UASB反應(yīng)器設(shè)計計算

UASB反應(yīng)器

(1)設(shè)計說明

本工程所處理工業(yè)廢水屬高濃度有機廢水，生物降解性好，UASB反器作為處理工藝的主體，擬按下列參數(shù)設(shè)計。

設(shè)計流量

1200m3/d=50m3/h

進(jìn)水濃度

CODcr=5000mg/L

COD去除率為87.5%

容積負(fù)荷

Nv=6.5kgCOD/(m3?d)

產(chǎn)氣率

r=0.4m3/kgCOD

污泥產(chǎn)率

X=0.15kg/kgCOD

(2)UASB反應(yīng)器工藝構(gòu)造設(shè)計計算

①UASB總?cè)莘e計算

UASB總?cè)莘e：

V=QSr/Nv=1200×5×87.5%/6.5=807.7m3

（3-1）

選用兩座反應(yīng)器，則每座反應(yīng)器的容積

Viˊ=V/2=404m3

設(shè)UASB的體積有效系數(shù)為87%，則每座反應(yīng)器的實需容積

Vi=404/87%=464m3

若選用截面為8m×8m的反應(yīng)器兩座，則水力負(fù)荷約為

0.3m3/(m2?h)<1.0m3/(m2?h)

符合要求

求得反應(yīng)器高為8m，其中有效高度7.5m，保護高0.5m.

②三相分離器的設(shè)計

UASB的重要構(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、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：

a.液進(jìn)入沉淀區(qū)之前，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)影響

沉淀效果。

b.沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷應(yīng)在0.7m3/(m2?h)以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽底縫隙的流速不大于2.0m/h。

c.沉淀斜板傾角不小于50°，使沉泥不在斜板積累，盡快回落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)。

d.出水堰前設(shè)置擋板以防止上浮污泥流失，某些情況下應(yīng)設(shè)置浮渣清除裝置。

三相分離器設(shè)計需確定三相分離器數(shù)量，大小斜板尺寸、傾角和相互關(guān)系。

三相分離器由上下兩組重疊的高度不同的三角形集氣罩組成。本設(shè)計采用上集氣罩為大集氣罩，下集氣罩為小集氣罩。大集氣罩由鋼板制成，起集氣作用，小集氣罩為實心鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，實起支撐作用。

取上下三角形集氣罩斜面的水平傾角為θ=55°，h2=0.5m

根據(jù)圖b所示幾何關(guān)系可得：

b1=h2/tgθ=0.5/tg55°=0.35m

（3-2）

b2=b-2b1=2.67-2×0.35=1.97m

（3-3）

下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液上升流速v1可用下式計算：

v1=Q/S1

（3-4）

S1=b2×l×n=1.97×8×3=47.28m2

（3-5）

=25/47.28=0.53m/h<2m/h

取CD為0.3m，上三角形集氣罩與下三角形集氣罩斜面之間回流縫流速v2可用下式計算：

v2=Q/S2

S2=CD×l×2n=0.3×8×2×3=14.4m2

=25/14.4=1.74m/h<2m/h

滿足v1

<v2<2.0m/h的要求

取CE=0.3m，則上三角形集氣罩的位置即可確定，且

BC=CE/sin35°=0.3/sin35°=0.52m

AB=(b1-CD)/cos55°=0.09m

h3\=[Abcos55°+(b2-0.5)/2]tg55°

=[0.26cos55°+(1.97-0.5)/2]?tg55°=1.26m設(shè)UASB排泥含水率為98%,濕污泥密度為1000kg/m3,則每日產(chǎn)生的濕污泥量

Q=394/(1000×2%)=19.7m3/d

則兩座UASB的總產(chǎn)泥量

Q0=2×19.7=39.4m3/d

⑥沼氣管道系統(tǒng)設(shè)計計算

a.產(chǎn)氣量計算

每座UASB設(shè)計流量

Q＝25m3/h

進(jìn)水CODcr

S0=5000mg/L=5kg/m3

COD去除率

E=87.5%

產(chǎn)氣率

r=0.4m3/kgCOD

則產(chǎn)氣量

Gi=Q?S0?Er

（3-9）

=25×5×0.875×0.4=43.75m3/h

兩座UASB產(chǎn)氣量共為G=87.5m3/h

b.沼氣管道的設(shè)計

出氣管:根據(jù)三相分離器的特點,每一個集氣罩分別引一根出氣管,管徑為DN100.

水封罐:本設(shè)計選用D=500mm的水封罐.

水封高度H=H1-HM

H1—大集氣罩內(nèi)的壓力水頭,取為1mH2O

HM—沼氣柜的壓力水頭,取為0.4mH2O

則H=H1-HM=1-0.4=0.6mH2O

取水封罐高度Hˊ=1.0m,其中超高為0.4m

在水封罐上設(shè)有一根進(jìn)水管,一根放空管,在外面設(shè)一液位計以觀察罐內(nèi)水位情況.

氣水分離器:氣水分離器起