UASB工艺设计计算书

UASB工艺设计计算（一）适用性升流式厌氧污泥床(UASB)工艺设计进水水质一般CODcr应在1000mg/L以上。UASB反应器进水中悬浮物的含量一般不宜超过500mg/L,否则应设置混凝沉淀或混凝气浮进行处理。当进水悬浮物过高或可生化性较差是，宜设置水解池进行预酸化。（二）预处理要求预处理部分包括以下环节：格栅、调节池、营养盐和PH值及温度调控系统。预处理部分是UASB及其艳阳设计的关键。关系到系统能否正常运行，应充分考虑其运行的可靠性。1.格栅UASB废水处理工艺系统前应设置细格栅、粗格栅或水力筛。最后一道格栅的格栅间隙宜在1--3mm之间，宜采用旋转滤网等高效的固液分离设备代替普通格栅。2.调节池（1）废水进入UASB应设置调节池。（2）调节池的有效时间宜为6--12h。（3）调节池应具备均质、均量、调节PH值、防止不溶物沉淀的功能。（4）调节池宜设置机械搅拌的方式实现均质，搅拌机的容积功率宜为4--8w/m3;对小型废水处理站可采用曝气搅拌方式，气水比宜控制在（7：1）--（10：1）。（5）调节池中应设置碱度补充和营养盐补充装置。（6）调节池的出水端应设置去除浮渣装置。（7）调节池的底部应易于沉淀物的清出。3.PH调节（1）UASB反应器的进水PH值应保证在6.5--7.8之间（2）酸碱的投加应采用计量泵自动投加装置，中和池出水应设置PH自动检测系统，与前端计量泵联动。4.温度调节（1）中温厌氧的温度应保持在35℃±2℃，如不能满足应设置加温装置。（2）热源可采用锅炉蒸汽或沼气发电余热，管路上应设置电动阀和温度计，通过显示温度自动调接开关，实现自动控制。（三）UASB反应器设计计算1.UASB反应器有效容积的计算UASB反应器的设计参数是容积负荷或水力停留有时间。这两个参数难以从理论上推导得到，往往是通过试验取得，而且颗粒污泥和絮状污泥反应器的设计负荷是不相同的。一旦所需容积负荷（或停留时间）确定，反应器的有效容积可通过以下公式计算。（1）有机负荷容积算法VNQSV0式中：V----反应器有效容积；m3Q----废水流量；m3/dNV---容积负荷；kgCODcr/(m3d)0S----进水有机物浓度；kgCODcr/m3（2）停留时间算法HRTKQV式中，HTR----水力停留时间；dK----常数（安全系数）2.反应池体结构UASB反应池体多采用圆形或巨型结构，可采用钢筋混凝土、不锈钢、碳钢家加腐涂层、搪池拼装、利浦罐、玻璃碳钢等结构材料。3.反应池几何尺寸（1）反应器高度设计的原则是运行上和经济上两个方面的结合考虑，从运行方面考虑采用反应器高度的选择要考虑以下影响因素：①上升流速增加污水系统扰动行，因此增加污泥与进水有机物之间的接触；②过高的上升流速会导致污泥流失，为保持足够多的污泥，上升流速不能超过一定的限值，从而反应器的高度就会受到限制：③采用传统的UASB系统情况下，上升流速的平均值一般不超过0.5m/h;④最经济的反应器水深一般在4--6m之间：⑤三项分离器顶与水面的高度差应不少于0.6--1.0m;⑥应根据设计进水流量，设置2个或2个以上的反应器。最大的单体反应器不宜大于2000m3。（2）反应器的面积和长、宽在确定反应器的容积后和高度后，对矩形池必须确定反应器的长、宽。单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比为2：1以下比较为合适。长宽比在4：1时费用增加显著；对采用共壁的（或多组）的矩形池，池的长宽比对造价有较大的影响，但是影响因素相应增加，这是在设计中需要优化的参数；从目前实践来看，反应器的单池宽度不宜大于20m是成功的；反应器的长度在采用渠道或者管道布水时不受限制。（3）反应器的分格采用分格的厌氧反应器对运行操作和管理是有益的。首先分格反应器的单元尺寸小，可避免单体过大带来的布水均匀问题。同时多池有利于维护检修，可放空一池进行检修不影响整个废水处理厂的运行。4.工艺参数（1）对某种特定废水，反应器的工艺参数一般应通过实验确定，如果有同类的废水处理资料可以参考选用（下表）废水CODcr浓度/（mg/L）在35℃采用的污泥负荷/kgCODcr/(m3*d)≤20003--82000--60006--10≥60008--15高温情况下的反应器污泥负荷可以在上表的基础上适当提高。（2）UASB反应器的沼气产率一般取0.35--0.45m3/kgCODcr;沼气产量的计算公式如下)(0eqSSQQ式中：Qq----沼气产量；m3/dQ------废水流量；m3/d-----沼气产率；m3/kgCODcrSo----进水有机物浓度kgCODcr/m3Se-----出水有机物浓度kgCODcr/m3（3）污泥的产率一般取0.05--0.10kgMLSS/kgCODcr（4）反应器的温度一般控制在35℃±2℃或者55℃±2℃。一般不宜在常温下运行。（四）UASB反应器系统设计1.三项分离器设计可采用的形式有如下图两种多层结构三项分离器单层结构分离器（1）集气室的隙缝部分的的面积应占反应器全部面积的15%--20%。（2）集气室的高度应在1.5m--2.0m之间。（3）三相分离器分离板的倾脚45°--60°之间。（4）在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体，阻止浮渣层的形成。分离器下液界面的面积根据气体释放速率计算，气体释放速率大约是1--3m3/(m2*h).（5）反射板与隙缝之间的遮盖应该在100mm--200mm，避免上升的气体进入沉淀室。（6）气管的直径应该充足，以保证从集气室引出沼气。（7）在大型集气室的上部消泡喷嘴。2.补水系统设计（1）UASB采用多点布水系统，一个进水点服务最大面积对于污泥菌种程度不同时推荐的进水管负荷见下表。污泥类型每个进水口负荷/m3颗粒污泥1----2凝絮状污泥8----3（2）布水系统可采用一管多孔式布水、一管一孔式布水或枝状布水。①枝状布水时支管出水口向下距池底200mm，位于服务面积的中心，一般在15--25mm之间；出水孔需设45°导流板使出水布散池底。②一管多孔式布水时几个进水孔由一个进水管负担，孔口流速不小于2m/s;配水管直径不小于50cm;可采用脉冲间歇进水。③一管一孔式布水时，宜用布水器布水；从布水器到布水口应尽可能减少弯头等非直管的使用；废水通过布水器进入池内时在管道垂直段流速（或顶部）应低于0.2--0.30m/s；管道垂直段上部管径应大于下部。3.出水收集系统设计（1）UASB反应器的出水堰应在汇水槽上加设三角堰；出水负荷参考二沉池负荷，堰上水头大于25mm，水位与三角堰1/2处。（2）出水收集应设置在UASB反应器顶部，尽可能均匀的收集处理过的废水。（3）采用矩形反应器时出水采用几组平行出水堰的多槽出水方式。（4）采用圆形反应器时宜采用放射状的多槽或多边形槽出水。4.排泥系统设计（1）UASB反应器排泥一般采用重力排泥方式。（2）UASB反应器的排泥点宜设在反应器底部（UASB反应器排泥点宜设在污泥区中上部和底部两点，中上部排泥点距清水区下高度0.5--1.5m处）（3）对于矩形池排泥应沿池纵向多点排泥。（4）对于一管多孔式布水管，可以考虑进水管兼做排泥管、放空管。5.加热和保温系统（1）UASB反应器内温度控制在35℃±2℃或55℃±2℃；废水进入UASB系统前如不满足要求应设置家人系统。（2）UASB反应器的加热装置宜采用热交换器加热或者蒸汽直接加热,加热装置可以直接加热进水，也可以采用循环加热或反应器内部加热等方式。（3）反应器的进水加热采用热交换方式时，热交换器选型应根据废水的特性、介质温度和人交换后的温度确定。热交换器的换热面积应根据热平衡计算，计算结果应使设计传人面积相比传热的计算面积留有10%--20%的富余量。（4）加热装置的需热量计算①加热废水到35℃时的热量Qh6.3)35(TCQQffh式中：hQ-----需热量；WQ-------废水流量：m3/hf-----密度；t/m3（对于水该值为1）T------废水温度；℃fC-----比热容；kJ/（kg·℃）；（对于水该值为4.187）②保持反应器温度需要的热量6.3)35(00TAKQ式中：Qo----需热量；WA------反应器外表面积；m2K-----总传热系数；kJ/(m2·h·℃)0T----气温；℃K可以用以下公式计算0221111addaK式中：1a、0a----反应器内、外层热传导分数1d、2d----第一、第二保温层厚度1、2----第一、第二层的的热传导率1a----（液----壁）的值是8380---16760kJ/(m·h·℃)0a----（液---气）的值是84kJ/(m·h·℃)总的需热量0QQQht（5）由于结构原因当反应器壁的总总传热系数过大，所需加热量过高时，应采用聚氨酯保温板、聚苯乙烯板或玻璃丝绵板进行保温。