UASB地设计计算.docx

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1、UASB的设计计算6.1 UASB反响器的有效容积(包括沉淀区和反响区)设计容积负荷为Nr=5.OkgCOD人而Id)进出水CoD浓度Co=II200(mgL),C=I680(mgL)(去除率85%)QCiyE150011.20.85C3V=N=2856w3M5.0式中Q设计处理流量m/dCO一进出水COD浓度kgCODn3E一去除率Nv一容积负荷，NV=5.OkgCOD/画Id)6.2 UASB反响器的形状和尺寸工程设计反响器3座，横截面积为矩形。(1) 反响器有效高为h=6.0m如此横截面积：S=上整=型=476()h6.0单池面积：Si=-=158.7(tw2)n3(2) 单池从布本均匀

2、性和经济性考虑，矩形长宽比在2：1以下较适宜。cIco7设池长/=16m，如此宽6=,=上一=9.9加，设计中取=IOm/16单池截面积:S；=姑=16x10=160(一)(3) 设计反响器总高H=7.5mm单池总容积：=5：H=160(7.5-0.5)=1120(zn3)单池有效反响容积：匕有效=S；XzI=I60x6=960(m3)单个反响器实际尺寸：IXbXH=I6mxl5nx7.5m反响器总池面积：S=S；X=160X3=480(m2)反响器总容积：V=V,f.=11203=3360(zw3)总有效反响容积：V有效=匕有效n=9603=2880(m3)285S?符合有机负荷要求。OQQ

3、f)UASB反响器体积有效系数：上空XlOo%=85.7%在70%-90%之间符合要求。3360(4) 水力停留时间(HRT)与水力负荷(Vr)HRTV 2880 -1500 24= 46.08/?S 24x480= 0.1 W /(/W2./?)根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷匕=0.1-0.9加3/(62.力故符合要求。6.3 三项别离器构造设计计算(1) 沉淀区设计根据一般设计要求，水流在沉淀室外表负荷率40.7/(加2机3/(机2面。本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置13个集气罩，构成6个别离单元，如此每池设置6个三项别离器。三项别离器长度：I=b=0(m)每个单元宽度：b=

4、-=-=2.7(m)66沉淀区的沉淀面积即为反响器的水平面积即160m2图2.2三项别离器回流缝设计设上下三角形集气罩斜面水平夹角为55,取力3=1.3根b、=0.9l(w)tanatan55b2=b-2b=2.7-20.91=0.88(m)式中：人一单元三项别离器宽度，m；仇一下三角形集气罩底的宽度，m：%一相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离(即污泥回流缝之一)，m；生一下三角形集气罩的垂直高度，m；下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速：a=nb2l=20.8810=52.8(n2)v=L=625=Q39(th)al52.83式中：匕一下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速

5、，h:4一下三角形集气罩回流缝总面积，m2；/一反响器的宽度，即三项别离器的长度b,m；一反响器三项别离器的单元数；为使回流缝水流稳定，固、液别离效果好，污泥回流顺利，一般2m6,上三角集器罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速。设&=Co=0.3相a2=2nb3l=260.310=36(w2)Q120.83n.Q.v2=0.58(w/?)a、36式中：匕一上三角集气罩下断语下三角集气罩斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速,m/h；出一上三角形集气罩回流缝总面积，m2：名一上三角形集气罩回流缝的宽度，m；假设。2为控制断面Amin，一般其面积不低于反响器面积的20%, %就是%ax

6、，同时要满足：V1 v2(vmax) 处或生va AB X AB沿AB方向水流速度:匕=QCEB2N20.830.241026= 0.72(w/ /?)式中：B三项别离器长度，m；N每池三项别离器数量;气泡上升速度：Vh=(p1-P)d118式中：d气泡直径，cm；夕一液体密度，g/cm3；pf,一沼气密度，g/cm3；一碰撞系数，取0.95；一废水动力黏滞系数，g(cm.s);丫一液体的运动黏滞系数，c2;设气泡直径d=0.01。，设水温30C,px=l.03gcmy,pff=1.13103cn3V=0.01Ocw2/s,=0.95：/=0.01011.03=0.0104cm,s)g/(cn

7、.s)如此：=靠I(1.03-1.13103)x0.012=0.266(CTW/S)=9.58()BC0.42no.,9.58=0.84=13.31AB0.5匕0.72%型可以脱去d0.01所的气泡KAB(4)三项别离器与UASB高度设计三相别离区总高度：=2+3+4-5式中：灯一集气罩以上的覆盖水深，取05m;AF=1.59(w)sin55osin55CDDF=AF-BD-AB=1.46-0.5-cos55=1.59-0.5-0.52=0.57Wz%=DFsin55=0.57sin55=0.47(相)如此：=0.5+1.3+1.04-0.47=2.37(a)UASB总高度H=7.5m,沉淀区

8、高2.5m,污泥床高2.0m,悬浮区高2.5m,超高0.5m。6.4 布水系统的设计计算反响器布水点数量设置预处理流量、进水浓度，容积负荷等因素有关，有资料知，颗粒污泥M4kgCOD/(md)每个布水点服务2511出水流速2-5ms,配水中心距池底一般为20-25cm)6.4.1 配水系统：配水系统形式采用多管多孔配水方式，每个反响器设1根D=100mm的总水管，16根d=50mm的支水管。支管分别位于总水管两侧，同侧每根只管之间的中心距为2.0m,配水孔径取。=15m机孔距2.0m,每根水管有3个配水孔，每个孔的服务面积2.01.67=3.34(/)孔口向下。6.4.2 布水孔孔径的计算:流

9、速二= 0.74(ms)40_4x20.833600D23600x3.140.12布水孔3x16=48个，出水流速为=2.1机s,如此孔径为：4-,83= 9.0()取 i5mm 36003.14482.1d=本装置采用连续进料方式，布水口向下，有利于防止管口堵塞，而且由于UASB反响器底部反射散布作用，有利于布水均匀，为了污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，建议进水点距反响底部200300mm,本工程设计采用布水管离UASB底部200mm处。布水管设置在距UASB反响器底部200mm处。6.4.3 验证温度30C,容积负荷5.0依C沼气产率0.4/小CoD,满足空塔水流速度L0m/，

10、空塔沼气上升速度：%T.0mh空塔水流速度：=2=0.13(h)1.()(w/h)满足要求。S总480大工业-士谷QCOrIy62.511.20.850.4_.小1nz小空塔气流速度：ul,=0.50(加/:),故满足要求。vflAB三相别离器与UASB高度设计图2-4三相别离器设计计算草图三相别离区总高度=22+3+4-z5=0.5+2+1.54-1.2=2.84W名为集气罩以上的覆盖水深，取05m,UASB总高度H=9.Om,悬浮区4.16m,沉淀区高度2.84m,污泥区高L5m,超高hl=0.5m。管道设计设进水管流速为O.4ms,如此进水管管径为:4 X I(X)3600 X 24 3

11、.14 X 0.4=0.061 tn ,取 6 80DInb设出水管流速为0.4ms,如此，出水管管径为:4 I(X)3600 243.140.4=0.061 tn,取 80uio1.1.42.6.4布水系统设计计算本配水系统采用圆形布水器，共设36个不水点，每个布水孔直径为10mm,采用连续进水。圆环直径计算：每个孔口服务面积a=3,14X7,5=1.23w2,。在1311之间，符合设计要4436求。可设三个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个，最外围设18个。图2-5UASB布水系统示意图、圈6个孔口设计服务面积：S=6l.23=7.38m2折合为服务圆的直径为：L=J4x738=3

12、.()7,VV3.14用此直径做一虚圆，在该虚圆等分虚圆面积设一实圆环，其上布6个孔口，如此圆的直径计算如下：血;M1西/2x7.38.L=;如此d.=JL=J=2.17m；42xV3.14每间隔60布设一个布水点。b、中圈12个孔口设计服务面积：52=12x1.23=14.76/折合为服务面积圆直径沏呼三=呼蔡叵=5.3加VV3.14中间圆环的直径如下4(5.312一/)邑心C-=,11lJ2=4.34机；42每间隔30布设一个布水点。、外圈18个孔口设计服务面积：3=18x1.23=22.142折合为服务面积圆直径为：4(S1+S2+S3)_/4x(7.38+14.76+22.14)_J一

13、=J一=/Ql/VV3.14如此外圆环的直径4计算如下：(7.512-d)S3=,如此dy=6.51wo423每间隔20布设一个布水点。布水管的设计计算总进水管的管径为DN80mm,而水量为100t/d,布水支管共设6根，每根管长为3.3m,均匀布开，布水支管的水流速为0.4ms,如此每根布水支管的的直径为:=0.025 w,取 32mm。Uy-1V3600243.140.41.1.52.6.5排泥系统设计计算UASB反响器中污泥总量计算般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15gVSSL,如此UASB反响器中污泥总量：G=VGss=28515=4275kgVSS/d。产

14、泥量计算UASB反响器总产泥量:X=rQC0E=0.1I(X)19().75=142.SkgMLSSId,式中AX-UASB反响器产泥量，kgVSS/d;r一厌氧生物处理污泥产量，kgVSSkgCOD;G一进水COD浓度,kgm3;E一去除率，本设计中取80%。1425据VSSSS=O.8,AX=-=179ZgSS/d0.8污泥含水率为p=98%,当含水率大于95%,取2=100Okg/,如此污泥产量= 9m3d1AX_179ps(l-p)1000(1-98%)污泥龄=-=丝仪=23.89(d)。cX179排泥系统设计在UASB三相别离器下0.5m和底部0.4m高处，各设一个排泥口，共两个排泥

15、口，每天排泥一次，排泥管的直径为DN150mm.2.6.6出水系统设计计算出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出，出水是否均匀对处理效果有很大的影响。出水槽设计单设一个沿着圆形池子壁的出水槽，设槽宽取u=0.1m,出水槽口附近水流速度为a=0.15ms,出水槽附近水深0.078/?Q=1001.ia864000.10.15取槽口附近水深为02m,出水槽坡度为0.01：出水槽尺寸：BH=0.1ti0.25h,溢流堰设计出水设90三角堰，堰高50mm,堰上水头取W=0.01相，如此每个三角堰的流量：4=1.343H1247=1.3430.01247=1.5421051135;三角堰个

16、数：nQ =100或一 86400 X 1.542 X KT，= 75.6个,设计取76个;三角堰中心距:_L_MD-2b)_3.147.5-2(0.1+0.2)76=-=-Uf71on1.1.62.6.7沼气收集系统的设计计算沼气产量计算设计沼气产率取r=OAm3IkgCOD.每日总产气量：X=rC0E=0.410019x0.75=570W3/J,集气管:每个集气罩的沼气用根集气管收集，每根集气管最大气流量:57024x3600= 0.007，/S取DV = I50mm,充满度为06 管流速为0.007x40.60.152=0.66，/ s O水封罐设计水封罐主要是用来控制三相别离器的集气室

17、中气液两相界面高度，因为液面太高或波动是，浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体局部进入沉降室，同时兼有排泥和排除冷凝水作用。水封高度:H=Hx-H.式中“o-反响器至贮气罐的压头损失和贮气罐的压头，为保证安全取贮气罐压头,集气罩中出气气压最大Hl取2“2。，贮气罐压强HO为400mmH2O。水封罐：水封高度取1.5m,水封罐面积一般为进气管面积的4倍，如此4 =3.140.15244 = 0.071 n2水封罐直径取0.3m。气水别离器气水别离器起到对沼气枯燥的作用，选用OXH=400加机X1500如钢制气水别离器一个，气水别离器中预装钢丝填料，在气水别离器前设置过滤器以净化沼气，在别离器

18、出气管上装设流量计与压力表。沼气柜容量确定由上述计算可知该处理站日产沼气57OnA如此沼气柜容量应为2h产气量的体积确定，即570V=qi=2=47.5w3,取50d24设计选用300钢板水槽导轨湿式储气柜，尺寸为。XH=4000X4000”加。沼气燃烧器正常情况下，沼气全部送入沼气柜储存，事故状态可启动沼气燃烧器燃烧处理。来自于沼气稳压柜的沼气流向一个最大燃烧能力为70m的沼气燃烧器。沼气燃烧器的操作由沼气稳压柜的气位自动控制。沼气燃烧器的操作由一个辅助燃烧器（由电磁阀控制）、一个主燃烧器、一套点火器和温度传感器构成。在正常工作状态下主燃烧器管道上的手动阀常开，一旦沼气压力达到某个设定值，辅

19、助燃烧器电磁阀打开，点火器即点火，如果温度探头检测到高温，说明点火火苗在燃烧。如果沼气稳压柜的气位达到某个水平，点火阀自动打开，点火器自动开启。如果沼气稳压柜气位达到主阀开启位水平时，沼气燃烧器主阀自动打开，沼气由点火火苗点燃，然后沼气稳压柜气位缓慢下降到某个水平，沼气燃烧器主阀会自动关闭，而点火火苗始终保持燃烧。1.23,3UASB反响器UASB（升流式厌氧污泥床）：粮食类加工的工艺废水其CODer、BoD5.浓度较高，假如采用好氧生物处理，不仅构筑物容积大，增加投资费用，而且日常的操作费用也较高。因而采用厌氧处理技术，这样不仅节省了好氧处理的运行费用，还可以产生沼气二次能源进展利用。UAS

20、B反响器主要从完善三相别离器的结构来提高有机污染物的去除效果。UASB是集生物反响与沉淀于一体的一种结构紧凑、效率高的厌氧反响器。为了满足池厌氧状态防止臭气散逸，UASB池顶上部采用盖板密封，出水管和出气管分别设置水封装置，池所有管道、三相别离器和池壁均做防腐处理。UASB系统的原理是在形成沉淀性能良好的污泥絮凝体的根底上，并结合在反响器设置污泥沉淀系统，使气相、液相和固相三相得到别离。形成和保持沉淀性能良好的污泥（可以是絮状污泥或颗粒型污泥）是UASB系统良好的运行的根本点。UASB反响器与其他大多数厌氧生物处理装置不同之处就是：废水由下向上流过反响器，污泥无需特殊搅拌设备；反响器顶部装有三

21、相（气、液、固）别离器。其最大突出特点是能在反响器实现污泥颗粒化，颗粒污泥的直径一般为0l2cm,相对密度为1.04-1.08,具有良好的沉淀性能和很高产甲烷活性。污泥颗粒化后，反响器污泥的平均浓度可达50gVSSL左右，污泥龄一般在30天以上,而反响器水力停留时间比拟短，所以UASB反响器具有很高的容积负荷。UASB反响器的外形和结构材料反响器的形状与尺寸UASB反响器的断面形状一般为矩形或圆形。这两种类型的反响器都已大量应用于实际中。圆形反响器的建造费用比具有一样面积的矩形反响器至少要低12%o但是圆形反响器的这一优点，仅在采用单个池子才突出。所以采用单个和小的UASB反响器时，应建造圆形

22、池子。而大的反响器经常建成矩形或方形的。当建两个或两个以上反响器时，矩形反响器可以采用公用壁。当采用钢结构时，常采用圆形断面，当采用钢筋混凝土结构时，常采用矩形断面。由于三相别离器构造要求，采用矩形断面便于设计加工。UASB反响器容积(包括沉淀区和反响区)有3种设计方法，但是，负荷设计法是主要的。UASB反响器的最经济的高度(深度)为46m,并且在大多数情况下这也是系统最优的运行围。进水容积负荷一般不超过5kgCOD(m3d)o本次设计采用6座矩形UASB反响器。(一)UASB反响器的组成(1)进水配水系统该系统功能主要是将废水均匀地分配到整个反响器，并具有进展水力搅拌的功能，这时候反响器高速

23、运行的关键之一。它由布水管和不水管嘴组成。由于废水是以多点股流的方式流入的，在反响器的一定围，不可防止围绕每一布水点形成局部的纵向横流。一般而言，一定强度的纵向环流能促进反响区污泥床层底部颗粒污泥的翻腾打旋，促进水污染与污泥粒子的充分接触，强化反响速率；同时，也有利于底层颗粒污泥上黏附的微小气泡脱离，防止其浮升于悬浮层，减小污泥固体的流失量。但是，这种由布水股流引起的纵向环流如果太剧烈，将会引起恶果：一方面，会破坏污泥床层的宏观稳定性，增大悬浮层的污泥浓度，增加污泥流失几率，另一方面，一局部进水会迅速穿过污泥床层，直接进入悬浮层，造成严重的短流现象，恶化出水水质。目前，在生产运行装置中所采用的

24、进水方式大致可分为间歇式(脉冲式)、连续式、连续与间歇会流向结合进水等几种方式。从布水管的形式有一管多孔、一管一孔和分枝状等多种形式。反响器布水点数量设置与处理流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。(2)反响区反响区是UASB反响器的工作主体，其中装满高活性厌氧生物污泥，上部为悬浮污泥层，下部为污泥床,，用于生物吸附和降解可生化的有机污染物。共分3个功能区，即底部的布水区，中部的反响区，顶部的别离出水区。反响区的厌氧微生物存在3种状态：游离的单个菌体；聚集成微笑絮体的菌体；聚集成较大的颗粒的菌体。高效工作的UASB反响器，反响区的污泥眼高程呈两种分布状态。下部约1312的高度围，密集堆存着絮体污

25、泥和颗粒污泥，污泥粒子虽呈一定的悬浮状态，但相互之间距离很近，几乎成搭接之势。这个区域的污泥固体浓度高达4080g(VSS)/L,或60120g(SS)/L,通常称成为污泥床层，是对废水中的可生化性有机物进展生物处理(吸附和降解)的主要场所。被降解的有机物中，大约70%90%是在这个区域完成的。污泥床层以上约占反响区总高度2312的区域，悬浮着粒径较小的絮体污泥和游离污泥，絮体之间保持着较大的距禽。污泥固体的浓度较小，平均约为525g(SS)/L或530g(SS)/L。这个高度围通常称为污泥悬浮层，是防止污泥粒子流失的缓冲层，其进展生物处理1吸附和降解)的作用并不明显，被降解的有机物中仅有10

26、%30%是在此层完成的。正常工作的UASB反响器，在污泥床层和污泥悬浮层之间通常存在着一个浓度突变的分界面，称做污泥层分界面，污泥层分界面的存在与其上下和废水种类、出水与出气等条件有关。(3)三相别离器三相别离器的主要功能是进展固体(反响器中的污泥)、气体(反响过程产生的沼气)和液体被处理的废水)等三相加以别离，将沼气引入集气室，将固体颗粒导入反响区，将处理后废水引入排水渠。在3种别离功能中，核心的问题是完成固液别离，将上浮的污泥固体截留下来，返回反响区，同时改善水质。三相别离器中，气液别离功能主要有合理配置的倾斜导流板和有斜面的导流块完成：固液别离功能如此主要由斜板以上的沉淀室完成。沉淀室的

27、横断面积一般等于或小于(当集水槽占去局部过水断面时)反响区的横断面积(但也有例外)。水流在沉淀室的上升流速等于或略大于在反响区的上升速度。气固别离是指污泥絮体与附着在其外表上的微小气泡的别离。污泥絮体与附着的气泡形成了气固聚合体，使污泥的密度减小，当密度小于1时就会自动上升，很难沉降别离。附着的气泡总量愈多，聚合体的密度就愈小，上升速度愈快，就愈难别离。当穿过污泥层上升的大气泡一旦碰到悬浮着的气固聚合体时，就会将一局部附着的微小气泡碰落下来；当碰到斜板和导流板地面时，也会碰落一些微小气泡，从而改善了其沉降性能使聚合体沉降下来。沉淀室通常设置溢流堰以适应气体压力的波动，保持液面的稳定。聚集于集气室的生物气(沼气)要用导管引出，输往贮气柜备用。(4)出水系统其作用是把沉淀区处理过的水均匀的收集并派出反响器外，通常由出水槽引出。(5)气室气室又称集气罩，其作用是收集生物气(沼气)，经