UASB的設(shè)計計算

1、6.1 UASB的設(shè)計計算UASB反應(yīng)器的有效容積(包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū))設(shè)計容積負(fù)荷為Nv5.0kgCOD/(m3/d)進(jìn)出水COD濃度C011200(mg/L),Ce1680(mg/L)(去除率85%)QC0E150011.20.853V=-02856m3Nv5.0式中Q設(shè)計處理流量m3/d3C0一進(jìn)出水COD濃度kgCOD/mE一去除率6.2 Nv一容積負(fù)荷，Nv5.0kgCOD/(m3/d)UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸(1) 計反應(yīng)器3座，橫截面積為矩形。反應(yīng)器有效高為h6.0m則橫截面積：SV空更=476(m2)h6.0單池面積：SiS”158.7(m2)n3(2) 單池從布木均勻性和經(jīng)

2、濟性考慮，矩形長寬比在2:1以下較合適。S；1587設(shè)池長l16m,則如b-9.9m,設(shè)計中取b10ml16單池截面積：Si'lb1610160(m2)設(shè)計反應(yīng)器總高H7.5m,其中超高0.5m單池總?cè)莘e：ViSi'H'160(7.50.5)1120(m3)單池有效反應(yīng)容積：Vi有效Si'h1606960(m3)單個反應(yīng)器實際尺寸：lbH16m10m7.5m反應(yīng)器總池面積：SSi'n1603480(m2)反應(yīng)器總?cè)莘e:VV'in112033360(m3)總有效反應(yīng)容積：V有效Vi有效n96032880(m3)2856m3符合有機負(fù)荷要求。2880

3、-、“人UASB反應(yīng)器體積有效系數(shù)：100%85.7%在70%-90%之間符合要求。3360水力停留時間(HRT)及水力負(fù)荷(Vr)V2880tHRT2446.08hQ1500Q1500S244800.13m3/(m2.h)0.9m3/(m2.h)故符合要求。根據(jù)一般設(shè)計要求，水流在沉淀室內(nèi)表面負(fù)荷率6.3 根據(jù)參考文獻(xiàn)，對于顆粒污泥，水力負(fù)荷Vr0.1三項分離器構(gòu)造設(shè)計計算(1) 沉淀區(qū)設(shè)計'32q0.7m/(m.h)譏淀室底部進(jìn)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13個集氣罩，構(gòu)成6個分離單元，則每池設(shè)置6個三項分離器。,三項分離器

4、長度：lb10(m)一、，一一，l16每個單兀寬度：b2.7(m)66沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積即160m2沉淀區(qū)表面負(fù)荷率：旦20里0.13m3/(m2.h)1.02.0m3/(m2.h)S160bH丫二工h1bib2圖2.2三項分離器(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h31.3m3bi黑熊0.91(m)b2b2bi2.720.910.88(m)式中：b一單元三項分離器寬度，m；bi一下三角形集氣罩底的寬度，m；b2一相鄰兩個下三角形集氣罩之間的水平距離(即污泥回流縫之一)，m；h3一下三角形集氣罩的垂直高度，m；卜三角集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速

5、：ainb2l'20.881052.8(m2)v16625-0.39(m/h)ai52.83m/h;式中：vi一下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速,ai一下三角形集氣罩回流縫總面積,m2;Vi2m/h,上三角b3CD0.3m3l反應(yīng)器的寬度，即三項分離器的長度b,m;n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)V2Qi20.83a2360.58(m/h)a22nb3l260.31036(m2)式中：V2一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,a2一

6、上三角形集氣罩回流縫總面積,b3一上三角形集氣罩回流縫的寬度，m；假設(shè)a2為控制斷面Amin,般其面積不低于反應(yīng)器面積的20%,V2就是Vmax,同時要滿足：V1V2(vmax)2.0m/h氣、液分離設(shè)計由上圖2.1知:CECDsin550.3sin550.24(m)CBCE0.24sin35sin35設(shè)AB0.5m則0.42(m)h4(ABcos55b2)tan55(0.5cos550.88-)tan551.04(m)校核氣、液分離。如圖2.2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:VbAD.BC或VaABAB沿AB方向水流速度：vaC

7、EQiB2N20.830.72(m/h)0.241026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：Vb1(118g)d2式中：d氣泡直徑，cm;1液體密度,g/cm3；g沼氣密度，g/cm3;一碰撞系數(shù)，取0.95;一廢水動力黏滯系數(shù),g/(cm.s);v一液體的運動黏滯系數(shù),cm2;設(shè)氣泡直徑d0.01cm,設(shè)水溫30c,11.03g/cm3,g1.13103g/cm3v0.010cm2/s,0.95；0.01011.030.0104g/(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：Vb0.95981180.02(1.031.13103)0

8、.0120.266(cm/s)9.58(m/h)BCAB0.420.50.84Vb9.58-13.31Va0.72VbBC、一可以月去d0.01cm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：hh2h3h4h5式中：h2一集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5m；hq1.3AF-1.59(m)sin55sin55CDDFAFBDAB1.460.5cos551.590.50.520.57mh5DFsin550.57sin550.47(m)則：h0.51.31.040.472.37(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。6

9、.4 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(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)每個布水點服務(wù)2-5m2,出水流速2-5m/s,配水中心距池底一般為20-25cm。6.4.1 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2.01.673.34(m2)孔口向下。6.4.2 布水孔孔徑的計算:流速u0.74(m/s)4Qi_420.833600D2-

10、36003.140.12布水孔31648個，出水流速為u2.1m/s,則孔徑為:9.0(mm)取15mmd420.83,36003.14482.1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(jìn)水管的堵塞，建議進(jìn)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。6.4.3 驗證溫度30C,容積負(fù)荷5.0kgCOD/(m3.d),沼氣產(chǎn)率0.4m3/kgCOD,滿足空塔水流速度u1.0m/h,空塔沼氣上升速度：/1.0m/

11、hQ62.50.13(m/h)1.0(m/h)滿足要求。S總480gQCo62.511.20.850.40.50(m/h)1.0(m/h)空塔水流速度：u480空塔氣流速度：ung滿足要求。6.4.4 式中C。一進(jìn)水COD的濃度一COD的去除率，80%排泥系統(tǒng)的設(shè)計計算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,則一座UASB反應(yīng)器中污泥總量：6.4.5 GVCss28562057120(kg/d)57.12(t/d)污泥產(chǎn)量厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取0.08kgMLVSS/kgCOD,剩余污泥量的確定與每天去除的有機物量有關(guān)，當(dāng)設(shè)有相

12、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IkgCOD產(chǎn)生0.050.10kgVSS計算，本工程取0.08kgVSS/kgCOD。流量Q62.5m3/h,進(jìn)水COD濃度C011200(mg/L)11.2(kg/m3),COD去除率E85%,貝U(1)UASB反應(yīng)器的總產(chǎn)泥量xQC0E0.0862.52411.20.851142.4(kgMLVSS/d)(2)不同試驗規(guī)模下MLVSS是不同的,因為規(guī)模越大,MLSS被處理的廢水含無機雜質(zhì)越多,因此取MLVSSMLSS0.8,則單池產(chǎn)泥xi1142.4-x'1428(kgMLSS/dkgMLSS/

13、d)3(3)污泥含水率98%,當(dāng)污泥含水率95%時，取1000(kg/m3)則污泥產(chǎn)量：Ws10001428371.4(m/d)(198%)單池排泥量：Wsi71.4323.8(m3/d)(4)污泥齡40(d)6.6 G57120cx'1428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。6.7 由計算所得污泥量選擇污泥泵，型號為：WQK25153污泥泵,主要性能：流量：Q=25m3/h；揚程：H=15m；電機功率：P=3Kw;數(shù)量

14、：2臺;用兩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Ч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,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)。6.7.1 出水槽設(shè)計6.7.2 對于每個反應(yīng)池有6個單元三項分離器，出水槽共有6條，槽寬0.2m單個反應(yīng)器流量:qiQi20.8330.0058(m3/s)6.7.3 36003600出水槽設(shè)出水槽槽口附近水流速度為0.2m/s0.0058則槽口附近水深60.0242(m)0.20.2取槽口附近槽深為0.20m,出水槽坡度為0.01,出水槽尺寸：10m0.2m0.2m,出水槽數(shù)量為6座。6.7.4溢流堰

15、設(shè)計出水溢流堰共有12條(62),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5.8L/S,查得溢流負(fù)荷為12L/(m.S)設(shè)計溢流負(fù)荷為f1.0L/(m.s),則溢流堰上水面總長為:5.8荷5.8(m)三角堰數(shù)：nLb每條溢流堰三角堰數(shù):5.85010314010116個取140個14個一個溢流堰上共有14個100mm的堰口,10個1000mm的間隙。堰上水頭校核每個堰處流率:qiq一n5.81034.14140_510(m/s)按90。三角堰計算公式:1.43h2.5則堰上水頭：h(-q-1.434.141050

16、4().1.430.015(m)6.7.5 出水渠設(shè)計計算UASB反應(yīng)器沿長邊設(shè)一條矩形出水渠，6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。渠口附近水深:3q：5.8103q_uo_u_0.097ua0.30.2(m)以出水槽槽口為基準(zhǔn)計算，出水渠渠深:0.20.0970.2970.30(m)里出水渠渠口最遠(yuǎn)的出水槽到渠口的距離為:162.7V0.114.75(m)出水渠長為:14.75+0.1=14.85(m)出水渠尺寸:14.85m0.30m0.30m向渠口坡度為:0.001UASB排水管設(shè)計Q=17.36L/s,選用D=150m

17、m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=1.02m/s沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計計算(1)沼氣主要產(chǎn)生于厭氧階段，設(shè)計產(chǎn)氣率取0.4m3/kgCOD3總廠氣量：GQC0E0.4150011.20.855712(m/d)則單個UASB反應(yīng)器產(chǎn)氣量：GG5712331904(m3/d)(2)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13根集氣管，每根集氣管內(nèi)最大流量1904243600131.7103(m3/s)根據(jù)資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100mm本設(shè)計中取100mm,結(jié)構(gòu)圖2.3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

18、氣主管，采用鋼管，單池沼氣主管道坡度為0.5%。19043q0.0220(m3/s),D150mm，充滿度設(shè)則單池沼氣主管內(nèi)最大氣流量:243600圖2.3UASB集氣罩5712o(4)官內(nèi)取大氣流重：q0.0661(m/s)2436006.9 取D=200mm;充滿度0.6;流速v=6066143.51m/s0.220.6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或使氣體部分進(jìn)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=H1H0式中H0反應(yīng)器至儲氣罐的壓頭損失和儲氣罐的壓頭為保

19、證安全取儲氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大H1取2mH2O，儲氣罐內(nèi)的壓強H0為400mmH2O,則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。6.9.1 氣水分離器氣水分離器起到對沼氣高燥的作用，選用500mmH1800mm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。6.9.2 沼氣柜容積確定由上送股計算知該處理中日產(chǎn)沼氣5712m3=238m3/h,則沼氣柜容積應(yīng)為4h產(chǎn)氣量的體積來確定，即Vgqt238495

20、2(m3)設(shè)計選用300鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式貯氣柜，尺寸為:10000mmH10000mm。6.9.3 UASB的其他設(shè)計考慮.取樣管設(shè)計在池壁高度上設(shè)置若干個取樣管，用以采取反應(yīng)器內(nèi)的污泥樣，以隨時掌握污泥在高度方向上的濃度分布情況，在距反應(yīng)器底1.11.2m位置，沿池壁高度上設(shè)置4根，沿反應(yīng)器高度方向各管相距0.8m,水平方向各管相距2.0m。取樣管選用DN100mm的鋼管，取樣口設(shè)于距地面1.1m處，配球閥取樣。6.9.4 檢修(1)人孔為便于檢修，在UASB反應(yīng)器距地坪1.0m處設(shè)置600mm人孔一個(2)風(fēng)為防治部分容重過大的沼氣在UASB反應(yīng)器內(nèi)聚集，影響檢修和發(fā)生危險，檢修時可向U

21、ASB反應(yīng)器中通入壓縮空氣，因此在UASB一側(cè)預(yù)埋壓縮空氣管(由鼓風(fēng)機房引來)(3)采光為保證檢修時采光，除采用臨時燈光外，不設(shè)UASB預(yù)蓋。6.10.3防腐措施厭氧反應(yīng)器腐蝕比較嚴(yán)重的地方是反應(yīng)器的上部，此處無論是鋼材或是水泥都會被損壞，因此，UASB反應(yīng)器應(yīng)重點進(jìn)行頂部的防腐處理。在水平面以下，溶解的CO2會發(fā)生腐蝕，水泥中的CaO會因為碳酸的存在而溶解。沉降斜面也會腐蝕，為了延長反應(yīng)器的使用壽命，反應(yīng)器的防腐措施是必不可少的。本次設(shè)計中，反應(yīng)器上部2m以上池壁用玻璃鋼防腐，三相分離器-所有裸露的碳鋼部位用玻璃鋼防腐。1.1.1 2.6UASB反應(yīng)池的設(shè)計計算2.6.1設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量10

22、0m3/d；進(jìn)水COD=19000mg/L,去除率為75%;容積負(fù)荷Nv=5kgCOD/(m3.d);污泥產(chǎn)率為0.1kgMLSS/kgCOD;1.1.2 產(chǎn)氣率為0.4m3/kgCOD;2.6.2UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸計算反應(yīng)器容積計算(包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū))UASB有效容積為：V有效QSoNv1001975%5285m3式中V有效一反應(yīng)器有效容積，m3;Q設(shè)計流量，m3/d;S。一進(jìn)水有機物濃度，kgCOD/m3；-COD去除率，;NV-容積負(fù)荷，kgCOD/(m3.d);UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸，本工程設(shè)計單座反應(yīng)器，由于圓形池子布水均勻，處理效果好，所以橫截面設(shè)為圓形;反應(yīng)器有效高度h

23、1=7m,則蛙邛由壬口cV有效285-2橫截面積S40.8m%7反應(yīng)器直徑D4V440.87.2m,取7.5m3.14D23147522則池子橫截面積：SD45m244水力停留時間(HRT)tHRTV2852.85dQ100Q100水力負(fù)何qS86400450.10m3/(m2h)1.0,符合要求。1.1.32.6.3三相分離器構(gòu)造設(shè)計三相分離器的設(shè)計主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設(shè)計。沉淀區(qū)設(shè)計沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積，即&=45m2。沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率q-0.1m3/(m2h)1.0S8640045回流縫設(shè)計設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角50,上三角形集氣罩的的頂

24、角為90,取h32m；則h32b11.68mtgtg50式中h3一下三角集氣罩水平寬度，m；-下三角形集氣罩斜面的水平夾角；h3-下三角形集氣罩的垂直高度，m；則相鄰兩個下三角形集氣罩斜面之間的水平距離b2D2bl7.521.684.14m則下三角形回流縫面積為Si23.144.1424一一213.45m卜三角形集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速(Vi)可用下式計算:ViQ-0.32m2.0m/h,符合設(shè)計要求。S18640013.45設(shè)上三角形集氣罩下端與下三角斜面之間水平距離的回流縫的寬度b3=CD=0.8m,上集氣罩下底寬CF=4.6m,則上三角形回流縫面積為:DHCDsin500

25、.8sin500.62mS(CFDE)3.14(4.60.6224.6)2S2I6.39m22則丫2-Q1000.26m/hv12m/h,符合設(shè)計要求。S28640016.39確定上下三角形集氣罩相對位置及尺寸，如圖CHCDsin400.8sin400.52mDE2DHCF20.624.65.84mAIDItg50(DEb2)tg502(5.844.14)tg5021.02m又h4CHAI0.521.021.54mh51.2m由上述尺寸可計算出上集氣罩上底直徑為：CF2h5tg404.621.2tg402.59m。BCCDsin400.8sin401.25mDIDEb225.844.1420.

26、85mADBD_DI_cos50DHcos500.85cos500.62cos501.32m0.96mABADBD1.320.960.36m氣液分離設(shè)計由斯托克斯公式可得氣體上升速度為：9.58m/hg.20.959.8132Vb(1g)d(1.031.210)0.10.266cm/s18180.02式中d氣泡直徑，cm;1一液體密度，g/cm3;g-沼氣密度，g/cm3;-碰撞系數(shù)，取0.95;-廢水的動力粘滯系數(shù)，0.02g/cms;v-液體的運動粘滯系數(shù)，cm2/s/s;取d0.01cm（氣泡）,T20C;11.03g/cm3;g1.2103g/cm3;v0.0101cm20.95;v1

27、0.01011.030.0104g/cms。一般廢水的大于凈水的，故取=0.02g/cms;vav20.26m/h則應(yīng)95836.85,BCY53.47Va0.26AB0.36'vbBC一“一-,故滿足要求。vaAB三相分離器與UASB高度設(shè)計圖2-4三相分離器設(shè)計計算草圖三相分離區(qū)總高度hh2h3h4h50.521.541.22.84mh2為集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5m,UASB總高度H=9.0m,懸浮區(qū)4.16m,沉淀區(qū)高度2.84m,污泥區(qū)高1.5m,超高h(yuǎn)1=0.5m。管道設(shè)計設(shè)進(jìn)水管流速為0.4m/s,則進(jìn)水管管徑為:D1.36004100243.140.40.061m,

28、取480mm設(shè)出水管流速為0.4m/s,則，出水管管徑為:D241003600243.140.40.061m,取80mm1.1.42.6.4布水系統(tǒng)設(shè)計計算本配水系統(tǒng)采用圓形布水器，共設(shè)36個不水點，每個布水孔直徑為。10mm采用連續(xù)進(jìn)水。圓環(huán)直徑計算:每個孔口服務(wù)面積D24n3.147.51.23m2,a在13m2之間，符合設(shè)計要436求?？稍O(shè)三個圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè)6個孔口，中間設(shè)12個，最外圍設(shè)18個。圖2-5UASB布水系統(tǒng)示意圖a、內(nèi)圈6個孔口設(shè)計折合為服務(wù)圓的直徑為:服務(wù)面積：S161.237.38m247.383.07m,3.14用此直徑做一虛圓，在該虛圓內(nèi)等分虛圓面積設(shè)一實圓環(huán)

29、，其上布6個孔口，則圓的直di24徑計算如下:27.38.2.17m;3.14每間隔600布設(shè)一個布水點。b、中圈12個孔口設(shè)計服務(wù)面積：S2121.23214.76m折合為服務(wù)面積圓直徑為:4(&S2)4(7.3814.76)531m:3.14中間圓環(huán)的直徑如下-22_(5.31d2)S2JJd24.34m；42每間隔300布設(shè)一個布水點。C、外圈18個孔口設(shè)計服務(wù)面積：S3181.2322.14m4(SiS2S3)V折合為服務(wù)面積圓直徑為:4I?814762214)7.51m3.14則外圓環(huán)的直徑d3計算如下:22_(7.51d3)S3則d36.51mo42每間隔200布設(shè)一個布水

30、點。布水管的設(shè)計計算總進(jìn)水管的管徑為DN80mm而水量為100t/d,布水支管共設(shè)6根，每根管長為3.3m,均勻布開，布水支管內(nèi)的水流速為0.4m/s,則每根布水支管的的直徑為:4吧D3V60.025m,取。32mm3600243.140.41.1.52.6.5排泥系統(tǒng)設(shè)計計算15gVSS/L,貝U般UASB虧泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為UAS皈應(yīng)器中污泥總量：GVGSS285154275kgVSS/do產(chǎn)泥量計算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量?。簉=0.1kgMLSS/kgCODUAS阪應(yīng)器總產(chǎn)泥量：XrQC0E0.1100190.75142.5kgMLSS/d,式中X-UASB反

31、應(yīng)器產(chǎn)泥量，kgVSS/d;r厭氧生物處理?泥產(chǎn)量，kgVSS/kgCOD;C0一進(jìn)水CODt度,kg/m3;E一去除率，本設(shè)計中取80%，一1425一一據(jù)VSS/SS=0.8,X179kgSS/d0.8污泥含水率為p=98%,當(dāng)含水率大于95%,取s1000kg/m3,則污泥產(chǎn)量WsXs(1p)1791000(198%)9m3/d,一一G4275污泥齡c427523.89(d)。X179排泥系統(tǒng)設(shè)計在UASA相分離器下0.5m和底部0.4m高處，各設(shè)一個排泥口，共兩個排泥口，每天排泥一次，排泥管的直徑為DN150mm2.6.6出水系統(tǒng)設(shè)計計算出水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排

32、出，出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊?。出水槽設(shè)計單設(shè)一個沿著圓形池子內(nèi)壁的出水槽，設(shè)槽寬取u=0.1m,出水槽口附近水流速度為a=0.15m/s,出水槽附近水深Q1000.078mua864000.10.15取槽口附近水深為0.2m,出水槽坡度為0.01；出水槽尺寸：BH0.1m0.25m,溢流堰設(shè)計出水設(shè)90三角堰，堰高50mm,堰上水頭取H10.01m,則每個三角堰的流量：q11.343H：471.3430.012.471.542105m3/s；三角堰個數(shù)：n1Q-575.6個，設(shè)計取76個；q1864001.542105三角堰中心距：,L(D2b)3.147.520.10.2Li0.2

33、85m。n1n1761.1.62.6.7沼氣收集系統(tǒng)的設(shè)計計算沼氣產(chǎn)量計算設(shè)計沼氣產(chǎn)率取r0.4m3/kgCOD,每日總產(chǎn)氣量：XrQC0E0.4100190.75570m3/d,集氣管：每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，每根集氣管內(nèi)最大氣流量：5703q0.007m/s243600取DN150mm，充滿度為0.6,管內(nèi)流速為v0.007420.66m/s。0.60.15水封罐設(shè)計水封罐主要是用來控制三相分離器的集氣室中氣液兩相界面高度，因為液面太高或波動是，浮渣或浮沫可能會引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室，同時兼有排泥和排除冷凝水作用。水封高度:HH1Ho式中H。-反應(yīng)器至貯氣罐的壓頭

34、損失和貯氣罐內(nèi)的壓頭，為保證安全取貯氣罐內(nèi)壓H0為400mmHzO。頭，集氣罩中出氣氣壓最大Hi取2H2。，貯氣罐內(nèi)壓強水封罐:水封高度取1.5m,水封罐面積一般為進(jìn)氣管面積的4倍，則d2S43.140.152240.071m水封罐直徑取0.3m。氣水分離器氣水分離器起到對沼氣干燥的作用，選用400mm1500mm鋼制氣水分離器一個，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。沼氣柜容量確定由上述計算可知該處理站日產(chǎn)沼氣570底則沼氣柜容量應(yīng)為2h產(chǎn)氣量的體積確定，即Vqt570247.5m3,取50m324設(shè)計選用300鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式

35、儲氣柜，尺寸為H4000mm4000mm。沼氣燃燒器正常情況下，沼氣全部送入沼氣柜儲存，事故狀態(tài)可啟動沼氣燃燒器燃燒處理。來自于沼氣穩(wěn)壓柜的沼氣流向一個最大燃燒能力為70m3/h的沼氣燃燒器。沼氣燃燒器的操作由沼氣穩(wěn)壓柜的氣位自動控制。沼氣燃燒器的操作由一個輔助燃燒器（由電磁閥控制）、一個主燃燒器、一套點火器和溫度傳感器構(gòu)成。在正常工作狀態(tài)下主燃燒器管道上的手動閥常開，一旦沼氣壓力達(dá)到某個設(shè)定值，輔助燃燒器電磁閥打開，點火器即點火，如果溫度探頭檢測到高溫，說明點火火苗在燃燒。如果沼氣穩(wěn)壓柜的氣位達(dá)到某個水平，點火閥沼氣燃燒器主閥自動打開，點火器自動開啟。如果沼氣穩(wěn)壓柜氣位達(dá)到主閥開啟位水平時,

36、自動打開，沼氣由點火火苗點燃，然后沼氣穩(wěn)壓柜氣位緩慢下降到某個水平，沼氣燃燒器主閥會自動關(guān)閉，而點火火苗始終保持燃燒。1.23.3UASB反應(yīng)器UASB（升流式厭氧污泥床）：糧食類加工的工藝廢水其CODcr、BOD5,濃度較高，若采用好氧生物處理，不僅構(gòu)筑物容積大，增加投資費用，而且日常的操作費用也較高。因而采用厭氧處理技術(shù)，這樣不僅節(jié)省了好氧處理的運行費用，還可以產(chǎn)生沼氣二次能源進(jìn)行利用。UASB反應(yīng)器主要從完善三相分離器的結(jié)構(gòu)來提高有機污染物的去除效果。UASB是集生物反應(yīng)與沉淀于一體的一種結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的厭氧反應(yīng)器。為了滿足池內(nèi)厭氧狀態(tài)防止臭氣散逸，UASB池頂上部采用蓋板密封，出水管

37、和出氣管分別設(shè)置水封裝置，池內(nèi)所有管道、三相分離器和池壁均做防腐處理。UASB系統(tǒng)的原理是在形成沉淀性能良好的污泥絮凝體的基礎(chǔ)上，并結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置污泥沉淀系統(tǒng)，使氣相、液相和固相三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥（可以是絮狀污泥或顆粒型污泥）是UASB系統(tǒng)良好的運行的根本點。UASB反應(yīng)器與其他大多數(shù)厭氧生物處理裝置不同之處就是：廢水由下向上流過反應(yīng)器，污泥無需特殊攪拌設(shè)備；反應(yīng)器頂部裝有三相（氣、液、固）分離器。其最大突出特點是能在反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)污泥顆?；w粒污泥的直徑一般為0.12cm,相對密度為1.041.08,具有良好的沉淀性能和很高產(chǎn)甲烷活性。污泥顆?；螅磻?yīng)器內(nèi)污泥的

38、平均濃度可達(dá)50gVSS/L左右，污泥齡一般在30天以上，而反應(yīng)器水力停留時間比較短，所以UASB反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷。UASB反應(yīng)器的外形和結(jié)構(gòu)材料反應(yīng)器的形狀與尺寸UASB反應(yīng)器的斷面形狀一般為矩形或圓形。這兩種類型的反應(yīng)器都已大量應(yīng)用于實際中。圓形反應(yīng)器的建造費用比具有相同面積的矩形反應(yīng)器至少要低12%。但是圓形反應(yīng)器的這一優(yōu)點，僅在采用單個池子才突出。所以采用單個和小的UASB反應(yīng)器時，應(yīng)建造圓形池子。而大的反應(yīng)器經(jīng)常建成矩形或方形的。當(dāng)建兩個或兩個以上反應(yīng)器時，矩形反應(yīng)器可以采用公用壁。當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)時，常采用圓形斷面，當(dāng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，常采用矩形斷面。由于三相分離器構(gòu)造要求

39、，采用矩形斷面便于設(shè)計加工。UASB反應(yīng)器容積（包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)）有3種設(shè)計方法，但是，負(fù)荷設(shè)計法是主要的。UASB反應(yīng)器的最經(jīng)濟的高度（深度）為46m,并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)最優(yōu)的運行范圍。進(jìn)水容積負(fù)荷一般不超過5kgCOD/(m3d)。本次設(shè)計采用6座矩形UASB反應(yīng)器。(一)UASB反應(yīng)器的組成(1)進(jìn)水配水系統(tǒng)該系統(tǒng)功能主要是將廢水均勻地分配到整個反應(yīng)器，并具有進(jìn)行水力攪拌的功能，這時候反應(yīng)器高速運行的關(guān)鍵之一。它由布水管和不水管嘴組成。由于廢水是以多點股流的方式流入的，在反應(yīng)器的一定范圍內(nèi)，不可避免圍繞每一布水點形成局部的縱向橫流。一般而言，一定強度的縱向環(huán)流能促進(jìn)反應(yīng)區(qū)污泥

40、床層底部顆粒污泥的翻騰打旋，促進(jìn)水污染與污泥粒子的充分接觸，強化反應(yīng)速率；同時，也有利于底層顆粒污泥上黏附的微小氣泡脫離，防止其浮升于懸浮層，減小污泥固體的流失量。但是，這種由布水股流引起的縱向環(huán)流如果太劇烈，將會引起惡果：一方面，會破壞污泥床層的宏觀穩(wěn)定性，增大懸浮層的污泥濃度，增加污泥流失幾率，另一方面，一部分進(jìn)水會迅速穿過污泥床層，直接進(jìn)入懸浮層，造成嚴(yán)重的短流現(xiàn)象，惡化出水水質(zhì)。目前，在生產(chǎn)運行裝置中所采用的進(jìn)水方式大致可分為間歇式(脈沖式)、連續(xù)式、連續(xù)與間歇會流向結(jié)合進(jìn)水等幾種方式。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。反應(yīng)器布水點數(shù)量設(shè)置與處理流量、進(jìn)水濃度、容積

41、負(fù)荷等因素有關(guān)。(2)反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)是UASB反應(yīng)器的工作主體，其中裝滿高活性厭氧生物污泥，上部為懸浮污泥層，下部為污泥床，用于生物吸附和降解可生化的有機污染物。共分3個功能區(qū)，即底部的布水區(qū)，中部的反應(yīng)區(qū)，頂部的分離出水區(qū)。反應(yīng)區(qū)內(nèi)的厭氧微生物存在3種狀態(tài)：游離的單個菌體；聚集成微笑絮體的菌體；聚集成較大的顆粒的菌體。高效工作的UASB反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)區(qū)的污泥眼高程呈兩種分布狀態(tài)。下部約1/31/2的高度范圍內(nèi)，密集堆存著絮體污泥和顆粒污泥，污泥粒子雖呈一定的懸浮狀態(tài)，但相互之間距離很近，幾乎成搭接之勢。這個區(qū)域內(nèi)的污泥固體濃度高達(dá)4080g(VSS)/L,或60120g(SS)/L,通常稱成為

42、污泥床層，是對廢水中的可生化性有機物進(jìn)行生物處理(吸附和降解)的主要場所。被降解的有機物中，大約70%90%是在這個區(qū)域內(nèi)完成的。污泥床層以上約占反應(yīng)區(qū)總高度2/31/2的區(qū)域，懸浮著粒徑較小的絮體污泥和游離污泥，絮體之間保持著較大的距離。污泥固體的濃度較小，平均約為525g(SS)/L或530g(SS)/L。這個高度范圍通常稱為污泥懸浮層，是防止污泥粒子流失的緩沖層，其進(jìn)行生物處理（吸附和降解）的作用并不明顯，被降解的有機物中僅有10%30%是在此層完成的。正常工作的UASB反應(yīng)器內(nèi)，在污泥床層和污泥懸浮層之間通常存在著一個濃度突變的分界面，稱做污泥層分界面，污泥層分界面的存在及其高低和廢水

43、種類、出水及出氣等條件有關(guān)。（3）三相分離器三相分離器的主要功能是進(jìn)行固體（反應(yīng)器中的污泥）、氣體（反應(yīng)過程產(chǎn)生的沼氣）和液體（被處理的廢水）等三相加以分離，將沼氣引入集氣室，將固體顆粒導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)，將處理后廢水引入排水渠。在3種分離功能中，核心的問題是完成固液分離，將上浮的污泥固體截留下來，返回反應(yīng)區(qū)，同時改善水質(zhì)。三相分離器中，氣液分離功能主要有合理配置的傾斜導(dǎo)流板和有斜面的導(dǎo)流塊完成；固液分離功能則主要由斜板以上的沉淀室完成。沉淀室的橫斷面積一般等于或小于（當(dāng)集水槽占去部分過水?dāng)嗝鏁r）反應(yīng)區(qū)的橫斷面積（但也有例外）。水流在沉淀室的上升流速等于或略大于在反應(yīng)區(qū)內(nèi)的上升速度。氣固分離是指污泥絮

44、體與附著在其表面上的微小氣泡的分離。污泥絮體與附著的氣泡形成了氣固聚合體，使污泥的密度減小，當(dāng)密度小于1時就會自動上升，很難沉降分離。附著的氣泡總量愈多，聚合體的密度就愈小，上升速度愈快，就愈難分離。當(dāng)穿過污泥層上升的大氣泡一旦碰到懸浮著的氣固聚合體時，就會將一部分附著的微小氣泡碰落下來；當(dāng)碰到斜板和導(dǎo)流板地面時，也會碰落一些微小氣泡，從而改善了其沉降性能使聚合體沉降下來。沉淀室通常設(shè)置溢流堰以適應(yīng)氣體壓力的波動，保持液面的穩(wěn)定。聚集于集氣室的生物氣（沼氣）要用導(dǎo)管引出，輸往貯氣柜備用。（4）出水系統(tǒng)其作用是把沉淀區(qū)處理過的水均勻的收集并派出反應(yīng)器外，通常由出水槽引出。（5）氣室氣室又稱集氣罩

45、，其作用是收集生物氣（沼氣），經(jīng)脫硫后送往用戶使用。（6）浮渣清除功能其功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣。如浮渣不多可省略。（7）排泥系統(tǒng)其功能是均勻地排除反應(yīng)區(qū)的剩余污泥。（8）水封系統(tǒng)與氣體收集裝置水封系統(tǒng)的功能是控制三相分離器的集氣室中氣液兩相界面的高度，是保證集氣室出氣管在反應(yīng)器運行過程中不被淹沒、運行穩(wěn)定并將沼氣即時排出反應(yīng)室，以防止浮渣堵塞等問題的關(guān)鍵。氣體收集裝置應(yīng)該能夠有效地收集產(chǎn)生的沼氣，同時保持正常的氣液界面。氣體管徑應(yīng)該足夠大，避免氣體夾帶的固體（或泡沫）產(chǎn)生堵塞。設(shè)置一個在氣體堵塞情況下，使氣體釋放的保護(hù)裝置是重要的，它可以避免對反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形成過大的壓力。在出水管堵

46、塞的情況下，UASB反應(yīng)器中三相分離器中水面會不斷降低直至從反射板溢出，從而避免對反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的破壞。一般在產(chǎn)生的氣體送往貯氣柜之前，需被引導(dǎo)至通過水保持一定氣體壓力的水封罐中釋放，經(jīng)驗表明水封罐中冷凝水將積累。因此，在水封罐中有一個排除冷凝水的出口，以保持罐中一定水位是必需的。根據(jù)不同處理對象，UASB反應(yīng)器常分為開敞式和封閉式兩大類。2.1 2UASB反應(yīng)器的設(shè)計計算4.1UASB反應(yīng)器有效容積及主要尺寸的確定設(shè)計參數(shù)：Q=9955m3/d;進(jìn)水COD=5152mg/l。2.1.1 4.1.1UASB反應(yīng)器的有效容積設(shè)計有效容積負(fù)荷率Nv=5.0kgCOD/m3.d;COD去除率為80%。V

47、有效Q（C。Ce）Nv995551520.83105.0_38206.11m4.1.2UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸UASB反應(yīng)器的經(jīng)濟有效高度為68m,由于建造圓形反應(yīng)器的三相分離器比矩形復(fù)雜,所以本設(shè)計采用矩形。設(shè)計反應(yīng)器有效高度H=7m;則橫截面積:V有效H34007486m2共設(shè)四座UASB反應(yīng)器。每池的面積為:S486n4122m2矩形長寬比為約2:1;所以B=8m;L=16m;則單池的截面積為：128m2般應(yīng)用是反應(yīng)器的裝液量為70%90%;設(shè)計反應(yīng)器總高度為8m,其中超高為0.5m。單池容積：VSiH128(8.50,5)1024m3總?cè)莘e：VVin102444096m3有效容積為3

48、584n3,則體積有效系數(shù)為88%,符合有機負(fù)荷要求。2.1.34.1.3水力停留時間HRT和水力負(fù)荷率Vr3584tHRT嬴2443hQ83.3S5123,2.0.16m/m.h對于顆粒污泥，水離負(fù)荷率Vr0.10.9m3/m2.h,符合要求。2.1.2 4.2進(jìn)水分配系統(tǒng)的設(shè)計4.2.1布水點的設(shè)置進(jìn)水方式采用連續(xù)均勻進(jìn)水方式，布水點的數(shù)量與處理水量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等因素有關(guān)。所取容積負(fù)荷為10.0kgCOD/m3.d,每個布水點的布水面積在0.52n2,本設(shè)計的布水點的負(fù)荷面積取2.66m2。布水點的個數(shù)：48個2.1.3 2128m22.66m24.2.2配水系統(tǒng)形式配水系統(tǒng)形式采

49、用多管多孔配水方式。反應(yīng)器設(shè)置一根進(jìn)水總管DN=100mm16根進(jìn)水支管DN=50mm支管分布在總管的兩側(cè)，同側(cè)每兩根支管中心間距為2m,孔距為1.0m,每根水管有4個孔，孔口向下并于垂線成45度角。為使配水均勻，要求出口流速不小于2m/s。設(shè)u=2m/sd33600nu420.836006423.147.6mm本設(shè)計?。ǎ?15mm;為增強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)水點距池底200250mm,本工程布水管距管底200mm。2.1.4 4.2.3上升水流速度和氣流速度本設(shè)計容積負(fù)荷Nv=10.0kgCOD/m3.d,沼氣產(chǎn)率r=0.40m3/kgCOD;本設(shè)計采用厭氧消

50、化污泥接種，需滿足空塔水流速度和空塔沼氣上升速度均小于1.0m/h。空塔水流速度：UkQ8330.16m/h1.0m/h滿足要求;S512空塔上升氣流速度：UgQC。0.62m/h<1.0m/h,滿足要求。2.2 4.3三相分離器的設(shè)計三相分離器有3個主要功能和3個組成部分：氣液分離、固液分離和污泥回流3個功能以及氣封、沉淀區(qū)和回流縫3個組成部分。2.2.1 4.3.1沉淀區(qū)設(shè)計沉淀室內(nèi)設(shè)計日平均表面負(fù)荷率小于0.7m3/m2.h;沉淀區(qū)進(jìn)水口的水流上升速度小于2m3/m2.ho本工程設(shè)計中，與短邊平行，沿池邊布設(shè)7個集氣罩，構(gòu)成七個分離單元。三相分離器的長度B=8m,每個單元的寬度b-

51、2.3m；7沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)區(qū)的水平面積，即128m2。沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率:20.832320.16m/m.h0.7m/m.h128圖2-22.3.24.3.2回流縫設(shè)計設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角a為55。；取h31.2m；h3D0.84mtan55b2b2bl2.320.840.62m式中：bi下三角形集氣罩罩底的寬度，m；B2相鄰兩個三角形集氣罩之間的水平距離，m;B3下三角形集氣罩的垂直高度，m。下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速V1:a1nb2l70.62834.72m2Qi20.8V(一0.6m/h2m/h,滿足要求。a134.72式中：al下三角形集氣罩回流

52、縫總面積，m2。為使回流縫水流穩(wěn)定，固液分離效果良好，污泥能順利回流，一般V1<2m/h。上三角形集氣罩下端與下三角斜面之間的水平距離的回流縫中的水流流速：設(shè)b30.3m；3*2a22nb3I270.3833.6mV2Qa220.833.60.62m/h假定a2為控制斷面，那么V2就是最大流速，同時滿足V1V22m/h。4.3.3氣液分離設(shè)計CE=CDsin55o=0.3xsin55o=0.24mCBCE0.240.42msin55sin55設(shè)AB=0.5m,則:h4(ABcos55b2)tan55(0.5cos550.31)tan550.85m校核氣液分離:假定氣泡上升流速和水流速度不

53、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Vb2D或BC。VaABAB沿AB方向的水流速度:20.80.77m/h0.24827式中：B三相分離器的長度;N每池三相分離器的數(shù)量。氣泡上升速度:g18式中：d氣泡的直徑,cm;l液體密度,g/cm3;g/cm3;3碰撞系數(shù)，取0.95科廢水的動力粘滯系數(shù),g/cm.s;V廢水的運動粘滯系數(shù),cm2/so設(shè)氣泡直徑d=0.01cm;35CT,l1.03g/cm3,g1.2103g/cm3,2.0.0101cm/s,3=0.95;由于廢水的動力粘滯系數(shù)值比凈水的大，取0.2g/cm.s。Vb0.95981BC180.20.42(1.

54、031.2103)0.0129.58m/hAB0.50.84;VbVa9.5812.44;0.77VbVaBC滿足要求。AB1.1.3 4.3.4三相分離器與UASB總高度設(shè)計三相分離器總高度:hh2h3h4h5h2為集氣罩以上的覆蓋水深，取1.5m；AFh31.2sin55sin551.46mDFAFAD1.460.50.520.44mh5DFsin550.44sin550.36mh2h3h4h51.51.20.850.363.19mUASB總高度H=8.5m,沉淀區(qū)高2m,污泥床高2.5m,懸浮區(qū)高3.5m,超高0.5m。2.4.1 4.4排泥系統(tǒng)的設(shè)計計算4.4.1UASB反應(yīng)器中污泥總量計算般UASB虧泥床主要由沉降性能比較好的厭氧污泥組成，平均濃度為15VSS/L,則:2.4.2 GVCss820820123120kg/d4.4.2產(chǎn)泥量計算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取r=0.08kgVSS/kgCOD。流量Q=414.8m3/h,進(jìn)水COCW度為5152mg/L,COLfe除率為80%。UAS阪應(yīng)器總產(chǎn)泥量:AX=rQC0E0.08414.8245.1520.83282.4