UASB完整計算版

1、UASB!藝設(shè)計計算一、UAS阪應(yīng)器設(shè)計說明（一）工藝簡介：UASB 是開流式厭氧污泥床反應(yīng)器的簡稱,是由荷蘭 Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)教授 Lettinga 等人于 19721978 年間開發(fā)研制的一項厭氧生物處理計術(shù)，國內(nèi)對 UASB 反應(yīng)器的研究是從 20 世紀(jì) 80 年代開始的.由于 UASB 反應(yīng)器具有工藝結(jié)構(gòu)緊湊，處理能力大，無機(jī)械攪拌裝置，處理效果好及投資省等特點,UASB 反應(yīng)器是目前研究最多，應(yīng)用日趨廣泛的新型污水厭氧處理工藝11.UASB 反應(yīng)器基本構(gòu)造如圖 12.UASB 的工作原理：如圖 1 所示，廢水由反應(yīng)器的底部進(jìn)入后，由于廢水以一定的流速自下而上流動以及厭氧過

2、程產(chǎn)生的大量沼氣的攪拌作用，廢水與污泥充分混合，有機(jī)質(zhì)被吸附分解，所產(chǎn)沼氣經(jīng)由反應(yīng)器上部三相分離器的集氣室排出，含有懸浮污泥的廢水進(jìn)入三相分離器的沉降區(qū)，由于沼氣已從廢水中分離，沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響.廢水在平穩(wěn)上升過程中，其中沉淀性能良好的污泥經(jīng)沉降面返回反應(yīng)器主體部分，從而保證了反應(yīng)器內(nèi)高的污泥濃度.含有少量較輕污泥的廢水從反應(yīng)器上方排出.UASB 反應(yīng)器中可以形成沉淀性能非常好的顆粒污泥，能夠允許較大的上流速度和很高的容積負(fù)荷.UASB 反應(yīng)器運(yùn)行的 3 個重要的前提是：反應(yīng)器內(nèi)形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥；出產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布所形成良好的自然攪拌作用；設(shè)計合理的三相分

3、離器，能使沉淀性能良好的污泥保留在反應(yīng)器內(nèi)（二）設(shè)計作用UASB 即上流式厭氧污泥床，集生物反應(yīng)與沉淀于一體，是一種結(jié)構(gòu)緊湊，效率高的厭氧反應(yīng)器。它的污泥床內(nèi)生物量多，容積負(fù)荷率高，廢水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時間較短，因此所需池容大大縮小。設(shè)備簡單，運(yùn)行方便，勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料，也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌裝置，造價相對較低，便于管理，且不存在堵塞問題。（三）設(shè)計參數(shù)選用設(shè)計資料參數(shù)如下:參數(shù)選?。篴）容積負(fù)荷（Nv）為：6kgCOD/（m3-d）b）污泥產(chǎn)率為：0.1kgMLSS/kgCODc）產(chǎn)氣率為：0.5m3/kgCOD設(shè)計水量：Q=1500m3/d=62.5m3/h

4、=0.0174m3/s水質(zhì)指標(biāo)COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)進(jìn)水水質(zhì)2300150070設(shè)計去除率90%90%/設(shè)計出水水質(zhì)23015070（四）設(shè)計計算1.反應(yīng)器容積計算：QSOSeS0、Se進(jìn)出水 COD 勺濃度，kgCOD/m3；Q 設(shè)計流量，m7d;Nv容積負(fù)荷，kgCOD/(m3d)。_15002.30.23V 有效6=517.5m3采用 2 座相同的 UASB 反應(yīng)器則每座反應(yīng)器的有效容積為:V 單3=517.5/2=258.75m3。根據(jù)經(jīng)驗，UASBR 經(jīng)濟(jì)的高度一般在 36m 之間，并且大多數(shù)情況下,這也是系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行范圍。取有效水深 h=6m則底面積

5、：A258.7543.125m26采用矩形池比圓形池較經(jīng)濟(jì)。有關(guān)資料顯示，當(dāng)長寬比在 2:1 左右時，基建投資最省。取長 L=8m，寬 B=6m則實際橫截面積為：AI=LXB=8X6=48m2實際總橫截面積為：A=48X2=96m2UASBt 效容積為 Vr 效NV式中：Vo反應(yīng)器有效容積，m；本工程設(shè)計中反應(yīng)器總高取 H=6.2m（超高 hi=0.2m）則單個反應(yīng)池的容積為：V=LXBXH=8X6X6=288m3反應(yīng)池的總?cè)莘e為V=288X2=576m3。水力停留時間為：tHRTV笆9.216hQ62.5表面水力負(fù)荷為：q.0.651m3/（m2.h）A148對于顆粒污泥，表面水力負(fù)荷 q=

6、0.1-0.9m3/（m2-h）,故符合設(shè)計要求。2.三相分離器設(shè)計：三相分離器一般設(shè)在沉淀區(qū)的下部，但有時也可將其設(shè)在反應(yīng)器的項部.三相分離器的主要作用是將氣體（反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣）、固體（反應(yīng)器中的污泥）和液體（被處理的廢水）等三相加以分離.將沼氣引入集氣室，將處理出水引入出水區(qū)，將固體顆粒導(dǎo)入反應(yīng)區(qū).他由氣體收集器和折流擋板組成.只有三相分離器是 UASB 反應(yīng)器污水厭氧處理工藝的主要特點之一.他相當(dāng)于傳統(tǒng)污水處理工藝中的二次沉淀池，并同時具有污泥回流的功能.因而三相分離器的合理設(shè)計是保證其正常運(yùn)行的一個重要內(nèi)容.三相分離器設(shè)計計算草圖見圖 5-2:圖 5-2 三相分離器設(shè)計計算草圖（

7、一）設(shè)計說明：三相分離器要具有氣、液、周三相分離、污泥回流的功能。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。本工程設(shè)計中，每池設(shè)置 1 個三相分離器，三相分離器的長度為 b=8m,寬度為：d=6mo1）沉淀區(qū)的設(shè)計：三相分離器的沉淀區(qū)的設(shè)計同二次沉淀池的設(shè)計相同，主要是考慮沉淀區(qū)的面積和水深，面積根據(jù)廢水量和表面負(fù)荷率決定。由于沉淀區(qū)的厭氧污泥及有機(jī)物還可以發(fā)生一定的生化反應(yīng)產(chǎn)生少量氣體，這對固液分離不利，故設(shè)計時應(yīng)滿足以下要求：沉淀區(qū)水力表面負(fù)荷1.0m/h；沉淀器斜壁角度在 45。-60。之間，使污泥不致積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)；進(jìn)入沉淀區(qū)前，沉淀槽底縫隙的流速 W2m/h;

8、總沉淀水深應(yīng)大于 1.5m;水力停留時間介于 1.52h。沉淀區(qū)（集氣罩）斜壁傾角 8=50。沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的橫截面積，即 48mL如果以上條件均能滿足，則可達(dá)到良好的分離效果。沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷為：q=Q/A=絲匹0.65m3/（m2.h）48q1.0m3/（m2-h）,符合設(shè)計要求。2）回流縫設(shè)計：設(shè)單元三相分離器的長 b=8m,寬 d=6m上下三角形集氣室斜面水平夾角為 9=500取保護(hù)水層高度（即超高）hi=0.3m上三角形頂水深 h2=0.5m,下三角形高度 h3=1.5m則下三角形集氣室底部寬為：年h3tan式中：b1下三角集氣室底水平寬度,m9 上下三角集氣室斜面的

9、水平夾角h3下三角集氣室的垂直高度，m則相鄰兩個下三角形集氣室之間的水平距離：b2=L-2b1=8-2X1.26=5.48m則下三角形回流縫的面積為：2S1=b2-B=5.48X6=32.88m下三角集氣室之間的污泥回流逢中混合液的上升流速（V1）可用下式:V1=Q1/S1式中：Q1反應(yīng)器中廢水流量，m/h；S1下三角形集氣室回流逢面積，m2。6252V-6250.95m/h32.88設(shè)上三角形集氣室回流縫的寬度 CD=1.4m,則上三角形回流縫面積為：S2=CDB-2=1.4X6X2=16.8m2上下三角形集氣室之間回流逢中流速（V2）可用下式計算：式中:Q 反應(yīng)器中廢水流量，n3/h；S2

10、上三角形集氣室回流逢的之間面積，品。一62.52V2=1.86m/h16.8則 ViV2凈水的粘度以凈水，故取=0.02g/cm由斯托克斯公式可得氣體上升速度為：Vb-1gd218g0.959.81/1.03=180.022=Ql/S2s。31.2100.012=0.266cm/s=9.58m/h取M=V2=1.86m/h,則：BC2.18返竺85.15,AB-oT.Va1.86VbBCVaAB,故滿足設(shè)計要求.4）三相分離器與 UASB 勺高度設(shè)計：三相分離器總高度：h=h2+h4+h5=0.5+2.23+0.7=3.43m=3.5mUASB 勺總、高:H=6.2m（超高 h1=0.2m）反

11、應(yīng)區(qū)高 2.6m,其中污泥區(qū)高 1.6m,懸浮區(qū)高 1nr沉淀區(qū)高 3.4m（五）進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計：1 .布水點的設(shè)置：進(jìn)水方式的選擇應(yīng)根據(jù)進(jìn)水濃度及進(jìn)水流量來定，本設(shè)計采用連續(xù)均勻的進(jìn)水方式，一管多點的布水方式。一共設(shè)置 64 個出水孔，每個反應(yīng)池各 16 個出水孔。所取容積負(fù)荷為 6kgCOD/（m3d）,據(jù)資料，每個點的布水負(fù)荷面積大于 2 而。每個布水點的負(fù)荷面積為：48/16=3m22 吊，滿足設(shè)計要求。2 .布水管的設(shè)置：每個反應(yīng)池采用樹枝穿孔管配水，每個反應(yīng)池中設(shè)置 4 根支管，布水支管的直徑采用 DN100mm 布水支管的中心距為 2m,管與墻的距離為 1m；出水孔孔距1.2m,出

12、水孔距墻為 0.7m?？卓谙蛳虏⑴c垂線呈 45角。兩個池子的總管管徑取 DN200mm 流速為 1.5m/s;每個池子的總管管徑取 DN150mm 長 L=10m,流速為 1.35m/s。為了使穿孔管隔空出水均勻，要求出口流速不小于 2m/s,取其流速為u=2m/s,則布水孔孔徑為：dJ4Q44吃520.0151m取 16mm3600nu.3600243.142為了增強(qiáng)污泥與廢水之間的接觸，減少底部進(jìn)水管的堵塞，進(jìn)水點距反應(yīng)池池底200-500mm,本設(shè)計布水管離池底 300mm 布水系統(tǒng)設(shè)計圖如圖 5-3:圖 5-3 布水系統(tǒng)設(shè)計示意圖(六)出水系統(tǒng)設(shè)計：1,出水槽設(shè)計：為了保持出水均勻，沉

13、淀區(qū)的出水系統(tǒng)通常采用出水槽。此設(shè)計中沿反應(yīng)器的短邊設(shè)置兩條出水槽，而出水槽每隔一定的距離設(shè)三角出水堰。每個反應(yīng)池有 1 個單元三相分離器，出水槽共有 2 條，槽寬 be=0,3m。反應(yīng)器流量：q150020.00868m3/s246060取出水槽口附近水流速度為 Vc=0.3m/s，槽口附近水深為 0.3m,出水槽坡度為 0.1;出水槽尺寸 5mx0.5mx0.5m。3 .溢流堰設(shè)計：每個反應(yīng)器中出水槽溢流堰有 2 條，每條長 5nl 設(shè)計 90三角堰，堰高 5mm堰口寬為 100mm則堰口水面寬 b=50mm每個 UASB反應(yīng)器處理水量 7.2L/S,查知溢流負(fù)荷為 1-2L/(m-s),

14、設(shè)計溢流負(fù)荷 f=1.256L/(m-s)則堰上水面總長為：Lq-8二6.97mf1.256nL90120三角堰數(shù)量：b0.05個每條溢流堰三角堰數(shù)量：120/6=20 個一條溢流堰上共有 20 個 10mm 的堰口，20 個 10mm 的間隙。3,出水渠設(shè)計：每個反應(yīng)器沿長邊設(shè) 1 條矩形出水渠，長為 8.6m,2 條出水槽的出水流至此出水渠。設(shè)出水渠寬 0.8m,坡度 0.01,出水渠渠口附近水流速度為 0.3m/s則渠口附近水深：00870.048m0.30.6以出水槽槽口為基準(zhǔn)計算，出水渠渠深：0.3+0.048=0.348m,出水渠取 0.6m 深，出水渠的尺寸為：8mx0.8mx0

15、,6m。4.UASB 排水管設(shè)計：每個 UASB 反應(yīng)器排水量為 7.2L/S,選用 DN150 鋼管排水，充 0.6,管內(nèi)水流速度為：v=2*0.0072/(0.6*3.14*0.15*0.15)=0.3395設(shè)計坡度為 0.01;總管流量為 13.9L/S,選用 DN200 鋼管排水，充滿度為0.6,管內(nèi)水流速度為：v20.01392=0.368m/s,設(shè)計坡度為0.60.220.010(七)排泥系統(tǒng)設(shè)計：每日產(chǎn)生的懸浮固體 PSS=Q-(Sc-Se) 4E式中：Q 設(shè)計流量，mi/d;-污泥產(chǎn)率，kgSS/kgCOD；SQ、Se 進(jìn)出水 COD 的濃度，kgCOD/m3;E 去除率，本設(shè)

16、計中取 90%PSS=(2300-230)X0.90X0.1X1500X10-3=279.45kgSS/d100PSS每日產(chǎn)泥量為：W=100-Pr式中：Pss產(chǎn)生的懸浮固體，kgSS/d；污泥含水率，以 98%計;污泥密度，以 1000kg/m3計每日產(chǎn)泥量 13.97m3/d,則每個 USAB 日產(chǎn)泥量 6.99m3/d。在每個 UASB反應(yīng)器距離底部 0.3m 處沿長度方向均勻設(shè)置排泥管一根，以便均勻排除污泥區(qū)的污泥。USAB 反應(yīng)器每天排泥一次,排泥管選用 DN150 的鋼管，排泥總管選用 DN200 的鋼管。必要時布水管兼做排泥管用。(八)產(chǎn)氣量計算：采用每去除 1 千克 COD 產(chǎn)生 0.5 立方米沼氣做參數(shù)則每日產(chǎn)氣量為：Q=Q(Sc-Se) 4E式中：Q 設(shè)計流量，mi/d;產(chǎn)氣率，nVkgCOD；W=100.45100981000313.97m/dE 去除率，本