EGSB-膨胀颗粒污泥床反应器设计计算

膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）膨胀颗粒污泥床反应器是一种新型的高效厌氧生物反应器，是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代厌氧生物反应器。与UASB反应器相比，它增加了出水再循环部分，使得反应器内的液体上升流速远远高于UASB反应器，污水和微生物之间的接触进一步加强。正是由于这种独特的技术优势，使得它越来越多地用于有机污水的处理，并且具有较高的处理效率。（1）EGSB设计参数：设计流量:Q＝7500m3/d＝312.5m3/h容积负荷：8.0kg/m3·dCODcr去除率：≥80%停留时间：t=5h进水COD浓度：S0＝4000mg/L污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD；产气率：0.5m3/kgCOD（2）构筑物设计罐体为圆形，单座尺寸：D=8mH=22.5m结构形式:钢筋混凝土数量:4座EGSB设计计算依据《厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器污水处理工程技术规范》EGSB反应器进水应符合下列条件：a）pH值宜为6.5～7.8；b）常温厌氧温度宜为20℃～25℃，中温厌氧温度宜为30℃～35℃，高温厌氧温度宜为50℃～55℃；c）CODCr:N:P=100～500:5:1；d）EGSB反应器进水中悬浮物含量宜小于2000mg/L；e）废水中氨氮浓度宜小于2000mg/L；f）废水中硫酸盐浓度宜小于1000mg/L或CODCr/SO42-比值大于10；g）废水中CODcr浓度宜为1000mg/L～30000mg/L；h）严格控制重金属、氰化物、酚类等物质进入厌氧反应器的浓度。因此根据进水水质和运行情况，进行磷盐、碱式氯化铝、三氯化铁、次氯酸钠、氢氧化钠、盐酸及微量元素的配置和投加。因此设立加药间选用WA-0.5A-Ⅱ型加药泵根据设备参数，故加药间尺寸应为：3356mhBL3.4.4.4EGSB构筑物主体设计计算参数选取：设计流量:Q＝7500m3/d＝312.5m3/h容积负荷：8.0kg/m3·dCODcr去除率：≥80%停留时间：t=5h进水COD浓度S0＝4000mg/L污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；产气率0.5m3/kgCOD设计罐体为圆形有效容积：V有效=30375080.47500mNSQV式中：Q-设计流量，m3/sS0-进水COD含量,mg/LNv-容积负荷,kgCOD/(m3·d)取反应器有效高度：h=20m反应器面积：2m5.187203750hVA有效，采用4座相同EGSB反应器则每个反应器的面积A1=A/4=46.88m2反应器直径取D=8m横截面积mAD73.746.88441A2=1/4πD2=50.24m2取反应器总高H＇=22.5m，其中超高为0.5m反应器总容积V＇=187.5(H＇－0.5)=187.5×22=4125m3EGSB反应器的体积有效系数：%90.90%100412537503.4.4.5反应器的升流速度上升流速:)/(22.624.505.312Q2hmA。上升流速在3m/h-7m/h之间，故符合设计规范。3.4.4.6三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图：图3-3三相分离器草图(1)设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。(2)沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：1）沉淀区水力表面负荷3.0m/h2）沉淀器斜壁角度设为50°,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速≦2m/h4）总沉淀水深应大于1.5m5）水力停留时间介于1.0～1.5h如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ＝50°沉淀区面积为：A=1/4πD2=1/4×3.14×82=50.24m2表面水力负荷为：q=Q/A=312.5/(4×50.24)=1.563.0m/h符合设计要求。(3)回流缝设计取h1=0.3m,h2=0.5m,h3=1.5mb1=h3/tgθ式中：b1-下三角集气罩底水平宽度，m;θ-下三角集气罩斜面的水平夹角；h3-下三角集气罩的垂直高度，m;01505.1tgb=1.26mb2=8-2×1.26=5.48m下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1可用下式计算：V1=Q1/S1式中：Q1-反应器中废水流量，m3/h；S1-下三角形集气罩回流逢面积，m2；hmV/31.34/48.54/5.31221上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V2=Q1/S2，式中：Q1-反应器中废水流量，m3/h；S2-上三角形集气罩回流逢之间面积m2；取回流逢宽CD=1.2m,上集气罩下底宽CF=6.0m则DH=CD×sin50°=0.92mDE=2DH+CF=2×0.92+6.0=7.84mS2=π(CF+DE)CD/2=26.07m2则hmSQV/98.207.2645.312/212确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸mCDCH77.040sinmtgtgbDEtgDIAI17.150)48.545.7(5.050)(2150020故h4=CH+AI=0.77+1.17=1.94mh5=1.0m由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：CF-2h5tg40°=6.0-2×1.0×tg40°=4.32mBC=CD/sin40°=1.2/sin40°=1.87mDI=0.5(DE-b2)=0.5×(7.84-5.48)=1.18mAD=DI/cos50°=0.93/cos50°=1.83mBD=DH/cos50°=0.92/cos50°=1.43mAB=AD-BD=1.84-1.43=0.41m3.4.4.7配水系统设计本系统设计为圆形布水器，每个EGSB反应器设36个布水点(1)参数每个池子流量：Ｑ＝312.5/4=78.125m3/h(2)设计计算圆环直径计算：每个孔口服务面积为:22240.184136/41mDa在1～3m2之间，符合设计要求可设3个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个，最外围设18个孔口a）内圈6个孔口设计服务面积：S1＝6×1.40=8.4m2折合为服务圆的直径为：mS27.314.34.8441用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布6个孔口，则圆的直径计算如下：211142dS则mSd31.214.34.82211b）中圈12个孔口设计服务面积：S2=12×1.40=16.8m2折合成服务圆直径为：mSS67.5)8.164.8(4(421c)中间圆环直径计算如下：0.25π(5.312-d22)＝0.5S2则d2=4.18m外圈18个孔口设计服务面积：S3=18×1.40=25.2m2折合成服务圈直径为：mSSS01.8)4.88.162.25(4(4321外圆环的直径d3计算如下：0.25π(7.512-d32)=0.5S3则d3＝6.35m3.4.4.8布水槽的设计根据EGSB的尺寸，布水槽尺寸设计为长×宽×高=4.5m×0.6m×0.3m,布水槽共设60根DN32的出水管，分为两排，30列，每排30根，同排每根布水管间距为0.15m，同列两根管间距为0.3m，钢材采用12号圆钢。3.4.4.9进出水系统设计用锯齿形出水槽，槽宽0.2m,槽高0.2m每个反应器设1出水渠，基本可保持出水均匀，出水管采用d=125mm铸铁管。进水管也采用d=125mm的铸铁管。3.4.5.0排泥系统设计设计参数：COD去除率E=80%设计流量Q=312.5m3/h进水COD浓度0C=4000mg/L=4.0kg/m3厌氧生物处理污泥产量取为X=0.1kgVSS/kgCOD取8.0SSVSS污泥含水率为98%，因含水率95%，取ρs=1000kg/m3污泥管道设计充满度为0.6产泥量为：GVSS=rQC0E=7500×0.8×0.1×4000×10-3=2400kgMLSS/dGss=dkgMLSS/30008.02400则污泥产量Qs=dm/150%)981(1000300033.4.5.1排泥系统设计在反应器底部距底部200mm处设置一个排泥口，排空时由污泥泵从排泥管强制排放。反应器每天排泥一次，由污泥泵抽入污泥浓缩池中。反应池排泥管选钢管，D=200mm，该管每次排泥2h。排泥速度为V实=sm/73.06.044.03.4.5.2产气量计算设计参数Q=7500m3/d进水CODC0=4000mg/L=4.0kg/m3出水CODCe=650mg/L=0.65kg/m3V沼气(标准)＝0.35[Q(C0－Ce)－1.42YQ(C0－Ce)]×10-3＝0.35×[7500×(4000－650)－1.42×0.04×7500×(4000-650)]×10-3＝8294.265m3/d取CH4占沼气体积的51%dm/26.1626351.0265.82943由上述计算可知该处理站日产沼气26.162633m，则沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，即388.225324/26.16263mqtV。2.4.5.3气水分离器气水分离器起到对沼气干燥作用，选设计选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ7000㎜×H6000㎜串联使用。气水分离器中预装钢丝填料，在各级气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计、压力表及温度计。)/(44.0)22.0(14.3360021002sm