UASB反應器設計計算

1、UASB反應器(1) 設計說明本工程所處理工業(yè)廢水屬高濃度有機廢水，生物降解性好，UASB反器作為處理工藝的主體，擬按下列參數(shù)設計。設計流量           1200 m³/d =50m³/h進水濃度           CODcr=5000mg/L        COD去除率為87.5%容積負荷      

2、60;     Nv=6.5kgCOD/(m³d)產(chǎn)氣率              r=0.4m³/kgCOD污泥產(chǎn)率            X=0.15kg/kgCOD(2)UASB反應器工藝構造設計計算 UASB總容積計算UASB總容積：   V = QSr/Nv = 1200×5×87.5%/6.5 = 807.7 m&#

3、179;            （3-1）選用兩座反應器，則每座反應器的容積    Vi= V/2 = 404 m³設UASB的體積有效系數(shù)為87%，則每座反應器的實需容積   Vi = 404/87%= 464m³若選用截面為8m×8m 的反應器兩座，則水力負荷約為                     

4、0.3m³/(m²h)<1.0m³/(m²h)     符合要求求得反應器高為8m，其中有效高度7.5m，保護高0.5m. 三相分離器的設計UASB的重要構造是指反應器內(nèi)三相分離器的構造，三相分離器的設計直接影響氣、液、固三相在反應器內(nèi)的分離效果和反應器的處理效果。對污泥床的正常運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，三相分離器應滿足以下幾點要求：a.液進入沉淀區(qū)之前，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進入沉淀區(qū)影響沉淀效果。b. 沉淀區(qū)的表面水力負荷應在0.7m³/(m

5、²h)以下，進入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽底縫隙的流速不大于2.0m/h。c. 沉淀斜板傾角不小于50°，使沉泥不在斜板積累，盡快回落入反應區(qū)內(nèi)。d.出水堰前設置擋板以防止上浮污泥流失，某些情況下應設置浮渣清除裝置。三相分離器設計需確定三相分離器數(shù)量，大小斜板尺寸、傾角和相互關系。三相分離器由上下兩組重疊的高度不同的三角形集氣罩組成。本設計采用上集氣罩為大集氣罩，下集氣罩為小集氣罩。大集氣罩由鋼板制成，起集氣作用，小集氣罩為實心鋼筋混凝土結構，實起支撐作用。    取上下三角形集氣罩斜面的水平傾角為=55°，h2=0.5m根據(jù)圖b所示幾何關系可得：b

6、1=h2/tg=0.5/tg55°=0.35m                       （3-2）b2=b-2 b1=2.67-2×0.35=1.97m                      （3-3）下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液上升流速v1可用下式計算：v1 =

7、 Q/S1                  （3-4）S1 = b2×l×n = 1.97×8×3 = 47.28 m²               （3-5）          = 25/47.28 = 0.53m/h < 2m/h取CD為0.3m，上三角形集

8、氣罩與下三角形集氣罩斜面之間回流縫流速v2可用下式計算：v2 = Q/S2                  S2 = CD×l×2n = 0.3×8×2×3 = 14.4 m²           = 25/14.4 = 1.74m/h < 2m/h滿足v1  < v2 < 2.0m/h 的要求取CE=0.3m，則上三

9、角形集氣罩的位置即可確定，且BC = CE/sin35°= 0.3/sin35°= 0.52mAB = ( b1-CD)/cos55°= 0.09mh3 = Abcos55°+(b2-0.5)/2tg55°=0.26cos55°+(1.97-0.5)/2 tg55°= 1.26m取水深h1 = 0.8m.集氣罩及各部分的尺寸標注見下圖：氣分離效果的校核:設沼氣氣泡的直徑d=0.008cm, 20時，凈水的運動粘滯系數(shù)=0.0101cm2/s，取廢水密度1=1.01g/cm³,沼氣密度=1.2×10-3g/

10、cm³，碰撞系數(shù)=0.95,動力粘滯系數(shù)µ=0.0101×1.01=0.0102g/(cms)由于廢水的µ一般大于凈水，可取廢水的µ=0.02g/(cms)則氣泡的上升速度vb= g(1-) d²/18µ                     （3-6）= 0.95×981×(1.01-1.2×10-3) ×0.008²/(18

11、5;0.02)= 0.167cm/s =6.01m/hva= Q/S3=25/(0.3×8×6)=1.74m/h根據(jù)以上的計算結果有BC/AB=0 .52/0.56=2         vb/va =6.01/1.74=3.45                    滿足  vb/va > BC/AB  的要求,則直徑大于0.008

12、的氣泡均可進入氣室. 布水系統(tǒng)的設計兩池共用一根DN150的進水干管， 采用穿孔管配水。每座反應器設4根DN150長6.7m的穿孔管，每兩根管之間的中心距為2m，配水孔徑采用 714mm,孔距為2m,即每根管上設4個配水孔,每個孔的服務面積2m×2m=4m2,孔口向下,穿孔管距反應器底0.20m.每座反應器共有16個配水孔,若采用連續(xù)進水,則每個孔的孔口流2.11m/s > 2m/s ,符合要求.估算布水系統(tǒng)的水頭損失為0.7m,UASB的水頭損失為0.8m,則廢水在UASB反應器中的總水頭損失為1.5m.管道布置見圖10：水面低0.6m.出水渠的設計計算每座UASB反應器設四

13、條出水渠,出水渠保持水平,四條出水渠的出水匯入集水渠,再經(jīng)出水管排出.a.出水渠:  采用鋸齒形出水渠,鋼結構.渠寬取0.2m,渠深取0.3m.     b.三角堰設計計算每座UASB反應器處理水量7L/s,溢流負荷為12L/(ms)設計溢流負荷取f=2L/(ms),則堰上水面總長L= q/f= 7/2= 3.5m                          &

14、#160; （3-7）設計90°三角堰,堰高 H=50mm,堰口寬 B=100mm,堰上水頭 h=25mm,則堰口水面寬 b=50mm,三角堰數(shù)量 n=L/b=3.5/0.05=70個.設計堰板長為8-0.3=7.7m,共6塊,每塊堰10個100mm堰口,10個670mm間隙.堰上水頭校核:則每個堰出流率   q=0.007/70=1×10-4m³/s按90°三角堰計算公式 q=1.43h5/2                

15、            （3-8）則堰上水頭為   h=(q/1.43)0.4=(1×10-4/1.43) 0.4=0.022mc. 集水渠:  集水渠寬取0.3m, 集水渠底比反應器內(nèi)d. 出水管:  取DN150的鑄鐵管,出水管在集水渠中心底部.出水管中的水再匯入位于走道下的DN200的排水總管.e.浮渣擋板:為防止浮渣進入曝氣池,在出水渠外側0.3m處設浮渣擋板.擋板深入水面下0.2m,水面上0.025m. 排泥管的設計計算a.排泥量的設計

16、計算每座UASB的設計流量Q=600m³/d,進水COD濃度為5000mg/L,COD去除率為87.5%,產(chǎn)泥系數(shù)為R=0.15kg干泥/kgCOD,則產(chǎn)泥量Q=600×5000÷1000×0.875×0.15=394kg干泥/d 設UASB排泥含水率為98%,濕污泥密度為1000kg/m³,則每日產(chǎn)生的濕污泥量   Q=394/(1000×2%)=19.7m³/d則兩座UASB的總產(chǎn)泥量   Q0=2×19.7=39.4m³/d 沼氣管道系統(tǒng)設計計算a.

17、產(chǎn)氣量計算每座UASB設計流量    Q25m ³/h進水CODcr    S0=5000mg/L=5kg/m³COD去除率    E=87.5%產(chǎn)氣率        r=0.4 m³/kgCOD 則產(chǎn)氣量      Gi=QS0Er                                   （3-9）=25×5×0.875×0.4=43.75 m ³/h兩座UASB產(chǎn)氣量共為 G=87.5 m ³/hb.沼氣管道的設計出氣管: 根據(jù)三相分離器的特點,每一個集氣罩分別引一根出氣管,管徑為DN100.水封罐: 本設計選用D=500mm的水封