UASB設(shè)計(jì)計(jì)算

1、一、設(shè)計(jì)參數(shù)(1)污泥參數(shù)設(shè)計(jì)溫度T=25C容積負(fù)荷NV=污泥為顆粒狀污泥產(chǎn)率kgCOD,產(chǎn)氣率kgCOD(2)設(shè)計(jì)水量Q=2800r3/d=h=m3/s(3)水質(zhì)指標(biāo)表1UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指示COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)進(jìn)水水37352340568設(shè)計(jì)去除85%90%/設(shè)計(jì)出水,質(zhì)560234568UASB反應(yīng)器容積及主要工藝尺寸的確定(1) UASB反應(yīng)器容積的確定本設(shè)計(jì)采用容積負(fù)荷法確立其容積VV=QS0/NVV反應(yīng)器的有效容積(m3)8一進(jìn)水有機(jī)物濃度(kgCOD/L)V=3400X+=1494m取有效容積系數(shù)為,則實(shí)際體積為1868m3(2) 主

2、要構(gòu)造尺寸的確定UASBE應(yīng)器采用圓形池子，布水均勻，處理效果好。取水力負(fù)荷q尸(m2d)反應(yīng)器表面積A=Q/q1=反應(yīng)器高度H=V/A=1868/=取H=8m采用4座相同的UAS阪應(yīng)器，則每個(gè)單池面積A1為：A1=A/4=4=取D=9m則實(shí)際橫截面積A2=4=m2實(shí)際表面水力負(fù)荷qi=Q/4A=5=m3/(m2d)qih,符合設(shè)計(jì)要求。二、UASB4水配水系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1) 設(shè)計(jì)原則 進(jìn)水必須要反應(yīng)器底部均勻分布，確保各單位面積進(jìn)水量基本相等，防止短路和表面負(fù)荷不均； 應(yīng)滿足污泥床水力攪拌需要，要同時(shí)考慮水力攪拌和產(chǎn)生的沼氣攪拌； 易于觀察進(jìn)水管的堵塞現(xiàn)象，如果發(fā)生堵塞易于清除。本設(shè)計(jì)采用圓形布

3、水器，每個(gè)UASBE應(yīng)器設(shè)30個(gè)布水點(diǎn)。(2) 設(shè)計(jì)參數(shù)每個(gè)池子的流量Q1=4=h(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算查有關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)顆粒污泥來(lái)說(shuō)，容積負(fù)荷大于4m3/時(shí)，每個(gè)進(jìn)水口的負(fù)荷須大于2m2則布水孔個(gè)數(shù)n必須滿足兀D2/4/n>2即n<兀D2/8=X9X9+8=32取n=30個(gè)則每個(gè)進(jìn)水口負(fù)荷a=兀D2/4/n=X9X9+4+30=可設(shè)3個(gè)圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè)5個(gè)孔口，中間設(shè)10個(gè)，最外圍設(shè)15個(gè)，其草圖見(jiàn)圖1圖1UAS麗水系統(tǒng)示意圖 內(nèi)圈5個(gè)孔口設(shè)計(jì)服務(wù)面積：Si=5x=折合為服務(wù)圓的直徑為：用此直徑作一個(gè)虛圓，在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實(shí)圓環(huán)，其上布5個(gè)孔口,則圓環(huán)的直徑計(jì)算如下：*（）/

4、4=S1/2 中圈10個(gè)孔口設(shè)計(jì)服務(wù)面積：S2=10x=折合為服務(wù)圓的直徑為：則中間圓環(huán)的直徑計(jì)算如下：Xd22）/4=S2/2 外圈15個(gè)孔口設(shè)計(jì)服務(wù)面積：S3=15x=折合為服務(wù)圓的直徑為則中間圓環(huán)的直徑計(jì)算如下：X(92d32)/4=S3/2則d3=布水點(diǎn)距反應(yīng)器池底120mm孔口徑15cm三、三相分離器的設(shè)計(jì)(1)設(shè)計(jì)說(shuō)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(jì)直接影響氣、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(duì)污泥床的正常運(yùn)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(yàn)，三相分離器應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷<h

5、；三相分離器集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用；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；進(jìn)入沉淀區(qū)前，沉淀梢底縫隙的流速w2m/h;總沉淀水深應(yīng)A；水力停留時(shí)間介于2h;分離氣體的擋板與分離器壁重疊在20mmz上;以上條件如能滿足，則可達(dá)到良好的分離效果。(2) 設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)采用無(wú)導(dǎo)流板的三相分離器圖2三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算草圖 沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)沉淀器(集氣罩)斜壁傾角0=50沉淀區(qū)面積：A=*D2/4=b1b2b1表面水力負(fù)荷q=Q/A=+(4x=<m3/符合要求 回流縫設(shè)計(jì)h2的取值范圍為,h1一般取依據(jù)圖 2 中幾何關(guān)系，則取h1=h

6、2=h3=b1=h3/tan0bl一下三角集氣罩底水平寬度，0一下三角集氣罩斜面的水平夾角h3一下三角集氣罩的垂直高度，mb1=tan50=b2=b2b1=92=下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速V,可用下式計(jì)算：V1=Q1/S1=4Q1/Q1反應(yīng)器中廢水流量（nVs）S一下三角形集氣罩回流縫面積（m）符合要求上下三角形集氣罩之間回流縫流速V2的計(jì)算：V2=Q1/SS2一上三角形集氣罩回流縫面積（m）CJ上三角形集氣罩回流縫的寬度，CE>取CE=C一上三角形集氣罩底寬，取CF=EH=CE*sin50=*sin50=EQ=CF+2EH=+2*sin50=S2=(CF+EQ),C

7、E=X+X=V=4/=hV2<Vi<h,不符合要求確定上下集氣罩相對(duì)位置及尺寸BC=CE/cos50=cos50=HG=(C4b2)/2=EG=EH+HG=AE=EG/sin40=sin40=BE=CE*tan50=AB=AJBE=DI=CD*sin50=AB*sin50=*sin50=h4=AD+DI=BC+DI=h5=氣液分離設(shè)計(jì)由圖2可知，欲達(dá)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(duì)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

8、角形集氣罩回流縫過(guò)渡到上三角形集氣罩回流縫再進(jìn)入沉淀區(qū)，其水流狀態(tài)比較復(fù)雜。當(dāng)混合液上升到A點(diǎn)后將沿著AB方向斜面流動(dòng)，并設(shè)流速為V同時(shí)假定A點(diǎn)的氣泡以速度M垂直上升，所以氣泡的運(yùn)動(dòng)軌跡將沿著U和Vb合成速度的方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度合成的平行四邊形法則，則有：要使氣泡分離后不進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是：在消化溫度為25，沼氣密度=L；水的密度=m3；水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)v=xi0-4m/s;取氣泡直徑d=根據(jù)斯托克斯（Stokes）公式可得氣體上升速度Vb為Vb一氣泡上升速度（cm/s）g一重力加速度（cm/s2）（3碰撞系數(shù)，取林一廢水的動(dòng)力粘度系數(shù)，g/w=vB水流速度,Va=V2=h校核：4、 排泥

9、系統(tǒng)設(shè)計(jì)每日產(chǎn)泥量為X=3735Xxx3400X103=1079kgMLSS/d則每個(gè)UASB5日產(chǎn)泥量為W=1097/4gMLSS/d可用200mm勺排泥管，每天排泥一次。5、 產(chǎn)氣量計(jì)算每日產(chǎn)氣量G=3726Xxx3400X103=5397m/d=m3/h儲(chǔ)氣柜容積一般按照日產(chǎn)氣量的25%-40煩計(jì)，大型的消化系統(tǒng)取高值，小型的取低值，本設(shè)計(jì)取38%儲(chǔ)氣柜的壓力一般為23KPq不宜太大。6、 加熱系統(tǒng)設(shè)進(jìn)水溫度為15°C,反應(yīng)器的設(shè)計(jì)溫度為25a那么所需要的熱量：Q=dF.Tf.(Tr-T).Q/刀Q加熱廢水需要的熱量，KJ/h;dF廢水的相又t密度，按1計(jì)算；丫f廢水的比熱容，

10、kJ/;Q-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，°C刀一熱效率，可取為所以QH=*1*（2515）*=7000KJ/h每天沼氣的產(chǎn)量為5397m3,其主要成分是甲烷，沼氣的平均熱值為KJ/L每小時(shí)的甲烷總熱量為：（5397+24）xx103=xi06KJ/h,因此足夠加熱廢水所需要的熱量。七、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(guò)程的復(fù)雜性，很難準(zhǔn)確測(cè)定和控制反應(yīng)器內(nèi)真實(shí)的pH值，這就要和靠堿度來(lái)維持和緩沖，一般堿度要2000-5000mgCaC3O/L時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致其pH值下降，所以，反應(yīng)器內(nèi)堿度須保持在1000mgCaG/

11、L以上，因?yàn)闉楸ＷC厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH值在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，必須向反應(yīng)器中直接加入致堿或致酸物質(zhì)。間接調(diào)節(jié)pH值。主要致堿藥品有：NaCQNaHCONaOHZ及Ga（OH）。在UAS皈應(yīng)器中安裝pH指示儀，并在加堿管路上設(shè)有計(jì)量裝置，將計(jì)量裝置和pH指示儀用信號(hào)線連接起來(lái)，根據(jù)UAS阪應(yīng)器中pH值的大小來(lái)調(diào)整加堿量，當(dāng)UAS阪應(yīng)器中pH值過(guò)低時(shí)，打開(kāi)加堿管路上的開(kāi)關(guān)，往UAS吸應(yīng)器中加堿，使pH值下降；反之，當(dāng)UASB反應(yīng)器中pH值過(guò)高時(shí)，關(guān)閉加堿管路上的開(kāi)關(guān)，停止加堿，使pH值上升。八、活性污泥的培養(yǎng)與馴化對(duì)于一個(gè)新建的UASBE應(yīng)器來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)過(guò)程主要是用未馴化的絮狀污泥（如污水處理廠的消化污泥）對(duì)

12、其進(jìn)行接種，并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的啟動(dòng)調(diào)試運(yùn)行，使反應(yīng)器達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷并實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的去除效果，通常這一過(guò)程會(huì)伴隨著污泥顆?；膶?shí)現(xiàn)，因此也稱為污泥的顆?；?。由于厭氧生物，特別是甲烷菌增殖很慢，厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)需要很長(zhǎng)的時(shí)間。但是，一旦啟動(dòng)完成，在停止運(yùn)行后的再次啟動(dòng)可以迅速完成。當(dāng)沒(méi)有現(xiàn)成的厭氧污泥或顆粒污泥時(shí)，采用最多的是城市污水處理廠的消化污泥。除了消化污泥之外，可用作接種的物料很多，例如牛糞和各類糞肥、下水道污泥等。一些污水溝的污泥和沉淀物或微生物的河泥也可以被用于接種，甚至好氧活性污泥也可以作為接種污泥，并同樣能培養(yǎng)出顆粒污泥。污泥的接種濃度以6-8kgVSS/m3（按反應(yīng)器總有效容積計(jì)算）為宜，至少不低于5kgVSS/m3，接種污泥的填充量應(yīng)不超過(guò)反應(yīng)器容積的60%從負(fù)荷角度考慮UASB勺初次啟動(dòng)和顆粒化過(guò)程，可分為三個(gè)階段：階段1:即啟動(dòng)的初始階段，這一階段是低負(fù)荷的階段(<2KgCOD/(m3id)。階段2:即當(dāng)反應(yīng)器負(fù)荷上升至25KgCOD/(m-d)的啟動(dòng)階段。在這階段污泥的洗出量增大，其中大多為細(xì)小的絮狀污泥。實(shí)際上，這一階段在反應(yīng)器里對(duì)較重的污泥顆粒和分散的、絮狀的污泥進(jìn)行選擇。使這一階段的末期留下的污泥中開(kāi)始產(chǎn)生顆粒狀污泥或保留沉淀性能良好的污泥。所以在KgCOD/(m3d)左右是反應(yīng)器中以顆粒污泥或絮狀污泥為主的一個(gè)重