《课程设计UASB计算.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计UASB计算.doc（8页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、UASB反应器设计说明（1）设计作用UASB反应器是进行废水处理的主要构筑物之一，对高浓度的废水进行厌氧发酵，去除大部分的有机污染物。（2）设计参数选用设计资料参数如下： 参数选取：容积负荷（Nv）为：6kgCOD/(m3d) ；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD ；产气率为：0.5m3/kgCOD 。 设计水质：UASB反应器进出水水质指标如表3-4：表2-1UASB反应器进出水水质指标水质指标进水水质(mg/l)去除率（%）出水水质(mg/l)COD257285385.8BOD 110985166.35SS1506060 设计水量：Q = 1200m3/d = 50m3/h = 0
2、.0139m3/s（3）工作原理UASB，即上流式厌氧污泥床反应器，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑、效率高的厌氧反应器，由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿
3、过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题7。（4）设计计算 反应器容积计算：UASB有效容积为：V有效 = (3.6)式中：V有效 反应器有
4、效容积，m3；S0、Se 进出水COD的浓度,kgCOD/m3；Q 设计流量，m3/d； Nv 容积负荷,kgCOD/(m3d)。V有效 = = 437.24m3采用2座相同的UASB反应器, 则每座反应器的有效容积为：437.24/2 = 218.62m3。根据经验，UASB最经济的高度一般在36m之间，并且大多数情况下，这也是系统最优的运行范围。取有效水深h = 6m , 则：m2采用公壁建造矩形池比圆形池较经济。有关资料显示，当长宽比在2：1左右时，基建投资最省。取长L = 8m ，宽B = 5m ，则实际横截面积为：A1 = LB = 85 = 40m2实际总横截面积为：A = 402
5、 = 80m2 本工程设计中反应器总高取H = 6.2m(超高h1=0.2m)，则单个反应池的容积为： V = LBH = 856 = 240m3反应池的总容积为V总 = 2402 = 480m3。水力停留时间为： h 9h (3.7)表面水力负荷为: = 0.625m3/( m2h) (3.8)对于颗粒污泥，表面水力负荷q = 0.1-0.9m3/( m2h)，故符合设计要求。三相分离器设计：三相分离器设计计算草图见图3-2：图4-1三相分离器示意图a.设计说明：三相分离器要具有气、液、固三相分离、污泥回流的功能。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。本工程设计中，每池设
6、置1个三相分离器，三相分离器的长度为l=6m，宽度为：b = 8m。b.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：沉淀区水力表面负荷 1.0 m/h；沉淀器斜壁角度在45-60之间，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速 2 m/h；总沉淀水深应大于1.5 m；水力停留时间介于1.52 h。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。沉淀区（集气罩）斜壁倾角50。沉淀区的沉淀面
7、积即为反应器的横截面积，即40m2。沉淀区的表面水力负荷为：q = = = 0.625m3/( m2h) 1.0m3/( m2h) ，符合设计要求。c.回流缝设计：设单元三相分离器的宽度b = 8m，上下三角形集气室斜面水平夹角为50；取保护水层高度（即超高）h1 = 0.3m，上三角形顶水深h2 = 0.5m，下三角形高度h3 = 1.5m，则下三角形集气室底部宽为：式中：b1下三角集气室底水平宽度，m； 上下三角集气室斜面的水平夹角；h3下三角集气室的垂直高度，m。 m则相邻两个下三角形集气室之间的水平距离：b2 = b2b1 = 821.26 = 5.48m则下三角形回流缝的面积为： S
8、1 = b2ln = 5.485 = 27.4m2 下三角集气室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 下三角形集气室回流逢面积，m2。V1 = 0.91m/h 设上三角形集气室回流缝的宽度CD = 1.4m，则上三角形回流缝面积为： S2 = CDl2 = 1.452 = 14m2上下三角形集气室之间回流逢中流速(V2)可用下式计算： V2 = Q1/S2式中：Q1 反应器中废水流量，m3/h；S2 上三角形集气室回流逢的之间面积，m2。 V2 = = 1.79m/h 则V1 V2 ,故满足设计要求。e.三
9、相分离器与UASB的高度设计：三相分离器总高度：h = h2 + h4+h5=0.5+2.23+0.7=3.43m3.4mUASB的总高H = 6.2m(超高h1=0.2m)，沉淀区高3.4m，反应区高2.6m，其中污泥区高1.6m，悬浮区高1m。进水系统设计：a.布水点的设置：进水方式的选择应根据进水浓度及进水流量来定，本设计采用连续均匀的进水方式，一管多点的布水方式。一共设置32个出水孔，每个反应池各16个出水孔。所取容积负荷为6kgCOD/(m3d)，据资料，每个点的布水负荷面积大于2m2。每个布水点的负荷面积为：40/12 = 3.3m2 2m2，满足设计要求。b. 布水管的设置：每个
10、反应池采用树枝穿孔管配水，每个反应池中设置4根支管，布水支管的直径采用DN100mm。布水支管的中心距为2m，管与墙的距离为1m；出水孔孔距1.2m，出水孔距墙为0.7m。孔口向下并与垂线呈45角。两个池子的总管管径取DN200mm，流速为1.5m/s；每个池子的总管管径取DN150mm，长L=10m，流速为1.35 m/s。为了使穿孔管隔空出水均匀，要求出口流速不小于2m/s，取其流速为u = 2m/s，则布水孔孔径为：= 0.0135m，取15mm。为了增强污泥与废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，进水点距反应池池底200-500mm，本设计布水管离池底300mm。布水系统设计图如图3-
11、3：出水系统设计：a.出水槽设计：为了保持出水均匀，沉淀区的出水系统通常采用出水槽。此设计中沿反应器的短边图4-2 布水系统设计示意图设置两条出水槽，而出水槽每隔一定的距离设三角出水堰。每个反应池有1个单元三相分离器，出水槽共有2条，槽宽be = 0.3m。反应器流量： m3/s取出水槽口附近水流速度为vc = 0.3m/s，槽口附近水深为0.3m，出水槽坡度为0.1；出水槽尺寸5m0.5m0.5m。b.溢流堰设计：每个反应器中出水槽溢流堰有2条，每条长5m。设计900三角堰，堰高5mm，堰口宽为100mm，则堰口水面宽b=50mm。每个UASB反应器处理水量6.9L/s，查知溢流负荷为1-2
12、L/（ms），设计溢流负荷f = 1.156 L/（ms），则堰上水面总长为： m三角堰数量：个，每条溢流堰三角堰数量：120/6=20个。一条溢流堰上共有20个10mm的堰口，20个10mm的间隙。c.出水渠设计：每个反应器沿长边设1条矩形出水渠，长为8.6m，2条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽0.8m，坡度0.01，出水渠渠口附近水流速度为0.3m/s，则渠口附近水深: m。以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.3+0.038=0.338m，出水渠取0.6m深，出水渠的尺寸为：8m0.8m0.6m。d.UASB排水管设计：每个UASB反应器排水量为6.9L/s，选用DN150钢管排
13、水，充满度为0.6，管内水流速度为： m/s，设计坡度为0.01；总管流量为13.8L/s，选用DN200钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为：= 0.74m/s，设计坡度为0.01。排泥系统设计：每日产生的悬浮固体： PSS = Q（S0-Se）E (3.10)式中：Q 设计流量，m3/d； 污泥产率，kgSS/kgCOD；S0、Se 进出水COD的浓度,kgCOD/m3；E 去除率，本设计中取85%。PSS = （2572-385.8）0.850.1120010-3 = 222.30kgSS/d每日产泥量为：W = (3.11)式中：Pss 产生的悬浮固体，kgSS/d；P 污泥含水率
14、，以98%计； 污泥密度，以1000kg/m3计。W = = 11.12m3/d每日产泥量11.12m3/d，则每个USAB日产泥量5.56m3/d。在每个UASB反应器距离底部0.3m处沿长度方向均匀设置排泥管一根，以便均匀排除污泥区的污泥。USAB反应器每天排泥一次，排泥管选用DN150的钢管，排泥总管选用DN200的钢管。必要时布水管兼做排泥管用。产气量计算：采用每去除1千克COD产生0.5立方米沼气做参数，则每日产气量为：Qg = Q（S0-Se）E (3.12)Q 设计流量，m3/d； 产气率，m3/kgCOD；S0、Se 进出水COD的浓度，kgCOD/m3；E 去除率，本设计中取85%。Qg =（2572-385.8）0.850.5120010-3 = 1114.962m3/d上升水流速度和气流速度的计算：常温下，产气率为：0.5m3/kgCOD；需满足空塔水流速度uk1.0 m/h，空塔沼气上升流速ug1.0 m/h。空塔水流速度：m/h1.0m/h 符合要求。空塔气流速度：m/h 1.0m/h,符合要求。