UASB全套计算版本

1、UASB工艺设计计算、 UASB反应器设计说明（ 一） 工艺简介：UA SB 是升流式厌氧污泥床反应器的简称, 是由荷兰 W agen ingen 农业大学教授 L et t inga 等人于 1972 1978 年间开发研制的一项厌氧生物 处理计术 , 国内对 UA SB 反应器的研究是从 20 世纪 80 年代开始的 . 由 于 UA SB 反应器具有工艺结构紧凑 , 处理能力大 , 无机械搅拌装置 , 处理 效果好及投资省等特点 ,UA SB 反应器是目前研究最多 , 应用日趋广泛的 新型污水厌氧处理工艺 1 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。1. UA SB 反应器基本构造如图 12. UA SB

2、 的工作原理：如图 1 所示 , 废水由反应器的底部进入后 , 由于废水以一定的流速自下 而上流动以及厌氧过程产生的大量沼气的搅拌作用 , 废水与污泥充分混合 有机质被吸附分解 , 所产沼气经由反应器上部三相分离器的集气室排出 含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区 , 由于沼气已从废水中分离 沉降区不再受沼气搅拌作用的影响 . 废水在平稳上升过程中 , 其中沉淀性 能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分 , 从而保证了反应器内高的污 泥浓度 . 含有少量较轻污泥的废水从反应器上方排出. UA SB 反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥 , 能够允许较大的上流速度和很高的容积 负荷 .

3、UA SB 反应器运行的 3 个重要的前提是 : 反应器内形成沉降性能良1 / 10 好的颗粒污泥或絮状污泥 ; 出产气和进水的均匀分布所形成良好的自然 搅拌作用 ; 设计合理的三相分离器 , 能使沉淀性能良好的污泥保留在反 应器内 聞創沟燴鐺險爱氇谴 净。（ 二 ） 设计作用UASB，即上流式厌氧污泥床，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。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

4、题。 残 骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。（ 三 ） 设计参数选用设计资料参数如下： 参数选取：3a）容积负荷（ Nv）为： 6kgCOD/（m3d）b）污泥产率为： 0.1kgMLSS/kgCOD3c）产气率为： 0.5m3/kgCOD 设计水量：Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.0174m3/s。水质指标COD（ L）BOD（ L）SS（ L）进水水质2300150070设计去除率90%90%/设计出水水质23015070（ 四） 设计计算1. 反应器容积计算 ：UASB有效容积为 V有 效=2 / 10式中： V有效反应器有效容积，S0、 Se 进出水 COD的浓度 ,kgCOD/m3；Q

5、设计流量， m3/d ；3容积负荷 ,kgCOD/(m 3d) 。V 有效 = 517.5m3采 用 2 座相 同的 UASB 反 应器 则每座反 应器的有 效容 积为 :V 单3=517.5/2 = 258.75m 3。根据经验， UASB最经济的高度一般在 3 6m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 酽锕极額閉镇桧猪 訣锥。则底面积：采用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 = 6m 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑则实际横截面积为：A1 = L B = 86 = 48m实际总横截面积为：A =

6、 482 = 96m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 = 866 = 288m3 反应池的总容积为 V总 = 288 2 = 576m 3。水力停留时间为：表面水力负荷为 :对于颗粒污泥，表面水力负荷 q = 0.1-0.9m 3/（ m 2h） ，故符合设计要求2. 三相分离器设计 ：三相分离器一般设在沉淀区的下部 , 但有时也可将其设在反应器的项部.三相分离器的主要作用是将气体（反应过程中产生的沼气 ）、固体 （反应器中的污泥 ） 和液体 （被处理的废水 ） 等三相加以分离 .将沼气引入集气室 , 将处理出水引入出

7、水区 , 将固体颗粒导入反应区 . 他由气体收集器和折流 挡板组成 . 只有三相分离器是 UA SB反应器污水厌氧处理工艺的主要特点之 一. 他相当于传统污水处理工艺中的二次沉淀池, 并同时具有污泥回流的功能 . 因而三相分离器的合理设计是保证其正常运行的一个重要内容 . 三3 / 10相分离器设计计算草图见图 5-2: 謀荞抟箧飆鐸 怼类蒋薔。图5-2 三相分离器设计计算草图h1h4h2h5b2I H DB500b1h3（ 一 ） 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。 厦礴恳 蹒骈時盡继價骚。本工程设计中

8、， 每池设置 1 个三相分离器， 三相分离器的长度为 b=8m， 宽度为： d = 6m 。1）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。茕桢广 鳓鯡选块网羈泪。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：鹅娅尽 損鹌惨歷茏鴛賴。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； 籟丛妈羥为贍偾蛏练 淨。 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

9、于 1.5 m ； 水力停留时间介于 1.5 2 h 。 沉淀区（集气罩）斜壁倾角 50。 沉淀区的沉淀面积即为反应器的横截面积，即48m2。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。4 / 10沉淀区的表面水力负荷为： q = Q/A =q 1.0m 3/( m 2h) ，符合设计要求2) 回流缝设计：设单元三相分离器的长 b = 8m ，宽 d = 6m 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

10、面的水平夹角 h3下三角集气室的垂直高度，m则相邻两个下三角形集气室之间的水平距离：b2 = L 2b1 = 8 2 1.26 = 5.48m则下三角形回流缝的面积为：1 = b 2 B= 5.48 6 =32.88m(V1) 可用下式：下三角集气室之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V 1 = Q1/S 1式中：Q1S1反应器中废水流量，m3/h ；下三角形集气室回流逢面积，m2V1 =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：2S2 = CDB 2= 1.4 62 = 1 6.8m 預頌圣鉉 儐歲龈讶骅籴。 上下三角形集气室之间回流逢中流速(V2) 可用下式计算

11、：V2 = Q1/S 2式中：Q1 反应器中废水流量，m3/h ；2m。S2 上三角形集气室回流逢的之间面积，5 / 10V2则 V1 V 2 , 故满足设计要求 .4）三相分离器与 UASB的高度设计：三相分离器总高度： h = h 2 + h 4+h5=0.5+2.23+0.7=3.43m 3. 5mUASB的总高 :H = 6.2m（ 超高 h1=0.2m）反应区高 2.6m ，其中污泥区高 1.6m ，悬浮区高 1m。沉淀区高 3.4m（ 五 ） 进水系统设计：1. 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

12、 64 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： 48/16 =3m 2 2m2，满 足设计要求。 铙誅卧泻 噦圣骋贶頂廡。2. 布水管的设置：每个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。 擁締 凤袜备訊顎轮烂蔷。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 DN

13、150mm，长 L=10m，流速为 1.35 m/s 。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。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： 取 16mm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 5-3 ： 坛摶乡囂忏蒌鍥铃 氈淚。7 / 10图 5-3 布水系统设计示意图（ 六 ） 出水系统设计：1. 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

14、有 1 个单元三相分离器，出水槽共有 2 条，槽宽 be = 0.3m 。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。反应器流量：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。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷 凄。2. 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 7.2L/s ，查知溢流负荷为 1-2L/ （ m s），设计溢流负荷 f = 1.256 L/m s） 綾镝鯛駕櫬鹕踪 韦辚糴。则堰上水

15、面总长为：三角堰数量 ：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。3. 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8 / 10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 驅踬髏彦浃绥譎 饴憂锦。则渠口附近水深 :以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深： 0.3+0.048=0.348m ，出水渠 取 0.6m 深，出水渠的尺寸为： 8m0.8m0.6m。 猫虿驢绘燈鮒诛 髅 貺庑。4. UASB排水管设计 ：每个 UASB反应器

16、排水量为 7.2L/s ，选用 DN150钢管排水，充 0.6 ，管 内水流速度为： v=2*0.0072/(0.6*3.14*0.15*0.15)=0.3395 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。设计坡度为 0.01 ；总管流量为 13.9L/s ，选用 DN200钢管排水，充满度为 0.6，管内水流速度为 ： = 0.368m/s ，设计坡度为0.01。( 七) 排泥系统设计 ： 每日产生的悬浮固体 PSS = Q( S0-Se)E 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90%。PSS = (

17、2300-230 )0. 900.1 150010-3 = 279.45kgSS/d 每日产泥量为： W =式中：Pss 产生的悬浮固体，kgSS/d ；P污泥含水率，以98%计；污泥密度，以 1000kg/m 3计。9 / 10每日产泥量 13.97m3/d ，则每个 USAB日产泥量 6.99m3/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。構氽頑 黉碩饨荠龈话骛。（ 八 ） 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（