厭氧塔設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、1.厭氧塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.1反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 反應(yīng)器的有效容積設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為 N v =5.0kgCOD /( m 3 / d )進(jìn)出水 COtM度 Co = 2000 (mg / L) , E=0.70V=QC0E =3000 -20 u0.70 =8400 m3 ,取為 8400m3 Nv5.0式中Q設(shè)計(jì)處理流量 m3 /d3Co進(jìn)出水 CODM度kgCOD/mE去除率N容積負(fù)荷(2) 反應(yīng)器的形狀和尺寸。工程設(shè)計(jì)反應(yīng)器3座，橫截面積為圓形。1) 反應(yīng)器有效高為h =17.0m則V84002橫截面積：S = = 495 (m )h 17 .0S 4952單池面積：Sj= =16

2、5 (m ) n 32) 單池從布水均勻性和經(jīng)濟(jì)性考慮，高、直徑比在 1.2: 1以下較合適。設(shè)直徑 D =15 m，則高 h = D * 1.2 =15 * 1.2m =18，設(shè)計(jì)中取 h =18 m單池截面積：S； = 3.14 * (2)2 h = 3.14 7.52 = 176 .6(m2)2設(shè)計(jì)反應(yīng)器總高 H =18 m，其中超高1.0 m單池總?cè)莘e： V =Sj' H'=176.6(18.0 1.0) =3000 (m3)單個(gè)反應(yīng)器實(shí)際尺寸：DXH =4 15mX18m反應(yīng)器總池面積：S = S； n = 176.6 3 = 529.8(m2)3 一反應(yīng)器總谷積：V

3、 =V'i n = 30003 =9000 (m )(3) 水力停留時(shí)間(HR!)及水力負(fù)荷(Vr ) N vV 9000 Mrt =24 =72 hQ 3000Q300032Vr = = =0.24m /(m .h)S 24 176.6 3根據(jù)參考文獻(xiàn)，對(duì)于顆粒污泥，水力負(fù)荷Vr = 0.1 _0.9m3/(m2.h)故符合要求。1.7.2三相分離器構(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q < 0.7m3 /(m 2.h)沉淀室底部進(jìn)水口表面負(fù)荷一般小于 2.0 m3/(m2.h)。本工程設(shè)計(jì)中，與短邊平行，沿長(zhǎng)邊每池布置8個(gè)集氣罩，構(gòu)成7個(gè)分

4、離單元，則每池設(shè)置7個(gè)三項(xiàng)分離器。二項(xiàng)分離器長(zhǎng)度：l =b =16(m)l 18 每個(gè)單兀寬度：b = =2.57(m)77沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積即288 m 2Qi 1 14 .583232沉淀區(qū)表面負(fù)何率：=0.39m /( m .h) <1.02.0m /( m .h)S 288(2) 回流縫設(shè)計(jì)設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角口為55° ,取h3 =1.4mh31.4b =0.98 (m).tan 上 tan 55b2 =b -2加 =3.0 2 0.98 =1 .04 (m)式中：b 一單元三項(xiàng)分離器寬度，m加一下三角形集氣罩底的寬度，m;b2 相鄰兩個(gè)下

5、三角形集氣罩之間的水平距離(即污泥回流縫之一)，m;h 3 一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依為55° ,取h3 =1.4mh31.4b1 = = =0.98(m).tan ： tan 55b2 =b_2b1 =3.0 _2 0.98 =1.04 (m)式中：b 一單元三項(xiàng)分離器寬度，m;bi 一下三角形集氣罩底的寬度，m;b圖4三相分離器計(jì)算草圖b2 相鄰兩個(gè)下三角形集氣罩之間的水平距離(即污泥回流縫之),m;h 3 一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'2ai = nb2l = 7 1 .0416 =

6、116 .48(m )Qi 114 .58 v1 =0.98(m/h)a1116 .48式中：V1 一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; 2a1 一下三角形集氣罩回流縫總面積，m;'l 一反應(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 <2m/h,上三 角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)b3 =CD =0.3m2a? =2nb3l =2 7 0.3 16 =67.2(m )Qi 114 .58 v2 = = = 1 .7 (m / h)a267.2式中：

7、V2一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; 2a2 一上三角形集氣罩回流縫總面積，m;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V max ,同時(shí)要滿足：V1 : v2 (vmax ) ： 2.0 m / h(3)氣、液分離設(shè)計(jì)由上圖1知：CE =CD sin 55 ' = 0.3 sin 55 ' = 0.24 ( m)CE 0.24CB = = = 0.42 ( m)sin 35 sin 35設(shè) AB =0.5 m 則b2.1.04.h4 = (AB cos 55

8、) tan 55 =(0.5 cos 55 ) tan 55 = 1 .15 (m)22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(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是：ADBCVbA或V AB AB aQi687 .5/6沿 AB方向水流速度:v a = 3.72 (m / h )CE B 2 N 0.24 162 7式中：b一三項(xiàng)分離器長(zhǎng)度，mN一每池三項(xiàng)分離器數(shù)量；氣泡上升速度：Vb =一蘭(；_：3) d218式中：d 一氣泡直徑，cm3Pi 敝體笞度，g/cm ;3Pg 沼氣笞度，g/cm ；P 一碰撞系數(shù)，取0.95 ;H 廢水動(dòng)力黏滯系數(shù)，g

9、/(cm.s)；2v 敝體的您動(dòng)黏沛系數(shù)，cm;設(shè)氣泡直徑 d =0.01cm，設(shè)水溫 30 C,巳=1.03g/cm3 , Pg = 1.1 3 x 10g / cm2 .v = 0.010 cm / s ,P =0.95 ； P =0.0101 X1 .03 = 0.0104 g/(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)0.9 5 98132則：Vb(1.031.13 10一)0.0 1 =0.2 66(cm /s) = 9.58(m / h)BC 0.4 2=0.84AB 0.5Vb 9.58=2 .58Va 3.72Vb BC >可以脫去d

10、Va AB> 0.01 cm的氣泡(4)三項(xiàng)分離器與UASB高度設(shè)計(jì)三相分離區(qū)總高度： h =h2 h3 , h4 h5式中：h2 一集氣罩以上的覆蓋水深，取 0.5m；h31 .4AF = = =1.71(m).sin 55sin 551 8 0.0 2DF =AF - BD - AB =1.71 _ 0.5 0.52 = 0.69 (m).h5 =DF sin 55 =0.69 sin 55 = 0.56 (m)則:h =0.5 1 .41 .15 _0.56 =2.49 (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。

11、1.7.3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Nv4kgCOD /(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。(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勺總水管，16根d=50mm勺支水管。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8 =15mm孔距2.0m,每根水管有3個(gè)配水孔，每個(gè)孔的服務(wù)面積 2.0 x 1.67 = 3.34( m2) 孔口向下。(2) 布水孔孔徑的計(jì)算：流速u= 4.05(m /

12、 s)4Qi4 687 .5/67 =2 3600 二D36003.14 0.1布水孔3乂16 =48個(gè)，出水流速為u=2.1m/s,則孔徑為:=10 .03 (mm )取 15mm114 .58 d、36。3.14482.1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UASBS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)置在距UASE應(yīng)器底部200 mm處。 1.7.4排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) UASB反應(yīng)器中污泥總量計(jì)算 一般UASB污泥

13、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應(yīng)器中污泥總量：G =V Css =981820 =196360 (kg / d ) =196 .36 (t / d )厭氧生物處理 污泥產(chǎn)量取7 = 0.08 kgM LVSS /kgC OD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IkgCO"生0.050.10kgVSS計(jì)算，本工程取 =0.08 kgV SS / kgC O D流量 Q =687 .5m3 / h，進(jìn)水 CODM 度 C 0 = 5600 (mg /l ) =5.6(kg

14、 / m3) , CODfe除率E =85%，貝U1) UASB反應(yīng)器的總產(chǎn)泥量. ：x= ；，'aQ C0 E =0.08687 .5 245.6 0.85 =6283 .2(kgMLVSS / d)2) 不同試驗(yàn)規(guī)模下 MLVSS是不同的,因?yàn)橐?guī)模越大，被處理的廢水含無(wú)機(jī)雜質(zhì)越多，M LSS因此取徐淡 =0.8,則MLSS 6283 .2 忌= 7854 (kgMLSS /d)0.8 x 7854單池廣泥.：Xi = 1309 (kgMLSS / d )663) 污泥含水率98%當(dāng)污泥含水率95%寸，取Ps =1000 (kg /m3)則污泥產(chǎn)量： Ws =7854 = 392.7

15、(m3/d)1000(1 -98 %)單池排泥量： Wsi齡2、= 65 .45(m3 / d ) 64) 污泥齡G 196360 d =一 = = 25.0(d)；x 7854 1.7.5排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在距UASB應(yīng)器底部100cm和200cm高處個(gè)設(shè)置兩個(gè)排泥口，共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：WQK25174污泥泵，主要性能：流量：Q=25h ;揚(yáng)程：H=17m電機(jī)功率：P=4K地 數(shù)量：3臺(tái)；用2臺(tái)泵同時(shí)給兩組反應(yīng)器排泥，設(shè)每天排泥一次1.7.6出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算出

16、水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排出，出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊懬倚问脚c三向分離器及沉淀區(qū)設(shè)計(jì)有關(guān)。(1) 出水槽設(shè)計(jì)對(duì)于每個(gè)反應(yīng)池有 7個(gè)單元三項(xiàng)分離器，出水槽共有7條，槽寬0.2m(2) 單個(gè)反應(yīng)器流量：Qi 114 .583qi = = = 0.032 (m / s)36003600(3) 設(shè)出水槽槽口附近水流速度為0.3 m / sqi 0.032則槽口附近水深 =一7 = 0.0762 (m)取槽口附近槽深為0.20m,出水槽坡度為0.01 ,出水槽尺寸：10 m k 0.2 m X 0.2 m , 出水槽數(shù)量為7座。(4) 溢流堰設(shè)計(jì)出水溢流堰共有17條(7x

17、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)UASE應(yīng)器處理水量 31.8 L / s，查得溢流負(fù)荷為1 2L /(m.s)設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷為f =1.8L/(m.s),則溢流堰上水面總長(zhǎng)為：qi 31 .8L = = = 17 .67 (m)f 1 .8三角堰數(shù)：n = L = 17.67業(yè)=353個(gè)，取 354個(gè) b 50 10 -354每條&流堰二角堰數(shù)： =35 .4個(gè)，取為36個(gè)10一個(gè)溢流堰上共有 36個(gè)100mm勺堰口堰上水頭校核qi 17.6710*每個(gè)堰處流率：q4.99 10 (m /s)n35

18、4按90°三角堰計(jì)算公式：q =1.43h_5則堰上水頭:h =( q )0.4 =(*99 10 )0.4 = 0.0164 (m)1 .431 .431.7.7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，7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 。3qi 17.6710 -渠口附近水深：=0.295 (m)u a 0.3 0.2以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，出水渠渠深：0.2 + 0.295 = 0.495 & 0.5(m)出水渠渠口最遠(yuǎn)的出水槽到渠口的距離為：16.6 ( m)出水渠長(zhǎng)為：16.6+0.1=

19、16.7 ( m)出水渠尺寸：16.6m 0.50 m 0.30 m向渠口坡度為：0.0011.7.8 UASB排水管設(shè)計(jì)Q=17.67L/s,選用D=200 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=0.14m/s1.7.9沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1)沼氣產(chǎn)量計(jì)算1)沼氣主要產(chǎn)生于厭氧階段，設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率取=0.4m 3 / kgCOD10總產(chǎn)氣量： G =9C0E = 0.4 165005.6 0.85 = 31416 (m3 / d)貝U單個(gè)UASE應(yīng)器產(chǎn)氣量：Gj= G = 竺也 =5236 (m3/d)6652362)集氣管：每個(gè)集氣罩的沼氣用一根集氣管收

20、集，單個(gè)池子共有13根集氣管，每根集氣管內(nèi)最大流量=4.66X10 ( m 3 / s)24360013根據(jù)資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100mn設(shè)計(jì)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：qi = 一 =0.061 (m3/s), 243600D =150 mm0.0612充灑度設(shè)計(jì)值為 0.8。則流速： v=2=1.08(m/s)3.140.150.8314160.18242取D= 500mm;充滿度0.6; 流速v= v=1.5m / s4)管內(nèi)最大

21、氣流量:q =°'宣° =0.182 (m3 / s)24 3600213圖5集氣管結(jié)構(gòu)示意圖1.7.10 水封罐設(shè)計(jì)水封罐主要是用來(lái)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。水封高度取H=h H 0式中H 0 -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 H 1取2mH 2O ,儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓強(qiáng)H 0 為 400mmH 2O，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)。氣水分離器起到對(duì)沼氣高燥的作用，選用巾500 mm k H 1800 mm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(guò)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。1.7.11