UASB反应器设计环境监治09227徐倩倩.doc

水污染控制技术课程设计报告时 间：2010/2011学年第1学期第14-15周班 级： 环境监治092 姓 名： 徐倩倩 班 内 序 号： 27 设 计 题 目： UASB反应系统 指 导 教 师： 黄从国 教研室主任 ： 孙美侠 系教学主任 ： 李素婷 2010年12月7日目 录一、设计任务311设计目的312设计题目313工艺流程图314 UASB工作原理及工艺过程4141工作原理：4142工艺过程：4二、设计内容521设计参数：522调节池的设计5221设计说明5222设计计算523 UASB的设计6231设计说明6232UASB反应器工艺结构设计计算624 UASB进水配水系统设计8241 设计原则8242设计计算825三相分离器的设计10251 设计说明10252 设计计算10253三相分离器设计图1326气液分离设计1327出水系统的设计1428水封罐的设计计算14三、高程布置图15四、平面布置图16五、工程量估算16六、总结17参考文献17一、设计任务11设计目的通过课程设计使我们了解水污染控制技术课程设计的规范、内容和要求，以及环境工程设计规范与标准；理解和掌握水污染控制的基础知识、基本理论、基本工艺和工艺设计方法；掌握典型水污染控制单元系统（机器设备与构筑物）的工艺流程、结构、工作原理、特点、用途、工艺设计参数及工艺设计与计算；掌握AutCOD的应用及工艺设计图纸的绘制；了解设计说明书等资料的内容、格式与编写，以及工程量的计算。彭阳查询与搜集资料，正确应用环境工程设计规范的能力；进行典型水污染控制单元系统（机器设备与构筑物）的工艺设计与计算的能力；正确、清晰的表到设计内容，编写设计说明书等资料的能力；熟练运用Auto-CAD和工程制图规范与标准绘制规范性工艺设计图纸的能力；计算工程量的能力；将所学知识综合应用于工程实践、独立分析和解决工程技术问题的能力。培养理论联系实际、科学、严谨、求实的工作作风，踏实苦干、勇于创新的敬业精神。12设计题目UASB反应系统设计13工艺流程图 沼气 水封 原污水 调节池 泵 UASB反应器 出水14 UASB工作原理及工艺过程141工作原理：UASB反应器主要包括主体部分和水封及沼气处理等附属设施，如图所示。主体部分从功能上可分为两个区域，即反应区和分离区，反应区又包括厌氧污泥床和悬浮污泥层，含有大量沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥。废水尽可能均匀地从反应器底部进入，向上通过厌氧污泥床，与颗粒污泥充分接触，发生厌氧反应，在厌氧状态下产生沼气。废水的向上流动和产生的大量沼气的上升对反应器内的颗粒污泥起到了良好的自然搅拌作用，引起污泥的内部循环，使一部分污泥向上运动，在污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层。在含有颗粒污泥的废水进入分离区后，附着在颗粒污泥上的气泡和自由气泡撞击到分离区中三相分离器气体反射板的底部，与污泥和废水发生分离，被收集在反应器顶部三相分离器的集气室内；释放气泡后的颗粒污泥由于重力作用沉淀到污泥层的表面，返回反映区；液体则经出水堰流出反应器。142工艺过程：原水进入调节池后，用泵把调节池中的原水送进UASB反应器的顶部 ，再进入反应器底部，然后均匀的进入反应区，经过反应后的沼气由上部的分离器送出，上清夜从沉降区上部排出。二、设计内容21设计参数：设计流量Q=1050m3/d=43.75 m3/h进水浓度 COD=5000mg/l 出水浓度 COD=500mg/lCOD去除率E=90% 容积负荷N=6.0kgCOD/(m2.d)22调节池的设计221设计说明根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量玩稳定性的要求，调节池停留时间取8.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，并便于污泥重力排入集泥井，并有一定的保温作用。由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性高时，故障少，只设一个调节池。222设计计算调节池调节周期T=8.0h调节池有效容积V=TQ=843.75=350(m3)调节池有效水深h=3m调节池设污泥斗4个，每斗上口面积6m6m，下口面积（0.60.6）m2，泥斗倾角45，泥斗高2.7m.。每个泥斗容积 泥斗容积共 V=4Vi =440=160 m3调节池最高水位设置为+3.00m,超高为0.50m，顶标高为3.50m。最低水位-0.50m,池底标高-3.20m。调节池出水端设吸水段。调节池设计计算图：调节池工艺图23 UASB的设计231设计说明UASB反应器是荷兰瓦赫宁根农业大学的G.Lettinga等人在20世纪70年代研制的。80年代以后，我国开始研究UASB在工业废水处理中的应用，90年代该工艺在处理工程中被广泛应用。UASB一般包括进水配水区、反应区、三相分离区等部分，UASB反应器的工艺基本出发点如下：l 为污泥絮凝提供有力的物理-化学条件，厌氧污泥即可获得并保持良好的沉淀性能；l 良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的冲击。较大的絮体具有良好的沉降性能，从而提高设备的污泥浓度；l 通过在反应器内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一前絮凝和沉淀，然后会流入反应器。232UASB反应器工艺结构设计计算UASB反应器溶积的确定本设计采用容积负荷法确立其容积V V=QS0/N 式中 V反应器的有效容积(m3)S0进水有机物浓度(kgCOD/L)则 主要构造尺寸的确定UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q1=0.6m3/（m2h）反应器表面积 反应器高度 取H=11m采用4座相同的UASB反应器，则每个单池面积A1为：取D=5m则 实际横截面积 实际表面水力负荷 q1在0.51.5 m3/（m2h）之间，符合设计要求。24 UASB进水配水系统设计241 设计原则 进水必须要反应器底部均匀分布，确保各单位面积进水量基本相等，防止短路和表面负荷不均； 应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌； 易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清除。本设计采用圆形布水器，每个UASB反应器设18个布水点。则 每个进水口负荷可设3个圆环，最里面的圆环设3个孔口，中间设6个，最外围设9个，如图：UASB布水系统示意图242设计计算 内圈3个孔口设计服务面积： S1=31.1=3.3m2折合为服务圆的直径为：用此直径用一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布3个孔口则圆环的直径计算如下： 中圈6个孔口设计服务面积： S2=61.1=6.6m2折合为服务圆的直径为：则中间圆环的直径计算如下：则 d2=2.9m 外圈9个孔口设计服务面积： S3=91.1=9.9m2折合为服务圆的直径为: 则中间圆环的直径计算如下： 则 d3=4.35m25三相分离器的设计251 设计说明 UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验， 三相分离器应满足以下几点要求：l 沉淀区的表面水力负荷0.2m 取CE=1.0mCF上三角形集气罩底宽，取CF=6.0mEH=CE sin50=1.0 sin50=0.766mEQ=CF+2EH=6.0+21.0sin50=7.53mV2=43.75/4/21.24=0.51m/h V2 V12.0m/h , 符合要求确定上下集气罩相对位置及尺寸BC=CE/cos50=1.0/cos50=1.556mHG=(CFb2)/2=0.5mEG=EH+HG=1.266mAE=EG/sin40=1.266/sin40=1.97mBE=CE tan50=1.19mAB=AEBE=0.78mDI=CDsin50=ABsin50=0.778 sin50=0.596mh4=AD+DI=BC+DI=2.15mh5=1.0m253三相分离器设计图26气液分离设计由图可知，欲达到气液分离的目的，上、下两组三角形集气罩的斜边必须重叠，重叠的水平距离（AB的水平投影）越大，气体分离效果越好，去除气泡的直径越小，对沉淀区固液分离效果的影响越小，所以，重叠量的大小是决定气液分离效果好坏的关键。由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角形集气罩回流缝再进入沉淀区，其水流状态比较复杂。当混合液上升到A点后将沿着AB方向斜面流动，并设流速为va，同时假定A点的气泡以速度Vb垂直上升，所以气泡的运动轨迹将沿着va和vb合成速度的方向运动，根据速度合成的平行四边形法则，则有：要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是：l 在消化温度为25，沼气密度 =1.12g/L；水的密度 =997.0449kg/m3；l 水的运动粘滞系数V=0.008910-4m2/s；取气泡直径d=0.01cm根据斯托克斯（Stokes）公式可得气体上升速度vb为式中 Vb气泡上升速度（cm/s）g 重力加速度（cm/s2） 碰撞系数，取0.95 废水的动力粘度系数，g/(cm.s) =v水流速度 ,Va=V2=0.51m/h 可满足 ，符合要求27出水系统的设计沉淀区的出水系统一般采用出水渠，一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠，池中设有2个单元三相分离器，出水槽共有2条，槽宽bc0.2m反应器流量:设出水槽槽口附近水流速度Vc=0.4m/s,则 槽口附近水深: 28水封罐的设计计算水封罐的作用是控制三相分离器的集气室中气液两相的界面高度，保证集气室出气管在反应器运行过程中不被淹没，运行稳定并将沼气及时排出，以防止浮渣堵塞。水封高度计算： H1 集气室液界面至沉降区上液的高度h1 集气室顶部至沉降区上液面的高度h2 集气室气液面至集气室顶部高度Hm 由反应器至储气罐全部管路管件阻力引起的压头损失和储气罐内的压头水封高度取2m，水封罐面积一般为进气管面积的4倍，d取0.6m, 则 水封罐面积: 水封罐直径取0.5m三、高程布置图四、平面布置图五、工程量估算预算依据：估算指标采用于1989年1月1日试行的建设部文件（88）建标字第182号关于发布试行城市基础设施工程投资概算指标的通知中审查批准的由原城乡建设环境保护部、城市建设管理局组织制定的城市基础设施工程投资估算指标（排水工程）。构筑物一览表序号名称技术参数平面尺寸/m2高度/m备注1调节池T=8.0h12.912.66.7砖混2UASB四台18.020.010.0钢3水封罐两个直径18.02.5钢1、第一部分费用第一部分费用包括建筑工程费；设备、器材、工具等购置费；安装工程费。可查有关排水工程投资估算、概算指标确定。2、第二部分费用第二部分费用包括建设单位管理费、征地拆迁费、工程监理费、供电费、设计费、招标管理费等。 3、第三部分费用第三部分费用包括工程预备费、价格因素预备费、建设期贷款利息、铺底流动资金。4、工程总投资合计：项目总投资=第一部分费用+第二部分费用+第三部分费用六、总结通过这次为期两周的课程设计，我更加清楚了UASB的设计原理与运转及其特点。这次设计亲自动手，使我们加强了对专业知识的了解，也巩固了我们对CAD的操作。 UASB厌氧过程包括水解、酸化、产乙酸和产甲烷等。该反应器由进水配水系统、反应器池底和三相分离器组成。 三相分离器是UASB反应器最重要的组成部分，它能够有效地分离从污泥床中产生的沼气，使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。 UASB工艺的构造简单反应器内可培养出厌氧颗粒污泥，实现了污泥龄与水力停留时间的分离，UASB对各类废水有很