣活性污泥法應(yīng)用最多。 厭氧處理法主要有厭氧接觸法、 厭氧生物 濾池、升流式厭氧污泥床及分段厭氧消化等。目前國(guó)內(nèi)外多采用的厭氧與好氧聯(lián)合處理法， 由于對(duì)垃圾滲濾液中過高氨氮 濃度未引起足夠重視，造成高氨氮對(duì)生物處理產(chǎn)生嚴(yán)重的抑制作用，影響出水， 整體處理效果不佳。 結(jié)合物化和生物處理法的優(yōu)點(diǎn)， 充分考慮過高氨氮對(duì)微生物 的抑制作用設(shè)計(jì)一套“脫氨混凝沉淀高效厭氧（ UASB）接觸氧化”工藝對(duì) 某垃圾場(chǎng)的垃圾滲濾液進(jìn)行專項(xiàng)處理厭氧生物處理以其獨(dú)有的特征，在各方面都獲得了廣泛的應(yīng)

8、用，例如釀 酒、制糖、淀粉生產(chǎn)、造紙、醫(yī)藥、食品加工以及化學(xué)工業(yè)等高濃度及難降 解有機(jī)工業(yè)廢水的處理。厭氧生物處理之所以有如此廣泛的應(yīng)用， 是因?yàn)樗兄醚跎锾幚硭痪?有的優(yōu)點(diǎn)。 它可消除氣體排放的污染； 能處理高濃度的有機(jī)廢水； 可承受較高的 有機(jī)負(fù)荷和容積負(fù)荷；厭氧污泥可以長(zhǎng)期貯存，添加底物后可實(shí)現(xiàn)迅速反應(yīng)。而升流式厭氧污泥床 UASB工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重 特點(diǎn)，作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源沼氣的一項(xiàng)技術(shù)。 對(duì)于 不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng)， 且其結(jié)構(gòu)、 運(yùn)行操作維護(hù)管理相對(duì)簡(jiǎn)單， 造價(jià)也 相對(duì)較低，技術(shù)已經(jīng)成熟， 正日益受到污水處理業(yè)界的重視， 得

9、到廣泛的歡迎和 應(yīng)用。1.2 UASB 的由來1971 年荷蘭瓦格寧根( Wageningen)農(nóng)業(yè)大學(xué)拉丁格( Lettinga )教授 通過物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用重力場(chǎng)對(duì)不同密度物質(zhì)作用的差異， 發(fā)明了三項(xiàng)分離器。 使活性污泥的停留時(shí)間與廢水的停留時(shí)間分離， 行成了上流式厭氧污泥床 (UASB) 反應(yīng)器的雛形。 1974 年荷蘭 CSM公司在其 6m3反應(yīng)器處理甜菜制糖廢水時(shí)，發(fā) 現(xiàn)了活性污泥自身固定化機(jī)制行成的生物聚體結(jié)構(gòu)，即顆粒污泥( granular sludge )。顆粒污泥的出現(xiàn)，不僅促進(jìn)了以 UASB為代表的第二代厭氧反應(yīng)器的 應(yīng)用和發(fā)展，而且還為第二代厭氧反應(yīng)器的誕生奠定了基礎(chǔ)。

10、1.3 UASB 的設(shè)計(jì)說明1.3.1 基本原理UASB反應(yīng)器主要包括主體部分和水封及沼氣處理等附屬設(shè)施，如圖所示。 UASB反應(yīng)器廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部，污水向上通過包含顆粒污 泥或絮狀污泥的污泥床。 厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。 在厭氧狀 態(tài)下產(chǎn)生的沼氣 (主要是甲烷和二氧化碳) 引起了內(nèi)部的循環(huán)， 這對(duì)于顆粒污泥 的形成和維持有利。 在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上， 附著和沒有附 著的氣體向反應(yīng)器頂部上升。 上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)射器的底 部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。 氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面， 附著和沒有附著的氣體被收集到

11、反應(yīng)器頂部的三相分離器的集氣室。 包含一些剩 余固體和污泥顆粒的液體經(jīng)過分離器縫隙進(jìn)入沉淀區(qū)。 累積在三相分離器上的污 泥絮體在一定程度上將超過其保持在斜壁上的摩擦力， 其將滑回反應(yīng)區(qū)， 這部分 污泥又將與進(jìn)水有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。 經(jīng)過反應(yīng)后的沼氣由上部的分離器送出， 液體 則經(jīng)出水堰流出反應(yīng)器。1.3.2 基本設(shè)計(jì)UASB的工藝設(shè)計(jì)主要是計(jì)算 UASB的容積、產(chǎn)氣量、剩余污泥量、營(yíng)養(yǎng)需求 的平衡量。 UASB的池形狀有圓形、方形和矩形。污泥床高度一般為 3-8m，多用 鋼筋混凝土建造。 當(dāng)污水有機(jī)物濃度比較高時(shí)， 需要的沉淀區(qū)與反應(yīng)區(qū)的容積比 值小，反應(yīng)區(qū)的面積可采用與沉淀區(qū)相同的面積和池行。

12、當(dāng)污水有機(jī)物濃度低時(shí)， 需要的沉淀面積大， 為了保證反應(yīng)區(qū)的一定高度， 反應(yīng)區(qū)的面積不能太大時(shí)， 則 可采用反應(yīng)區(qū)的面積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部面積大于下部池形。1.3.3 滿足要求氣液固三相分離器是 UASB的重要組成部分，它對(duì)于污泥床的正常運(yùn)行和獲 良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用， 因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予特別的重視。 三項(xiàng)分離器 應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：（1）、混合液進(jìn)入沉淀區(qū)之前， 必須將其中的氣泡予以脫出， 防止氣泡進(jìn)入 沉淀區(qū)影響沉淀。（2）、沉淀器斜壁角度約可大于 45 度角。（3）、沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷應(yīng)在 0.7m3/m2.h 以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過 沉淀槽低縫的流速不大于 2m/m2

13、.h。（4）、處于集氣器的液 - 氣界面上的污泥要很好的使之浸沒于水中。（5）、應(yīng)防止集氣器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。第 2、3 兩個(gè)條件可以通過適當(dāng)選擇沉淀器的深度 - 面積比來加以滿足。對(duì) 于低濃度污水，主要用限制表面水力負(fù)荷來控制。對(duì)于中等濃度和高濃度污水， 在極高負(fù)荷下， 單位橫載面上釋放的氣體體積可能成為一個(gè)臨界指標(biāo)。 污泥與液 體的分離基于污泥絮凝、沉淀和過濾作用。如上所述， UASB中污水與污泥的混 合是靠上升的水流和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣泡來完成的。 因此，一般采用多點(diǎn)進(jìn)水， 使進(jìn)水均勻分布在床斷面上，其中的關(guān)鍵是要均勻勻速勻量。 UASB容積的 計(jì)算一般按有機(jī)物容積負(fù)荷或水力停留時(shí)間進(jìn)行，

14、 設(shè)計(jì)時(shí)通過實(shí)驗(yàn)決定參數(shù)或參 考同類廢水的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)。第二章 垃圾滲濾液工藝流程確定2.1 工藝流程圖工藝過程： 原水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后， 先后經(jīng)過調(diào)節(jié)池、吹脫塔和混凝沉淀池后盡 可能均勻地從反應(yīng)器底部進(jìn)入， 向上通過厭氧污泥床， 與顆粒污泥充分接觸， 發(fā) 生厭氧反應(yīng)， 在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生沼氣。 廢水的向上流動(dòng)和產(chǎn)生的大量沼氣的上升 對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的顆粒污泥起到了良好的自然攪拌作用， 引起污泥的內(nèi)部循環(huán)， 使一 部分污泥向上運(yùn)動(dòng)， 在污泥床上方形成相對(duì)稀薄的污泥懸浮層。 在含有顆粒污泥 的廢水進(jìn)入分離區(qū)后， 附著在顆粒污泥上的氣泡和自由氣泡撞擊到分離區(qū)中三相 分離器氣體反射板的底部， 與污泥和廢水發(fā)生

15、分離， 被收集在反應(yīng)器頂部三相分 離器的集氣室內(nèi)； 釋放氣泡后的顆粒污泥由于重力作用沉淀到污泥層的表面， 返 回反映區(qū)；經(jīng)過反應(yīng)后的沼氣由上部的分離器送出， 液體則經(jīng)出水堰流出反應(yīng)器。2.2 預(yù)處理設(shè)施一般滲瀝水中含有懸浮物質(zhì)， 由于垃圾來源廣泛， 廢水中懸浮物質(zhì)含量的 變化范圍很廣，從每升中含有幾十、幾百毫克，直到幾千甚至上萬毫克。為了保 護(hù)后續(xù)處理能夠正常進(jìn)行， 以及降低其他處理設(shè)施的處理負(fù)荷， 通常在廢水進(jìn)行 生物或化學(xué)處理之前先將這些懸浮物盡可能地用簡(jiǎn)單的物理方法予以去除， 即進(jìn) 行預(yù)處理，內(nèi)容包括格柵、調(diào)節(jié)池、沉淀池、氣浮池以及沉砂池等。2.2.1 格柵格柵是由一組（或多組）相平行的

16、金屬柵條與框架組成。 傾斜安裝在進(jìn)水的渠 道， 或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，主要作用是去除污水中較大的懸浮或漂浮 物，以減輕后續(xù)水處理工藝的處理負(fù)荷，并起到保護(hù)水泵、管道、儀表等作 用。當(dāng)攔截的柵渣量大于 0.2m3/d 時(shí)，一般采用機(jī)械清渣方式；柵渣量小于0.2m3/d 時(shí)，可采用人工清渣方式，也可采用機(jī)械清渣方式。因此本設(shè)計(jì)采 用機(jī)械清渣方式，具體來講，選用旋轉(zhuǎn)鼓筒式格柵。本次設(shè)計(jì)選取中格柵寬 度 s=40mm；柵條間隙 b=15mm；柵前水深 h=0.3m；過柵流速 v=0.5m/s ；安裝傾角 a=45。 隔柵的剖面圖和俯視圖如圖2.2.2 調(diào)節(jié)池 作用：為了使管渠和 構(gòu)筑物 正常工作，

17、不受廢水高峰流量或濃度變化的影響， 需在廢 水處理設(shè)施之前設(shè)置 調(diào)節(jié)池。設(shè)計(jì)：水力停留時(shí)間設(shè)為 6 小時(shí)；3尺寸為 10 10 8( m3)滲瀝液量為 3000 6 /24 = 750 ( m 3) 檢驗(yàn)：調(diào)節(jié)池體積為 10 10 8 = 800 ( m 3)故滿足要求。 采用漿式機(jī)械攪拌設(shè)備，達(dá)到混合均勻的效果。2.2.3 氨吹脫 利用吹脫技術(shù)去除填埋場(chǎng)滲瀝液中的氨是一項(xiàng)可行的技術(shù)，特別適用于建 設(shè)有填埋氣體發(fā)電站的場(chǎng)合 , 其主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，氨去除效果好。氨吹脫 一般采用吹脫池和吹脫塔兩類設(shè)備， 但吹脫池占地面積大， 而且易造成二次污染， 所以氨氣的吹脫常采用塔式設(shè)備2.2.4 加藥

18、混凝化學(xué)混凝所處理的對(duì)象， 主要是廢水中的細(xì)小懸浮顆粒和膠體顆粒， 大顆粒 的懸浮物由于受重力的作用而下沉， 可以用自然沉淀法除去； 但是，微小粒徑的 懸浮物和膠體， 能在水中長(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)， 即使靜置數(shù)十小時(shí)以上， 也不 會(huì)自然沉降?；炷巹┑耐都臃譃楦赏斗ê蜐裢斗▋煞N，由于干投法對(duì)藥劑的顆粒度要 求較高，投加量難以控制，勞動(dòng)強(qiáng)度大。故本次設(shè)計(jì)采用濕投法，投加的藥劑為 硫酸鋁稀溶液和 PAM（陰離子型 ） 。使?jié)B瀝液的 PH值處于弱酸性條件，即 PH為 6.0-7.0 。機(jī)械攪拌混合池采用方形水池， 采用機(jī)械混合中的槳板式混合， 因?yàn)?它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易。2.3 UASB 反應(yīng)器

19、的結(jié)構(gòu)2.3.1 UASB 反應(yīng)器的組成UASB反應(yīng)器為下進(jìn)水上出水的結(jié)構(gòu)，分為柱形和方形兩種。如圖 1 所示， 外壁為保溫層，內(nèi)部從下至上為反應(yīng)區(qū)和三相分離區(qū)，附配水封。因此， UASB 反應(yīng)器包括以下幾個(gè)部分： 進(jìn)水和配水系統(tǒng)、 反應(yīng)器的池體和三相分離器。 UASB 反應(yīng)器的工藝基本出發(fā)點(diǎn)如下：為污泥絮凝提供有力的物理 - 化學(xué)條件，厭氧污泥即可獲得并保持良好的 沉淀性能； 良好的污泥床?？尚纬梢环N相當(dāng)穩(wěn)定的生物相，能抵抗較強(qiáng)的沖擊。較 大的絮體具有良好的沉降性能，從而提高設(shè)備的污泥濃度； 通過在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置一個(gè)沉淀區(qū)，使污泥細(xì)顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進(jìn) 一前絮凝和沉淀，然后會(huì)流入反應(yīng)器。2

20、.3.2 三相分離器在 UASB反應(yīng)器中最重要的設(shè)備是三相分離器，這一設(shè)備安裝在反應(yīng)器的頂 部并將反應(yīng)器分為下部的反應(yīng)區(qū)和上部的沉淀區(qū)。 為了在沉淀器中取得對(duì)上升流 中污泥絮體顆粒的滿意的沉淀效果， 三相分離器第一個(gè)主要的目的就是盡可能 有效地分離從污泥床層中產(chǎn)生的沼氣， 特別是在高負(fù)荷的情況下， 在集氣室下 面反射板的作用是防止沼氣通過集氣室之間的縫隙逸出到沉淀室， 另外擋板還有 利于減少反應(yīng)室內(nèi)高產(chǎn)氣量所造成的液體絮動(dòng)。 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)該是只要污泥層 沒有膨脹到沉淀器， 污泥顆粒或絮狀污泥就能滑回到反應(yīng)室 （應(yīng)該認(rèn)識(shí)到有時(shí)污 泥層膨脹到沉淀器中不是一件壞事。 相反，存在于沉淀器內(nèi)的膨脹的泥

21、層將網(wǎng)捕 分散的污泥顆粒絮體， 同時(shí)它還對(duì)可生物降解的溶解性 COD起到一定的去除作 用）。只一方面，存在一定可供污泥層膨脹的自由空間，以防止重的污泥在暫時(shí) 性的有機(jī)或水力負(fù)荷沖擊下流失是很重要的。 水力和有機(jī) （產(chǎn)氣率 ） 負(fù)荷率兩者都 會(huì)影響到污泥層以及污泥床的膨脹。 UASB系統(tǒng)原理是在形成沉降性能良好的污 泥凝絮體的基礎(chǔ)上， 并結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置污泥沉淀系統(tǒng)使氣、 液、固三相得到 分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥（ 其可以是絮狀污泥或顆粒型污泥 ） 是UASB系統(tǒng)良好運(yùn)行的根本點(diǎn)。2.3.3 進(jìn)水和配水系統(tǒng)進(jìn)水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的功能， 為確保進(jìn)水等量地分布在池底， 每個(gè) 進(jìn)水管

22、僅與個(gè)進(jìn)水點(diǎn)相連接是最理想狀態(tài)， 只要保證每根配水管流量相等， 即 可取得均勻布水的要求； 因此有必要采用特殊的布水分配裝置， 以保證一根配水 管只服務(wù)一個(gè)配水點(diǎn)， 為了保證每一個(gè)進(jìn)水點(diǎn)達(dá)到應(yīng)得的進(jìn)水流量， 建議采用高 于反應(yīng)器的水箱式 （或渠道式 ）進(jìn)水分配系統(tǒng)。圖 3 給出了一種連續(xù)流的布水器形 式，這種敞開的布水器的個(gè)好處是可以容易用肉眼觀察堵塞情況。圖 3 一種連續(xù)流的布水方式2.4 UASB 工藝的優(yōu)缺點(diǎn)（1）UASB工藝的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單巧妙； 反應(yīng)器內(nèi)可培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥； 實(shí)現(xiàn)了污泥泥齡與水利停留時(shí)間的分離； UASB反應(yīng)器對(duì)各類廢水有很大的適應(yīng)性；能耗低，產(chǎn)泥量少；不能去除廢水

23、中的氮和磷。（2）UASB的優(yōu)點(diǎn) 負(fù)荷高，對(duì)水溫、 pH 值、 COD濃 度的抗沖擊負(fù)荷能力大，水力負(fù)荷能 滿足要求，反應(yīng)器對(duì)不利條件的抗性增強(qiáng)； 去除率高，處理效果好，可省去攪拌和回流污泥所需設(shè)備能耗； 能耗低，可去除 60%以上的有機(jī)污染物，可大幅度減輕后續(xù)好氧處理負(fù)荷，簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約了投資和運(yùn)行費(fèi)用； 可回收沼氣，不需要加填料載體，提高了容積利用率，避免了堵塞。（3）UASB的缺點(diǎn) 進(jìn)水中懸浮物需要適當(dāng)控制，不宜過高，一般控制在 100mg/l 以下； 污泥床內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力； 對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。2.5 UASB工藝的設(shè)計(jì)原則（1）三相分離器的設(shè)計(jì)原則

24、UASB的重要構(gòu)造是指反應(yīng)器內(nèi)三相分離器的構(gòu)造，三相分離器的設(shè)計(jì)直接 影響氣、液、固三相在反應(yīng)器內(nèi)的分離效果和反應(yīng)器的處理效果。對(duì)污泥床的正 常運(yùn)行和獲得良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用，根據(jù)已有的研究和工程經(jīng)驗(yàn)， 三相分離器應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷 95%。設(shè)計(jì)氨氮去除率為 95%.3.1.3 預(yù)處理后數(shù)據(jù)CODCr=12000（1-50%）=6000mg/L; BOD5=6000（ 1-30%）=4200mg/L NH4-N=1000（ 1-95%）=50mg/L; SS=2000 （ 1-70%）=600mg/L 33容積負(fù)荷 q 為10-20 kg COD/（m 3*d）

25、 ，本設(shè)計(jì)取 q =12kg COD/（m3*d） 處理流量 Q3000m3/d.3.2 UASB 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)3.2.1 反應(yīng)器池體反應(yīng)器一般采用矩形和圓形，直徑或邊長(zhǎng)為 5-30m。單池常用圓形，池組 合常用矩形，以便節(jié)約占地面積，節(jié)省池壁材料，便于布水。因此，本設(shè)計(jì)采用 矩形結(jié)構(gòu)。3.2.2 反應(yīng)器的幾何尺寸（1）反應(yīng)器體積V=QS0/q式中： V反應(yīng)器的有效容積， m3Q滲濾液流量， 3000m3/dS0進(jìn)水有機(jī)物濃度， mgCOD/L q容積負(fù)荷， kg COD/(m3*d) 則 UASB反應(yīng)器的有效容積 V為： V=30006000/ ( 1000 12)=1500 m3 UASB

26、反應(yīng)器的有效容積包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)，但是不包括三相分離器的體積。 分成兩座 UASB反應(yīng)器，并聯(lián)運(yùn)行。則每座 UASB反應(yīng)器的有效容積為： V=V/2=1500/2=750 m3 則每座 UASB處理水量為 Q=31.25 m3/h(2)反應(yīng)器的高度 選擇適當(dāng)高度的反應(yīng)器的原則使運(yùn)行上和經(jīng)濟(jì)上綜合考慮。 它與反應(yīng)器的上 升流速有關(guān)，上升流速的平均值一般不超過 0.5m/h, 反應(yīng)器高度一般在 4-8m 之 間。設(shè)計(jì)反應(yīng)器的高度 H=6m。(3) 反應(yīng)器的長(zhǎng)、寬和面積 反應(yīng)器的表面積為 : A= V /H式中， A厭氧反應(yīng)器的表面積， m2V 厭氧反應(yīng)器的容積， m3 H厭氧反應(yīng)器的有效高度，

27、m 由上式可得， A= V /H=750/6=125m2 設(shè)計(jì)反應(yīng)區(qū)寬為 10m ,則長(zhǎng)為 12.5m。長(zhǎng)：寬 0.2m。設(shè)計(jì)取 0.25m。 得，a2=0.2512.526=37.5 m2v2=1000/(24*37.5 )=1.12 m/h驗(yàn)證：假定 a2 為控制斷面，一般不能低于反應(yīng)器面積的 20%左右。 a2/(12.5 12) 100%=37.5/(12.5 12) 100%=25%， 故滿足設(shè)計(jì)要求。 為了使回流縫的水流穩(wěn)定， 固液分離效果良好， 污泥能順利的回流。 應(yīng)該使 v1 v 2 1.5m, 符合要求。3.4.3 氣液分離設(shè)計(jì) 由圖可知，欲達(dá)到氣液分離的目的，上、下兩組三角

28、形集氣罩的斜邊必須重疊，重疊的水平距離越大，氣體分離效果越好，去除氣泡的直徑越小，對(duì)沉淀區(qū) 固液分離效果的影響越小 ，所以，重疊量的大小是決定氣液分離效果好壞的關(guān)鍵 。上、下兩組三角形集氣罩的斜邊必須重疊， 重疊的距離越大越好。 重疊量是 決定氣液分離效果好壞的關(guān)鍵，重疊量一般應(yīng)達(dá)10-20cm。本設(shè)計(jì)中重疊量為0.2m。3.5 出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)出水裝置設(shè)在 UASB反應(yīng)器的頂部，應(yīng)盡可能滿足均勻出水要求。為保證均 勻出水，出水系統(tǒng)采用出水渠（槽） 。每個(gè)單元三相分離器設(shè)一個(gè)出水渠，出水 渠每隔一定距離設(shè)三角出水堰。 如下圖所示，（b）中出水槽與三相分離器集氣罩 成一整體，有助于實(shí)現(xiàn)裝配化。 一

29、般出水渠前設(shè)擋板， 可防止漂浮物隨出水帶走， 可提高出水水質(zhì)。 當(dāng)所處理廢水中含懸浮固體較高， 設(shè)置擋板是很必要的。 如果 沉淀區(qū)水面的漂浮物很少，有時(shí)也可不設(shè)擋板。本設(shè)計(jì)選擇（ a）所示的出水系統(tǒng)，設(shè)置出水渠寬度為 20cm，槽高為 20cm。3.6 排泥系統(tǒng)一般認(rèn)為排去剩余污泥的位置是反應(yīng)器的 1/2 高度處。但是大部設(shè)計(jì)者推薦 把排泥設(shè)備安裝在靠近反應(yīng)器的低部。 也有人在三相分離器下 0.5m 處設(shè)排泥管， 以排除污泥床上面部分的剩余絮體污泥，而不會(huì)把顆粒污泥排走。 UASB反應(yīng)器 排污泥系統(tǒng)必須同時(shí)考慮上， 中，下不同位置設(shè)排泥設(shè)備， 應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行中的 具體情況考慮實(shí)際排泥的要求，

30、而確定在什么位置排泥。 設(shè)置在污泥床區(qū)池底的 排泥設(shè)備，由于污泥的流動(dòng)性差，必須考慮排泥均勻。因?yàn)榇笮?UASB反應(yīng)器一 般不設(shè)污泥斗，而池底面積較大，所以必須進(jìn)行均布多點(diǎn)排泥。因采用穿孔管配水系統(tǒng)， 在反應(yīng)器底部把穿孔管兼作穿孔排泥管。 設(shè)每 10m2 設(shè)一個(gè)排泥點(diǎn)，總共設(shè) 13 個(gè)排泥點(diǎn)。專設(shè)排泥管管徑不應(yīng)小于 200 ，以防發(fā) 生堵塞。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)， 在反應(yīng)器 1/2 高度處池壁分別各設(shè)一個(gè)排泥口， 口徑可 取 200 。3.7 浮渣清除方法的考慮 有的廢水含有一些化合物會(huì)促使沉淀區(qū)和集氣罩的液面形成一層很厚的浮 渣層。厚度太大時(shí)會(huì)阻礙沼氣的順利釋放， 或堵塞集氣空的排氣管， 導(dǎo)致部分沼

31、 氣從沉淀區(qū)逸出， 嚴(yán)重干擾了沉淀區(qū)的固液分離效果。 為了清除沉淀區(qū)液面和氣 室液面形成的浮渣層，必須設(shè)置專門的清除設(shè)備或預(yù)防措施。在沉淀區(qū)液面產(chǎn)生的浮渣層， 可采用刮渣機(jī)清除， 其構(gòu)造與常規(guī)的沉淀池和 氣浮池撇 （ 刮）渣機(jī)相同。在氣室形成的浮渣， 清除較為困難， 可用定期進(jìn)行循環(huán)水或沼氣反沖等方法 減少或去除浮渣這時(shí)必須設(shè)置沖洗管和循環(huán)水泵。3.8 防腐措施選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖ牧蠈?duì)于 UASB反應(yīng)器的持久性是非常重要的。防腐較差的 UASB反應(yīng)器在使用 3-5 年后都出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕，最嚴(yán)重的腐蝕出現(xiàn)在反應(yīng)器上 部氣、液交界面。此處 H2S可能造成直接化學(xué)腐蝕， 同時(shí)硫化氫被空氣氧化為硫 酸或硫

32、酸鹽， 使局部 pH下降造成間接化學(xué)腐蝕。 由于厭氧環(huán)境下的氧化 - 還原電 位為-300mV，而在氣水交界面的氧化 - 還原電位為 100mV，這就在氣水交界面構(gòu) 成了微電池，形成電化學(xué)腐蝕。無論普通鋼材和一般不銹鋼在此處都會(huì)被損害。厭氧反應(yīng)器應(yīng)該盡可能的避免采用金屬材料， 即使昂貴的不銹鋼也會(huì)受到嚴(yán) 重的腐蝕， 而油漆或其他涂料僅僅能起到部分保護(hù)。 一般反應(yīng)器池壁最合適的建 筑材料是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 即使混凝土也可能受到化學(xué)侵蝕。 如果碳酸根和鈣離 子的濃度積低于碳酸鈣的溶解度， 鈣離子將從混凝土中溶出， 造成混凝土結(jié)構(gòu)的 剝蝕?；炷两Y(jié)構(gòu)也需要采用在氣水交界面上下一米采用環(huán)氧樹脂防腐。

33、對(duì)一些 特殊部件可采用非腐蝕性材料， 如 PVC用做進(jìn)出水管道， 三相分離器的一部分或 浮渣擋板采用玻璃鋼或不銹鋼。第四章 輔助設(shè)施及簡(jiǎn)圖4.1 剩余沼氣燃燒器一般不允許將剩余沼氣向空氣中排放， 以防污染大氣。 在確有剩余沼氣無法 利用時(shí)，可安裝余氣燃燒器將其燒掉。 燃燒器應(yīng)裝在安全地區(qū)， 并應(yīng)在其前安裝 閥門和阻火器。剩余氣體燃燒器，是種安全裝置，要能自動(dòng)點(diǎn)火和自動(dòng)滅火。 剩余氣體燃燒器和消化池蓋、或貯氣柜之間的距離，一般至少需要15m，并應(yīng)設(shè)置在容易監(jiān)視的開闊地。4.2 保溫加熱設(shè)備氧消化像其他生物處理工藝一樣受溫度影響很大， 厭氧工藝受溫度影響更加 顯著。中溫厭氧消化的最優(yōu)溫度范圍從 3

34、035，可以計(jì)算在 20和 10的消 化速率大約分別是 30下最大值的 35和 12。所以，加溫和保溫的重要性是 不言而喻的。 如果工廠或附近有可利用的廢熱或者需要從出水中間收效量， 則安 裝熱交換器是必要的。4.3 監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備為提高厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行可靠性， 就必須設(shè)置各種類型的計(jì)量設(shè)備和儀表， 如控 制進(jìn)水量、投藥量等計(jì)量設(shè)備和 pH計(jì)( 酸度計(jì) ) 、溫度測(cè)量等自動(dòng)化儀表。自動(dòng) 計(jì)量設(shè)備和儀表是自動(dòng)控制的基礎(chǔ)。 對(duì) UASB反應(yīng)器實(shí)行監(jiān)控的目的主要有兩個(gè)， 一個(gè)是了解進(jìn)出水的情況， 以便觀測(cè)進(jìn)水是否滿足工藝設(shè)計(jì)情況； 另外一個(gè)目的 是為了控制各工藝的運(yùn)行，判斷工藝運(yùn)行是否正常。由于 U

35、ASB反應(yīng)器的特殊性 還要增加一些檢測(cè)項(xiàng)目，如揮發(fā)件有機(jī)酸 (VFA)、堿度和甲烷等。但是，這些設(shè) 備屬于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，一些設(shè)備還很難形成在線的測(cè)量和控制。0V/oosijsia0初NGZa XXQ00初NG劉偉w外NG0初NGSBWM PP第五章 出水水質(zhì)計(jì)算及效益分析滲濾液經(jīng)本設(shè)計(jì)的 UASB工藝處理后， 出水水質(zhì)及效益情況， 根據(jù)以上設(shè)計(jì)， 現(xiàn)計(jì)算分析如下：（1）出水水質(zhì)及去除效率計(jì)算滲濾液經(jīng)預(yù)處理以及 UASB反應(yīng)器處理工藝后，最終的出水水質(zhì)的各項(xiàng)基本 參數(shù)計(jì)算如下 :CODCr=6000（ 1-82%）=1080mg/l, 小于 1200mg/l ，滿足出水要求。 BOD5=4200（1

36、-90%）=420mg/l，小于 600mg/l ，滿足出水要求。NH4-N=1000（1-95%）=50mg/l，小于 60mg/l ，滿足出水要求。SS=600（ 1-70%）=180mg/l ，小于 200mg/l ，滿足出水要求。出水 pH 為 69，滿足出水要求。CODCr去除率=（進(jìn)水 CODCr-出水 CODCr）/進(jìn)水 CODCr100%=（12000-1080）/12000 100%=91%BOD5去除率=（進(jìn)水 BOD5-出水 BOD5）/進(jìn)水 BOD5100=（6000-420）/6000 100%=93%SS去除率=（進(jìn)水 SS-出水 SS）/進(jìn)水 SS100%=（2000-180）/2000 100%=91%NH4-N 去除率 =95% 由此可見，滲濾液中的有機(jī)污染物去除情況良好，出水澄清，滿足排放要求。（ 2） 效益分析由于 UASB反應(yīng)器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實(shí)現(xiàn)高效能的 同時(shí)，達(dá)到了低能耗，并可提供大量的生物能沼氣，因此， UASB反應(yīng)器是一種 產(chǎn)能型的廢水處理設(shè)備。本設(shè)計(jì)包括