UASB的设计计算

UASB的设计计算6.1UASB反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）设计容积负荷为)//(0.53dmkgCODNv进出水COD浓度)/(112000LmgC，)/(1680LmgCe（去除率85%）V=3028560.585.02.111500mNEQCv式中Q—设计处理流量dm/3C0—进出水COD浓度kgCOD/3mE—去除率NV—容积负荷，)//(0.53dmkgCODNv6.2UASB反应器的形状和尺寸工程设计反应器3座，横截面积为矩形。（1）反应器有效高为mh0.6则横截面积：)(4760.628562mhVS＝有效单池面积：)(7.15834762mnSSi（2）单池从布氺均匀性和经济性考虑，矩形长宽比在2：1以下较合适。设池长ml16，则宽mlSbi9.9167.158，设计中取mb10单池截面积：)(16010162'mlbSi（3）设计反应器总高mH5.7，其中超高0.5m单池总容积：)(1120)5.05.7(160'3'mHSVii单池有效反应容积：)(96061603'mhSVii有效单个反应器实际尺寸：mmmHbl5.71016反应器总池面积：)(48031602'mnSSi反应器总容积：)(336031120'3mnVVi总有效反应容积：332856)(28803960mmnVVi有效有效符合有机负荷要求。UASB反应器体积有效系数：%7.8510033602880％在70%-90%之间符合要求。（4）水力停留时间（HRT）及水力负荷（rV）hQVtHRT08.462415002880)]./([13.048024150023hmmSQVr根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷)./(9.01.023hmmVr故符合要求。6.3三项分离器构造设计计算（1）沉淀区设计根据一般设计要求，水流在沉淀室内表面负荷率)./(7.023'hmmq沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0)./(23hmm。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个分离单元，则每池设置6个三项分离器。三项分离器长度：)(10'mbl每个单元宽度：)(7.26166'mlb沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即1602m沉淀区表面负荷率：)./(0.20.1)./(13.016083.202323hmmhmmSQibh1h2h3h3b1b2图2.2三项分离器(2)回流缝设计设上下三角形集气罩斜面水平夹角为55°，取mh3.13)(91.055tan3.1tan.31mhb)(88.091.027.2212mbbb式中：b—单元三项分离器宽度，m；1b—下三角形集气罩底的宽度，m；2b—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；3h—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:)(8.521088.022'21mlnba)/(39.038.525.6211hmaQvi式中：1v—下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速，m/h；1a—下三角形集气罩回流缝总面积，m2；'l—反应器的宽度，即三项分离器的长度b,m；n—反应器三项分离器的单元数；为使回流缝水流稳定，固、液分离效果好，污泥回流顺利，一般hmv/21，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mCDb3.03)(36103.0622232mlnba)/(58.03683.2022hmaQvi式中：2v—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；2a—上三角形集气罩回流缝总面积，m2；3b—上三角形集气罩回流缝的宽度，m；假设2a为控制断面minA，一般其面积不低于反应器面积的20%，2v就是maxv，同时要满足：hmvvv/0.2)(max21(3)气、液分离设计由上图2.1知：)(24.055sin3.055sinmCDCE)(42.035sin24.035sinmCECB设0.5ABm则240.88(cos55)tan55(0.5cos55)tan551.04()22bhABm校核气、液分离。如图2.2所示。假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是：bavADvAB或ABBC沿AB方向水流速度：20.830.72(/)20.241026iaQvmhCEBN式中：B—三项分离器长度，m；N—每池三项分离器数量；气泡上升速度：21)(18dgVgb式中：d—气泡直径，cm；1—液体密度，g/cm3；g—沼气密度，g/cm3；—碰撞系数，取0.95；—废水动力黏滞系数，g/(cm.s)；v—液体的运动黏滞系数，cm2；设气泡直径cmd01.0，设水温30。C，31/03.1cmg，331.1310/ggcmscmv/010.02，95.0；)./([0104.003.10101.0scmg由于废水动力黏滞系数值比净水的大，取0.02)./(scmg则：320.95981(1.031.1310)0.010.266(/)9.58(/)180.02bVcmsmh0.420.840.5BCAB9.5813.310.72baVVABBCVVab可以脱去cmd01.0的气泡（4）三项分离器与UASB高度设计三相分离区总高度：5432hhhhh式中：2h—集气罩以上的覆盖水深，取0.5m；31.31.59()sin55sin55hAFm1.460.5cos551.590.50.520.57CDDFAFBDABm5sin550.57sin550.47()hDFm则：0.51.31.040.472.37()hmUASB总高度H=7.5m，沉淀区高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应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)./(43dmkgCODNv每个布水点服务2-5m2,出水流速2-5m/s，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，每个反应器设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15mm孔距2.0m，每根水管有3个配水孔，每个孔的服务面积22.01.673.34()m孔口向下。6.4.2布水孔孔径的计算：流速236004DQui=2420.830.74(/)36003.140.1ms布水孔31648个，出水流速为2.1/ums，则孔径为：420.839.0()36003.14482.1dmm取15mm本装置采用连续进料方式，布水口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反应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，建议进水点距反应底部200~300mm，本工程设计采用布水管离UASB底部200mm处。布水管设置在距UASB反应器底部mm200处。6.4.3验证温度30℃，容积负荷35.0/(.)kgCODmd，沼气产率kgCODm/4.03，满足空塔水流速度hmu/0.1，空塔沼气上升速度：hmug/0.1空塔水流速度：62.50.13(/)1.0(/)480QumhmhS总满足要求。空塔气流速度：062.511.20.850.40.50(/)1.0(/)480gQCumhmhS满足要求。式中C0—进水COD的浓度—COD的去除率，80%6.5排泥系统的设计计算6.5.1UASB反应器中污泥总量计算一般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20/VSSL，则一座UASB反应器中污泥总量：28562057120(/)57.12(/)ssGVCkgdtd6.5.2污泥产量厌氧生物处理污泥产量取0.08/kgMLVSSkgCOD，剩余污泥量的确定与每天去除的有机物量有关，当设有相关的动力学常数时，可根据经验数据确定，一般情况下，可按每去除1kgCOD产生0.05~0.10kgVSS计算，本工程取0.08/kgVSSkgCOD。流量362.5/Qmh，进水COD浓度0311200(/)11.2(/)CmgLkgm，COD去除率%85E，则（1）UASB反应器的总产泥量00.0862.52411.20.851142.4(/)xQCEkgMLVSSd（2）不同试验规模下MLVSSMLSS是不同的，因为规模越大，被处理的废水含无机杂质越多，因此取8.0MLSSMLVSS，则1142.4'1428(/)0.8xkgMLSSd单池产泥1428476(/)33ixxkgMLSSd（3）污泥含水率98%，当污泥含水率〉95%时，取)/(10003mkgs则污泥产量：3142871.4(/)1000(198%)sWmd单池排泥量：371.423.8(/)3siWmd（4）污泥龄5712040()'1428cGdx6.6排泥系统的设计在距UASB反应器底部100cm和200cm高处个设置两个排泥口，共4个排泥口。排泥时由污泥泵从排泥管强排。反应器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入集泥井中，排泥管选钢管DN150mm。由计算所得污泥量选择污泥泵，型号为：WQK25—15—3污泥泵，主要性能：流量：Q=25m3/h；扬程：H=15m；电机功率：P=3Kw；数量：2台；用两台泵同时给两组反应器排泥，设每天排泥一次6.7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且形式与三向分离器及沉淀区设计有关。6.7.1出水槽设计对于每个反应池有6个单元三项分离器，出水槽共有6条，槽宽0.2m6.7.2单个反应器流量：320.830.0058(/)36003600iiQqms6.7.3出水槽设出水槽槽口附近水流速度为0.2sm/则槽口附近水深0.0058660.0242()0.20.2iqmua取槽口附近槽深为0.20m，出水槽坡度为0.01，出水槽尺寸：100.20.2mmm，出水槽数量为6座。6.7.4溢流堰设计出水溢流堰共有12条（62），每条长10m。设计90°三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，则堰口水面宽50mm。每个UASB反应器处理水量5.8sL/，查得溢流负荷为)./(21smL设计溢流负荷为)./(0.1smLf，则溢流堰上水面总长为：5.85.8()1.0iqLmf三角堰数：35.81165010Lnb个取140个每条溢流堰三角堰数：1401410个一个溢流堰上共有14个100mm的堰口，10个1000mm的间隙。堰上水头校核每个堰处流率：355.8104.1410(/)140iqqmsn按90°三角堰计算公式：5.243.1hq则堰上水头：50.40.44.1410()()0.015()1.431.43qhm6.7.5出水渠设计计算UASB反应器沿长边设一条矩形出水渠，6条出水槽的出水流至此出水渠，设出水渠宽0.3m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.2m/s。渠口附近水深：35.8100.097()0.30.2iqmua以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.20.0970.297