UASB完整計(jì)算版

1、UASEEC藝設(shè)計(jì)計(jì)算、UASEEz應(yīng)器設(shè)計(jì)說明（一）工藝簡(jiǎn)介：UASB是升流式厭氧污泥床反應(yīng)器的簡(jiǎn)稱，是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)教授Lettinga等人丁19721978年間開發(fā)研制的一項(xiàng)厭氧生物處理計(jì)術(shù)，國(guó)內(nèi)對(duì)UASB反應(yīng)器的研究是從20世紀(jì)80年代開始的.由丁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(diǎn),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1UASB反應(yīng)器基本構(gòu)造如圖11. 圖1L.4SB反應(yīng)器工藝系統(tǒng)組成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，由丁廢水以一定的流速自下而上流動(dòng)以及厭氧過程產(chǎn)生的

2、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)，由丁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(gè)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(jì)合理的三相分離器，能使沉淀性能

3、良好的污泥保留在反應(yīng)器內(nèi)（二）設(shè)計(jì)作用UASB即上流式厭氧污泥床，集生物反應(yīng)與沉淀丁一體，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(shí)間較短，因此所需池容大大縮小。設(shè)備簡(jiǎn)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(jià)相對(duì)較低，便丁管理，且不存在堵塞問題。（三）設(shè)計(jì)參數(shù)選用設(shè)計(jì)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(jì)水量：Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.0174m

4、3/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(jì)去除率本文來自沼氣網(wǎng)90%90%/設(shè)計(jì)出水水質(zhì)150701. （四）設(shè)計(jì)計(jì)算反應(yīng)器容積計(jì)算：QS0-SeUASEW效容積為農(nóng)效式中：協(xié)效反應(yīng)器有效容積，m3；NvS0、Se進(jìn)出水COB勺濃度，kgCOD/m3；Q設(shè)計(jì)流量，m/d;Nv容積負(fù)荷，kgCOD/(m3d)。、，15002.3-0.23V有效=63=517.5m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(yàn)，UASEft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

5、運(yùn)行范圍。取有效水深h=6m則底面積：A258.75=43.125m26采用矩形池比圓形池較經(jīng)濟(jì)。有關(guān)資料顯示，當(dāng)長(zhǎng)寬比在2:1左右時(shí)，基建投資最省。取長(zhǎng)L=8m，寬B=6m則實(shí)際橫截面積為：A1=LXB=8X6=48m2實(shí)際總橫截面積為：A=48X2=96m2本工程設(shè)計(jì)中反應(yīng)器總高取H=6.2m（超高h(yuǎn)1=0.2m）則單個(gè)反應(yīng)池的容積為：V=LXBXH=8X6X6=288mi反應(yīng)池的總?cè)莘e為V、=288X2=576m3。水力停留時(shí)間為：0rt=V=墊=9.216hQ62.5表面水力負(fù)荷為：q=Q=竺登=0.651m3/（m2.h）A148對(duì)丁顆粒污泥，表面水力負(fù)荷q=0.1-0.9m3/（m

6、2h）,故符合設(shè)計(jì)要求。2. 三相分離器設(shè)計(jì)：三相分離器一般設(shè)在沉淀區(qū)的下部，但有時(shí)也可將其設(shè)在反應(yīng)器的項(xiàng)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(diǎn)之一.他相當(dāng)丁傳統(tǒng)污水處理工藝中的二次沉淀池，并同時(shí)具有污泥回流的功能.因而三相分離器的合理設(shè)計(jì)是保證其正常運(yùn)行的一個(gè)重要內(nèi)容.三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算草圖見圖5-2:圖5-2三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算草圖h1bih2h5h4iCD!BZ50

7、0Ah3b2（一）設(shè)計(jì)說明：三相分離器要具有氣、液、固三相分離、污泥回流的功能。三相分離器的設(shè)計(jì)主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設(shè)計(jì)。本工程設(shè)計(jì)中，每池設(shè)置1個(gè)三相分離器，三相分離器的長(zhǎng)度為b=8m,寬度為：d=6m。1）沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)：三相分離器的沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)同二次沉淀池的設(shè)計(jì)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。由丁沉淀區(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(duì)固液分離不利，故設(shè)計(jì)時(shí)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

8、的流速v2m/h; 總沉淀水深應(yīng)大丁1.5m; 水力停留時(shí)間介丁1.52h。 沉淀區(qū)（集氣罩）斜壁傾角0=50°。 沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的橫截面積，即48吊。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=625=0.65m3/（m2.h）q<1.0m3/(m2h),符合設(shè)計(jì)要求2) 回流縫設(shè)計(jì)：設(shè)單元三相分離器的長(zhǎng)b=8m，寬d=6m上下三角形集氣室斜面水平火角為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：加=h3.tan式中：bi下三角集氣室底水平寬

9、度，m9上下三角集氣室斜面的水平火角h3下三角集氣室的垂直高度，mb1=1.5tan50'=1.26m則相鄰兩個(gè)下三角形集氣室之間的水平距離：b2=L-2bi=8-2X1.26=5.48m則下三角形回流縫的面積為：S1=b2-B=5.48X6=32.88m2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，m7h；S1下三角形集氣室回流逢面積，m2。62.52V=0.95m/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2為：S2=CD-B2=1.4X6X2=16.8m上下三角形集氣室之間回流逢中流

10、速(V2)可用下式計(jì)算：2=Q1/S2式中：Q反應(yīng)器中廢水流量，m/h；上三角形集氣室回流逢的之間面積,2m。62.52=1.86m/h則Vi<V2<2.0m/h,符合設(shè)計(jì)要求。確定上下三角形集氣室的相對(duì)位置及尺寸，由圖可知：CH=CDsin400=1.4xsin40°=0.9m設(shè)上集氣罩下底寬CF=5.6m,M：DH=CDsin500=1.4xsin50°=1.07mDE=2DH+CF=21.07+5.6=7.74mDI=2(DE-b2)=2(7.74-5.48)=1.58mAI=DItan500=1.58xtan500=1.33m故h4=CH+AI=0.9+

11、1.33=2.23m。取h5=0.7m,由上述尺寸可計(jì)算出上集氣罩上底寬為：CF-2h5-tan400=5.6-2X0.7xtan400=4.43mBC=CD/sin40°=1.4/sin400=2.18mAD=DI/cos50°=1.58/cos500=2.46mBD=DH/cos50=1.07/cos50=1.66mAB=AD-BD=2.46-1.66=0.8m3) 氣液分離設(shè)計(jì)：取d=0.01cm(氣泡),T=20°C水的密度p1=1.03g/cm3空氣的密度pg=1.2x10-3g/cm3水的運(yùn)動(dòng)粘度v=0.0101cm2/s碰撞系數(shù)p=0.95水的粘度小

12、=vp1=0.0101X1.03=0.0104g/cms。一般廢水的粘度p廢水凈水的粘度凈水，故取=0.02g/cms。由斯托克斯公式可得氣體上升速度為：Vb=典(-PgH218g0.959.81黑一伐10遛0.012=180.02=0.266cm/s=9.58m/h取Va=V2=1.86m/h,則：BC2.18&=空=5.15,而=2.73Va1.86VbBCVa>AB,故滿足設(shè)計(jì)要求.4）三相分離器與UASB勺高度設(shè)計(jì)：三相分離器總高度：h=h2+h4+h5=0.5+2.23+0.7=3.43m3.5mUASB勺總高：H=6.2m（超高h(yuǎn)1=0.2m）反應(yīng)區(qū)局2.6m，其中污

13、泥區(qū)Hj1.6m,懸浮區(qū)局1m沉淀區(qū)Hj3.4m（五）進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)：1. 布水點(diǎn)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(jì)采用連續(xù)均勻的進(jìn)水方式，一管多點(diǎn)的布水方式。一共設(shè)置64個(gè)出水孔，每個(gè)反應(yīng)池各16個(gè)出水孔。所取容積負(fù)荷為6kgCOD/（m3d）,據(jù)資料，每個(gè)點(diǎn)的布水負(fù)荷面積大丁2m2。每個(gè)布水點(diǎn)的負(fù)荷面積為：48/16=3m2>2式滿足設(shè)計(jì)要求。2. 布水管的設(shè)置：每個(gè)反應(yīng)池采用樹枝穿孔管配水，每個(gè)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，出水孔距墻為0.7m?？卓谙蛳虏⑴c垂線呈45

14、76;角。兩個(gè)池子的總管管徑取DN200mm流速為1.5m/s;每個(gè)池子的總管管徑取DN150mm長(zhǎng)L=10m,流速為1.35m/s。為了使穿孔管隔空出水均勻，要求出口流速不小丁2m/s,取其流速為u=2m/s,I/1則布水孔孔徑為:d=J=j仁6252=0"51m取16mm3600mu3600243.142反應(yīng)池池底200-500mm,本設(shè)計(jì)布水管離池底圖5-3: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(diǎn)距300mm布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖5-3布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖(六) 出水系統(tǒng)設(shè)計(jì):1.出水槽設(shè)計(jì)：為了保持出水均勻，沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)通常采用出水槽。此設(shè)計(jì)中沿反應(yīng)器的短邊

15、設(shè)置兩條出水槽，而出水槽每隔一定的距離設(shè)二角出水堰。每個(gè)反應(yīng)池有1個(gè)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:q=15002=0.00868m3/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2.溢流堰設(shè)計(jì)：5e0.5mX0.5m。每個(gè)反應(yīng)器中出水槽溢流堰有2條，每條長(zhǎng)5m設(shè)計(jì)900三角堰，堰高5mm堰口寬為100mm則堰口水面寬b=50mm每個(gè)UASB反應(yīng)器處理水量7.2L/S，查知溢流負(fù)荷為1-2L/(ms)，設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷f=1.256L/(ms)則堰上水面總長(zhǎng)為：L=義=-8二=6.97mf1.256

16、L6.0n=一=120三角堰數(shù)量：b0.05個(gè)每條溢流堰三角堰數(shù)量：120/6=20個(gè)一條溢流堰上共有20個(gè)10mm的堰口，20個(gè)10mm的間隙。3. 出水渠設(shè)計(jì)：每個(gè)反應(yīng)器沿長(zhǎng)邊設(shè)1條矩形出水渠，長(zhǎng)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：0.0087=0.048m0.30.6以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)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：8e0.8mx0.6m。4. UASB排水管設(shè)計(jì)：每個(gè)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)

17、水流速度為：v=2*0.0072/(0.6*3.14*0.15*0.15)=0.3395設(shè)計(jì)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：v=2><0.01392=0.368m/s,設(shè)計(jì)坡度為0.6二0.220.01。(七) 排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)：每日產(chǎn)生的懸浮固體Pss=Q-(S0-Se)-E式中：Q設(shè)計(jì)流量，m7d;t污泥產(chǎn)率，kgSS/kgCOD；S0、Se進(jìn)出水COD的濃度，kgCOD/m3;E去除率，本設(shè)計(jì)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(jì)；污泥密度，以1000kg/m3計(jì)。頊，100279.453W=13.97m/d100-981000每日產(chǎn)泥量13.97m3/d，則每個(gè)USAB日產(chǎn)泥量6.99m3/d。在每個(gè)UASB反應(yīng)器距離底部0.3m處沿長(zhǎng)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(shí)布水管兼做排泥管用(八) 產(chǎn)氣量計(jì)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：