UASB工藝設(shè)計算

1、UASB工藝系統(tǒng)設(shè)計方法探討簡介：本文全面的介紹了 UASB系統(tǒng)的設(shè)計問題，介紹了厭氧預(yù)處理工藝和UASB反應(yīng)器的負荷設(shè)計原則和設(shè)計方法。重點介紹了混凝土結(jié)構(gòu)的矩形 UASB 反應(yīng)器各個部分尺寸的計算和確定原則。對UASB的進水配水系統(tǒng)和布水方式 進行了詳細的介紹。對于三相分離器和 UASB建筑材料等問題也進行討論。關(guān)鍵字：UASB反應(yīng)器，預(yù)處理，配水系統(tǒng)，三相分離器，建筑材料，設(shè)計簡介：本文全面的介紹了 UASB系統(tǒng)的設(shè)計問題，介紹了厭氧預(yù)處理工藝和UASB反應(yīng)器的負荷設(shè)計原則和設(shè)計方法。重點介紹了混凝土結(jié)構(gòu)的矩形 UASB 反應(yīng)器各個部分尺寸的計算和確定原則。對UASB的進水配水系統(tǒng)和布水

2、方式 進行了詳細的介紹。對于三相分離器和 UASB建筑材料等問題也進行討論。關(guān)鍵字：UASB反應(yīng)器，預(yù)處理，配水系統(tǒng)，三相分離器，建筑材料，設(shè)計一、概述厭氧處理已經(jīng)成功地應(yīng)用于各種高、 中濃度的工業(yè)廢水處理中。雖然中、高 濃度的廢水在相當程度上得到了解決，但是當污水中含有抑制性物質(zhì)時，如含有 硫酸鹽的味精廢水在處理上仍有一定的難度。 在厭氧處理領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的是 UASB反應(yīng)器，所以本文重點討論 UASB反應(yīng)器的設(shè)計方法。但是，其與其它的厭 氧處理工藝有一定的共同點，例如，流化床和UASB都有三相分離器。而 UASB和厭氧濾床對于布水的要求是一致的，所以結(jié)果也可以作為其他反應(yīng)器設(shè)計參 考。處

3、理污渥址理厭M處理Vs一-疏淀越舉們血隹r n/k； 汽律內(nèi)上弁臉崔.4Vk-隹飯關(guān)璉葡竝淤屋” -rjl.圉I包含UASB 砸銅®水處理工希卷圖2 UASB反應(yīng)圈中竊幗磔垂包含厭氧處理單元的水處理過程一般包括預(yù)處理、厭氧處理（包括沼氣的收集 處理和利用）、好氧后處理和污泥處理等部分，可以用圖 1所示的流程表示。、UASB系統(tǒng)設(shè)計1、預(yù)處理設(shè)施一般預(yù)處理系統(tǒng)包括粗格柵、細格柵或水力篩、沉砂池、調(diào)節(jié) （酸化）池、營 養(yǎng)鹽和pH調(diào)控系統(tǒng)。格柵和沉砂池的目的是去除粗大固體物和無機的可沉固體， 這對對于保護各種類型厭氧反應(yīng)器的布水管免于堵塞是必需的。當污水中含有砂礫時，例如以薯干為原料的釀酒

4、廢水，怎么強調(diào)去除砂礫的重要性也不過分。 不 可生物降解的固體，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)積累會占據(jù)大量的池容， 反應(yīng)器池容的不斷 減少最終將導致系統(tǒng)完全失效。由于厭氧反應(yīng)對水質(zhì)、水量和沖擊負荷較為敏感，所以對于工業(yè)廢水適當尺 寸的調(diào)節(jié)池，對水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)是厭氧反應(yīng)穩(wěn)定運行的保證。 調(diào)節(jié)池的作用是 均質(zhì)和均量，一般還可考慮兼有沉淀、混合、加藥、中和和預(yù)酸化等功能。在調(diào) 節(jié)池中設(shè)有沉淀池時，容積需扣除沉淀區(qū)的體積；根據(jù)顆?；蚿H調(diào)節(jié)的要求, 當廢水堿度和營養(yǎng)鹽不夠需要補充堿度和營養(yǎng)鹽 （N、P）等；可采用計量泵自動投加酸、堿和藥劑，通過調(diào)節(jié)池水力或機械攪拌達中和作用同時，酸化池或兩相系統(tǒng)是去除和改變，

5、對厭氧過程有抑制作用的物質(zhì)、 改 善生物反應(yīng)條件和可生化性也是厭氧預(yù)處理的主要手段，也是厭氧預(yù)處理的目的之一。僅考慮溶解性廢水時，一般不需考慮酸化作用。對于復雜廢水，可在調(diào)節(jié) 池中取得一定程度的酸化，但是完全的酸化是沒有必要的，甚至是有害處的。因 為達到完全酸化后，污水pH會下降，需采用投藥調(diào)整pH值。另外有證據(jù)表明完 全酸化對UASB反應(yīng)器的顆粒過程有不利的影響。對以下情況考慮酸化或相分離 可能是有利的：1）當采用預(yù)酸化可去除或改變對甲烷菌有毒或抑制性化合物的結(jié)構(gòu)時；2）當廢水存在有較高的Ca2+時，部分酸化可避免顆粒污泥表面產(chǎn)生 CaC03 結(jié)垢；3）當處理含高含懸浮物和/或采用高負荷，對

6、非溶解性組分去除有限時；4）在調(diào)節(jié)池中取得部分酸化效果可以通過調(diào)節(jié)池的合理設(shè)計取得。 例如，上 向流進水方式，在反應(yīng)器底部形成污泥層。底部布水孔口設(shè)計為 510m2/孔即卩 可。2、UASB反應(yīng)器體積的設(shè)計a）負荷設(shè)計法采用有機負荷（q）或水力停留時間（HRT）設(shè)計UASB反應(yīng)器是目前最為主要的 方法。一旦q或HRT確定，反應(yīng)器的體積（V）可以很容易根據(jù)公式（1或2）計算。 對某種特定廢水，反應(yīng)器的容積負荷一般應(yīng)通過試驗確定。V = QSo/q式中：Q-廢水流量，m3/d;So-進水有機物濃度，gCOD/L或gBOD5/L表1給出不同類型廢水國內(nèi)外采用 UASB反應(yīng)器處理的負荷數(shù)據(jù)，需要說明

7、的是表中無法一一注明采用的預(yù)處理條件和厭氧污泥類型等情況，這些條件對選擇設(shè)計負荷是至關(guān)重要的。下表供設(shè)計人員設(shè)計時參考，選用前必須進行必要的 實驗和進一步查詢有關(guān)的技術(shù)資料。表1國內(nèi)外生產(chǎn)性UASB裝置的設(shè)計負荷統(tǒng)計表序號廢水類型負荷 kgCOD/m3- d（國外資料）負荷 kgCOD/m3- d（國內(nèi)資料）平均最高最低廠家數(shù)平均最高最低廠家數(shù)1酒精生產(chǎn)7202152啤酒廠8085103造酒廠3610484葡萄酒廠12845清涼飲料128555126小麥淀粉67淀粉6828土豆加工等4249酵母業(yè)616666110檸檬酸生產(chǎn)1320311味精4212再生紙、紙漿201513造紙63914食品加

8、工1043215屠宰廢水14416制糖1217制藥廠1158518家畜飼料廠119垃圾濾液127b) 經(jīng)驗公式方法Lett in ga 等人采用同樣經(jīng)驗公式描述不同厭氧處理系統(tǒng)處理生活污水HRT與去除率(E)之間的關(guān)系，并且對不同反應(yīng)器處理生活污水的數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，得出了參數(shù)值。式中：C1 ,C2反應(yīng)常數(shù)。c) 動力學方法許多研究者致力于動力學的研究，Henxen和Harremoes(1983)根據(jù)眾多研究 結(jié)果匯總了酸性發(fā)酵和甲烷發(fā)酵過程重要的動力學常數(shù)(見表2)。到目前為止，動力學理論的發(fā)展，還沒有使它能夠在選擇和設(shè)計厭氧處理系統(tǒng)過程中成為有力 的工具，通過評價所獲得的實驗結(jié)果的經(jīng)驗方法現(xiàn)

9、在仍是設(shè)計和優(yōu)化厭氧消化系 統(tǒng)的唯一的選擇。表2厭氧動力學參數(shù)(Henxen和Harremoes，1982)培養(yǎng)mm(d-1)Y(mgVSS/mgCOD)KmmgCOD/(mgVSSd)Ks(mgCOD/L)產(chǎn)酸菌213200甲烷菌1350混合培養(yǎng)2-3、UASB反應(yīng)器的詳細 設(shè)計1）反應(yīng)器的體積和高度采用水力停留時間進行設(shè)計時，體積（V）按公式（1）或（2）計算。選擇反應(yīng)器 高度的原則是設(shè)計、運行和經(jīng)濟上綜合考慮的結(jié)果。從設(shè)計、運行方面考慮：高 度會影響上升流速，高流速增加系統(tǒng)擾動和污泥與進水之間的接觸。但流速過高 會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能超過一定的限值， 從而使 反

10、應(yīng)器的高度受到限制；高度與C02溶解度有關(guān)，反應(yīng)器越高溶解的C02濃度越 高，因此，pH值越低。如pH值低于最優(yōu)值，會危害系統(tǒng)的效率。從經(jīng)濟上考慮：土方工程隨池深增加而增加，但占地面積則相反；考慮當?shù)氐臍夂蚝偷匦螚l件，一般將反應(yīng)器建造在半地下減少建筑和保溫費用。最經(jīng)濟的反應(yīng)器高度（深度）一般是在4到6m之間，并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)最優(yōu) 的運行范圍。2）反應(yīng)器的升流速度對于UASB反應(yīng)器還有其他的流速關(guān)系（圖2）。對于日平均上升流速的推薦值見 表3,應(yīng)該注意對短時間（如26h）的高峰值是可以承受的（即暫時的高峰流量可 以接收）。表3UASBF口 EGSBfc許上升流速（平均日流量）UAS皈

11、應(yīng)器Vr = 3.0m/h 1.0m/h顆粒污泥絮狀污泥Vsw 1.5m/h絮狀污泥< 8m/h顆粒污泥V(X 12m/h顆粒污泥< h絮狀污泥Vg= 1m/h建議最小值3）反應(yīng)器的截面積和反應(yīng)器的長、寬（或直徑）在確定反應(yīng)器的容積和高度（H）之后，可確定反應(yīng)器的截面積（A）。從而確定 反應(yīng)器的長和寬，在同樣的面積下正方形池的周長比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面積為 600m2的反應(yīng)器為例，30 x 20m的反應(yīng)器與15m x 40m的反應(yīng)器周長相差10%這意味著建筑費用要增加10%但從布水均勻性 考慮，矩形在長/寬比較大較為合適。從布水均勻性和經(jīng)濟性考慮，矩形

12、池在長/ 寬比在2:1以下較為合適。長/寬比在4:1時費用增加十分顯著。圓形反應(yīng)器在同樣的面積下，其周長比正方形的少12%但這一優(yōu)點僅僅在采用單個池子時才成立。當建立兩個或兩個以上反應(yīng)器時，矩形反應(yīng)器可以采用 共用壁。對于采用公共壁的矩形反應(yīng)器，池型的長寬比對造價也有較大的影響。 如果不考慮其他因素，這是一個在設(shè)計中需要優(yōu)化的參數(shù)。4）單元反應(yīng)器最大體積和分格化的反應(yīng)器在UASB反應(yīng)器的設(shè)計中，采用分格化對運行操作是有益的。首先，分格化 的單元尺寸不會過大，可避免體積過大帶來的布水均勻性等問題；同時多個反應(yīng)器對系統(tǒng)的啟動也是有益的，可首先啟動一個反應(yīng)器，再用這個反應(yīng)器的污泥去 接種其他反應(yīng)器；

13、另外，有利于維護和檢修，可放空一個反應(yīng)器進行檢修，而不影響系統(tǒng)的運行。從目前實踐看最大的單體 UASB反應(yīng)器(不是最優(yōu)的)可為1000-2000m3o5) 單元反應(yīng)器的系列化單元的標準化根據(jù)三相分離器尺寸進行，三相分離器的型式趨向于多層箱體的設(shè)備化結(jié)構(gòu)。以2X 5m的三相分離器為例，原則上講有多種配合形式。但從標 準化和系列化考慮，要求具有通用性和簡單性。所以，池子寬度是以5m為模數(shù)， 長度方向是以2m為模數(shù)。布置單元尺寸的方式可分成單池單個分離器和單池兩 個分離器的形式。原則上如果采用管道或渠道布水，池子的長度是不受限制。如 前所述，由于長寬比涉及到反應(yīng)器的經(jīng)濟性， 所以要結(jié)合池子組數(shù)考慮適

14、當?shù)拈L 寬比。對寬度為10m的單個反應(yīng)器，2:1的長寬比的反應(yīng)器可達到 2000m3的池 容。對更大的反應(yīng)器，如果需要也可采用雙池共用壁的型式。三、反應(yīng)器的配水系統(tǒng)的設(shè)計1、配水孔口負荷一個進水點服務(wù)的最大面積問題是應(yīng)該進行深入的實驗研究。對于UAS皈應(yīng)器Lettinga建議在完成了起動之后，每個進水點負擔到對獲得滿意的去除效 率是足夠的。但是在溫度低于 20 E或低負荷的情況，產(chǎn)氣率較低并且污泥和進 水的混合不充分時，需要較高密度的布水點。對于城市污水De Man和Van derLast (1990)建議12m2/孔。表4是Lettinga 等人根據(jù)UASB反應(yīng)器的大量實 踐推薦的進水管負荷

15、。表4采用UASB處理主要為溶解性廢水時進水管口負荷污泥典型每個進水口負荷(m2)負荷(kgCOD/m3 d)顆粒污泥121224>2>41<凝絮狀污1212泥 >40kgDS/m323>2中等濃度絮狀污泥12<12120 40kg/m325>22、進水分配系統(tǒng)進水分配系統(tǒng)的合理設(shè)計對 UASB處理廠的良好運轉(zhuǎn)是至關(guān)重要的，進水系 統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的功能，為了這兩個功能的實現(xiàn)，需要滿足如下原則：a） 確保單位面積的進水量基本相同，以防止短路等現(xiàn)象發(fā)生；b）盡可能滿足水力 攪拌需要，保證進水有機物與污泥迅速混合；c）很容易觀察到進水管的堵塞；d） 當

16、堵塞被發(fā)現(xiàn)后，很容易被清除。在生產(chǎn)裝置中采用的進水方式大致可分為間歇式 （脈沖式）、連續(xù)流、連續(xù)與 間歇相結(jié)合等方式；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。1）連續(xù)進水方式（一管一孔）為了確保進水均勻分布，每個進水管線僅僅與一個進水點相連接， 是最為理 想的情況（圖3a）。為保證每一個進水點的流量相等，建議用高于反應(yīng)器的水箱 （或渠道式）進行分配，通過渠道或分配箱之間的三角堰來保證等量的進水。這種系統(tǒng)的好處是容易觀察到堵塞情況。一管一孑誦琢方式b）戯中©K方式5HUASB 匹壽不貝的c）分枝（或一管窘孔）配水方式軟方式融圍2）脈沖進水方式我國UAS皈應(yīng)器與國外的最為顯

17、著的特點是很多采用脈沖進水方式。有些 研究者認為脈沖方式進水，使底層污泥交替進行收縮和膨脹，有助于底層污泥的 混合。圖3a為北京環(huán)科院采用的一種脈沖布水器的原理圖，該系統(tǒng)借鑒了給水 中虹吸濾池的布水方式。3）一管多孔配水方式采用在反應(yīng)器池底配水橫管上開孔的方式布水，為了配水均勻，要求出水流 速不小于s。這種配水方式可用于脈沖進水系統(tǒng)。一管多孔式配水方式的問題是 容易發(fā)生堵塞，因此，應(yīng)該盡可能避免在一個管上有過多的孔口。4）分枝式配水方式這種配水系統(tǒng)的特點采用較長的配水支管增加沿程阻力， 以達到布水均勻的 目的（圖3c）。根據(jù)筆者的實踐，最大的分枝布水系統(tǒng)的負荷面積為 54m2大阻 力系統(tǒng)配水均

18、勻度好，但水頭損失大。小阻力系統(tǒng)水頭損失小，如果不影響處理 效率，可減少系統(tǒng)的復雜程度。對其他類型布水方式，我國也有很多設(shè)計和運行經(jīng)驗。與三相分離器一樣， 不同型式的布水裝置之間，很難比較孰優(yōu)孰劣。事實上，各種類型的布水器都有 成功的經(jīng)驗和業(yè)績。3、配水管道設(shè)計對重力布水方式，污水通過三角堰進入反應(yīng)器時可能吸入空氣，會引起對甲烷菌的抑制；進入大量氣體與產(chǎn)生的沼氣會形成有爆炸可能的混合氣體；同時， 氣泡太多可能還會影響沉淀功能。因為，大于直徑的氣泡在水中以大約s速度上升，采用較大的管徑使液體在管道的垂直部分的流速低于這一數(shù)值，可適當?shù)乇苊獬^2mn直徑的空氣泡進入反應(yīng)器，同時還可避免氣阻。在反應(yīng)

19、器底部用較 小直徑，形成高的流速產(chǎn)生較強的擾動，使進水與污泥之間混合加強。污水中存在大的物體可能堵塞進水管，設(shè)計良好的進水系統(tǒng)要求可疏通堵 塞；對于壓力流采用穿孔管布水器（一管多孔或分枝狀），需考慮設(shè)液體反沖洗或 清堵裝置，可采用停水分池分段反沖；采用一管多孔布水管道，布水管道尾端最 好兼作放空和排泥管，以利于清除堵塞；采用重力流布水方式（一管一孔），如果 進水水位差僅僅比反應(yīng)器的水位稍高（水位差小于10cm）將經(jīng)常發(fā)生堵塞。在水 箱中的水位（三角堰的底部）與反應(yīng)器中的水位差大于30cm很少發(fā)生這種堵塞。 無論采用那一種布水方式，盡可能少地采用彎頭等非直管。四、氣、固、液三相分離裝置三相分離器

20、是UAS皈應(yīng)器最有特點和最重要的裝置。它同時具有兩個功能：1）能收集從分離器下的反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣；2）使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。三相分離器設(shè)計要點匯總:1）集氣室的隙縫部分的面積應(yīng)該占反應(yīng)器全部面積的1520%;2）在反應(yīng)器高度為57m時，集氣室的高度在2m3）在集氣室內(nèi)應(yīng)保持氣液界面以釋放和收集氣體，防止浮渣或泡沫層的形成；4）在集氣室的上部應(yīng)該設(shè)置消泡噴嘴，當處理污水有嚴重泡沫問題時消泡；5）反射板與隙縫之間的遮蓋應(yīng)該在 100200mm以避免上升的氣體進入沉淀室；6）出氣管的直管應(yīng)該充足以保證從集氣室引出沼氣， 特別是有泡沫的情況。對于低濃度污水處理，當水力負荷是限制性設(shè)計參數(shù)時

21、，在三相分離器縫隙 處保持大的過流面積，使得最大的上升流速在這一過水斷面上盡可能的低是十分 重要的。五、建筑材料選擇適當?shù)慕ㄖ牧蠈τ?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)了嚴重腐蝕，最嚴重的腐蝕出現(xiàn)在反應(yīng)器上 部氣、液交界面。此處H2S可能造成直接化學腐蝕，同時硫化氫被空氣氧化為硫 酸或硫酸鹽，使局部pH下降造成間接化學腐蝕。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，形成電化學腐蝕。無論普通鋼材和一般不銹鋼在此處都會被損害。厭氧反應(yīng)器應(yīng)該盡可能的避免采用金屬材料，即使昂

22、貴的不銹鋼也會受到嚴重的腐蝕，而油漆或其他涂料僅僅能起到部分保護。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。對一些特殊部件可采用非腐蝕性材料，如PVC用做進出水管道，三相分離器的一部分或 浮渣擋板采用玻璃鋼或不銹鋼。UASB反應(yīng)器的設(shè)計計算1設(shè)計參數(shù)(1) 污泥參數(shù)設(shè)計溫度T=25C容積負荷NV= 污泥為顆粒狀污泥產(chǎn)率kgCOD,產(chǎn)氣率 0.5m3/kgCOD(2) 設(shè)計水量 Q=2800m3/d=116

23、.67m3/h=0.032 m3/s。(3) 水質(zhì)指標表5 UASB反應(yīng)器進出水水質(zhì)指標水質(zhì)指標COD(mg/ L)BOD(mg/ L)SS (嗎 / L)進水水質(zhì)37352340568設(shè)計去除率85%90%/設(shè)計出水水質(zhì)5602345682 UASB反應(yīng)器容積及主要工藝尺寸的確定(1) UASB反應(yīng)器容積的確定V=QS0/NV本設(shè)計米用容積負荷法確立其容積 VV反應(yīng)器的有效容積(m3)S0-進水有機物濃度(kgCOD/L)V=3400 *=1494m3取有效容積系數(shù)為,則實際體積為1868m3(2) 主要構(gòu)造尺寸的確定UASB反應(yīng)器采用圓形池子，布水均勻，處理效果好。取水力負荷q1=0.6m

24、3/ (m2- d)反應(yīng)器表面積A=Q/q仁=236.12m2反應(yīng)器高度H=V/A=1868/=7.9m取 H=8m采用4座相同的UASB反應(yīng)器，則每個單池面積 A1為：A仁 A/4=4=59.03m2取 D=9m則實際橫截面積A2=4=63.6 m2實際表面水力負荷q仁Q/4A2=5 =q1在一1.5m/h之間，符合設(shè)計要求。3 UASB進水配水系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計原則 進水必須要反應(yīng)器底部均勻分布，確保各單位面積進水量基本相等，防 止短路和表面負荷不均； 應(yīng)滿足污泥床水力攪拌需要，要同時考慮水力攪拌和產(chǎn)生的沼氣攪拌； 易于觀察進水管的堵塞現(xiàn)象，如果發(fā)生堵塞易于清除。本設(shè)計采用圓形布水器，每個 UA

25、SB反應(yīng)器設(shè)30個布水點設(shè)計參數(shù)每個池子的流量Q1=4=35.42m3/h(3) 設(shè)計計算查有關(guān)數(shù)據(jù)6，對顆粒污泥來說，容積負荷大于 4m3/時，每個進水口的負荷須大于2m2則 布水孔個數(shù) n必須滿足 n D2/4/n>2即n< n D2/8=*9*9/8=32取 n=30 個貝U每個進水口負荷a=n D2/4/n=* 9* 9/4/30=2.12m2可設(shè)3個圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè) 5個孔口，中間設(shè)10個，最外圍設(shè)15個，其草圖見圖4 內(nèi)圈5個孔口設(shè)計服務(wù)面積：S仁5 *=10.6m2折合為服務(wù)圓的直徑為:用此直徑用一個虛圓，在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實圓環(huán)，其上布個孔口則圓環(huán)的直徑

26、計算如下:*d12/4=S1/2 中圈10個孔口設(shè)計服務(wù)面積：S仁10 *=21.2m2折合為服務(wù)圓的直徑為：他評=囲則中間圓環(huán)的直徑計算如下:*2 d2A2)/4=S2/2則 d2=5.2m 外圈15個孔口設(shè)計服務(wù)面積：S3=15 *=31.8m2折合為服務(wù)圓的直徑為3.144(込 + 詢_ (4x(10.6 + 21 2+31.3) _沁申則中間圓環(huán)的直徑計算如下：* (9A2 d3A2)=S3/2則 d3=7.8m布水點距反應(yīng)器池底120mm孔口徑15cm圖4 UASB布水系統(tǒng)示意圖4三相分離器的設(shè)計(1)設(shè)計說明UASB勺重要構(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)計直接影響氣

27、、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(yīng)滿足以下幾點要求：沉淀區(qū)的表面水力負荷1.0m/h ;三相分離器集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用 1.0m；沉淀區(qū)四壁傾斜角度應(yīng)在4560之間，使污泥不積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)；沉淀區(qū)斜面高度約為1.0m；進入沉淀區(qū)前，沉淀槽底縫隙的流速w 2m/h；總沉淀水深應(yīng)1.5m； 水力停留時間介于2h； 分離氣體的擋板與分離器壁重疊在 20mm以上;以上條件如能滿足，則可達到良好的分離效果。（2） 設(shè)計計算 本設(shè)計采用無導流板的三相分 沉淀區(qū)的設(shè)計沉淀器（集

28、氣罩）斜壁傾角9 =50°沉淀區(qū)面積：A= *DA2/4=63.6m2表面水力負荷 q=Q/A=（4 *=0.56m3/<1.0 m3/符合要求 回流縫設(shè)計h2 的取值范圍為 1.0m,h1 一般取取 h1=0.5m h2=0.7mh3=2.4m依據(jù)圖 8中幾何關(guān)系，則b1=h3/tan 9b1下三角集氣罩底水平寬度，9下三角集氣罩斜面的水平夾角h3下三角集氣罩的垂直高度，mb1=tan50=2.0mb2=b2b1=92 =5.0m下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速 v1, 可用下式計算： V1=Q1/S1=4Q1/Q1-反應(yīng)器中廢水流量（m3/s）S1下三角形集氣

29、罩回流縫面積（m2141.67M3.14x5,Oa/4符合要求要求上下三角形集氣罩之間回流縫流速 v2的計算:V2=Q1/S2S2-上三角形集氣罩回流縫面積（m2CL上三角形集氣罩回流縫的寬度，CE>0.2m 取CE=1.0mCF上三角形集氣罩底寬，取CF=6.0mEH=CE *si n50=* s in50=0.766mEQ=CF+2EH=+2*si n50=7.53mS2=(CF+EQ).CE/2= + *2=21.24m2v2=141.67/4/21.24=1.67m/hv2<v1<2.0m/h ,符合確定上下集氣罩相對位置及尺寸BC=CE/cos50=cos50=1.

30、556mHG=(CF- b2)/2=0.5mEG=EH+HG=1.266mAE=EG/si n40=si n40=1.97mBE=CE *ta n50=1.19mAB=AE- BE=0.78mDI=CD *sin 50=AB *sin 50=* s in50=0.596mh4=AD+DI=BC+DI=2.15mh5=1.0m氣液分離設(shè)計由圖5可知，欲達到氣液分離的目的，上、下兩組三角形集氣罩的 斜邊必須重疊，重疊的水平距離（AB的水平投影）越大，氣體分離效果越好， 去除氣泡的直徑越小，對沉淀區(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。由反應(yīng)區(qū)上升的水流從下三角

31、形集氣罩回流縫過渡到上三角形集氣罩回流縫再進入沉淀區(qū)，其水流狀態(tài)比較復雜。當混合液上升到A點后將沿著AB方向斜面流動，并設(shè)流速為va,同時假定A點的氣泡以速度Vb垂直上升，所以氣泡 的運動軌跡將沿著va和vb合成速度的方向運動，根據(jù)速度合成的平行四邊形法 則，則有：掩 AD BC耳 AB AB要使氣泡分離后進入沉淀區(qū)的必要條件是:% - AD（ BC石両在消化溫度為25r，沼氣密度=1.12g/L ;水的密度=997.0449kg/m3 ;水的運動粘滯系數(shù)v=xi0A-4m2/s ;取氣泡直徑d=0.01cm根據(jù)斯托克斯（Stokes ）公式可得氣體上升速度vb為層卩1 -Pg以vb氣泡上升速

32、度（cm/s）g重力加速度（cm/s2）B碰撞系數(shù)，取卩一廢水的動力粘度系數(shù)，g/卩=v B2l96mfks xi957.0449-kl2ixl0 x0.01a18x0.0089x0 95水流速度，Va=V2=1.67m/hEC21 961 57校核:1.556781,99故設(shè)計滿足要求.圖 5 三相分離器設(shè)計計算草圖5 排泥系統(tǒng)設(shè)計每日產(chǎn)泥量為 X=3735XXX 3400X 10A- 3=1079 kg MLSS/d則每個UASB每日產(chǎn)泥量為W=1097/4=k MLSS/d可用200mm勺排泥管，每天排泥一次。6 產(chǎn)氣量計算每日產(chǎn)氣量G=3726<XX 3400X 10A- 3 =

33、5397 m3/d=224.9 m3/h儲氣柜容積一般按照日產(chǎn)氣量的 25%- 40%計，大型的消化系統(tǒng)取高值, 小型的取低值，本設(shè)計取38%儲氣柜的壓力一般為23KPa不宜太大。7 加熱系統(tǒng)設(shè)進水溫度為15° C,反應(yīng)器的設(shè)計溫度為25° G那么所需要的熱量：QH= dF. 丫 F.( tr t) . qv / nQH加熱廢水需要的熱量，KJ/h ;dF 廢水的相對密度，按1計算；yF廢水的比熱容，kJ/ ;qv廢水的流量，m3/htr 反應(yīng)器內(nèi)的溫度，°Ct 廢水加熱前的溫度，°Cn熱效率，可取為所以QH=*1*（25 15） *=7000KJ/h每天沼氣的產(chǎn)量為5397 m3,其主要成分是甲烷，沼氣的平均熱值為KJ/L每小時的甲烷總熱量為：（5397/24）* *10A3= *10A6 KJ/h ，因此足夠加熱 廢水所需要的熱量。8 加堿系統(tǒng)在厭氧生物處理中，產(chǎn)甲烷菌最佳節(jié)pH值是，由于厭氧過程的復雜性，很 難準確測定和控制反應(yīng)器內(nèi)真實的 pH值，這就要和靠堿度來維持和緩沖，一般 堿度要20005000mgCaC03/時，就會導致其pH值下降，所以，反應(yīng)器內(nèi)堿度須 保持在1000mgCaCO3/以上，因為為保證厭氧反應(yīng)器內(nèi) pH值在適當?shù)姆?/p>