UASB及斜板沉淀池设计计算

1、标准UASB反响器设计计算参数：流量 50nVh , COD 10000mg/L去除率80% 其他为给 出参数视为满足UASE反响器进水要求或按设计标准取值.设计计算、反响池容积V= QXS.1000 XNv采用容积负荷计算法50 X 24 X 1000031000 X 10=1200m式中：V反响器有效容积,3m;文案Q-UASB反响器设计流量,m/d ;N容积负荷,kgCOD/(m3 d),取值为 10 kgCODr/(m3 d);Sc UASB反响器进水有机物浓度,mgCQDL.沉淀池有效水深H=8mA VA：_ rH1200=150 m8那么反响器外表负荷为q=Q =A誥=0.33珞(

2、m h)由于是单个池子,采用圆形池子,那么d4nX 150=13.83m13.824n二、配水系统设计本系统设计为圆形布水器,布水装置进水点距反响器池底200mm每个进水口的布水面积为4m,Q = 50 m3/h(2)设计计算布水系统设计计算草图见下列图2.3 :孔数：n=150/4 = 38那么每个孔的出水量为1.316 m3/h,取孔口尺寸为15mm那么孔口 面积为1.767 x 10-4m,孔口流速为2.07m/s.设3个圆环,3环各设 9个,13个,16个孔口内圈9个孔口设计效劳面积：S=9x 4=36吊折合成效劳圆直径为：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9

3、个孔口,那么圆的直径计算如下：n X (6.772-d 22) _ S142d1=4.79m取管内流速为0.8m/s,那么管径为d14 X 9 X 1.3163.14 X 0.8 X 3600 0.724mm取管径为75mm 中圈13个孔口设计效劳面积：S2=13X 4=52吊折合成效劳圆直径为：v+= v?+52)= 10.585mn3.14n X (10.585 2-d 22)_ S242d2=8.89m取管内流速为0.8m/s,那么管径为d22 = ¥ =/ 4 X 13 X 1.3167.14 X 0.8 X 360= 88mm取管径为100mm那么实际流速为0.605m/s

4、 中圈16个孔口设计效劳面积：S=16X 4=64吊折合成效劳圆直径为：D3X 150X 150713.14=13.83mn X (13.83 2-d 32)4S32d3=12.27m取管内流速为0.8m/s,那么管径为d33n Xv4 X 16 X 1.3163.14 X 0.8 X 3600=0.965mm取管径为100mm三、三相别离器设计计算1沉淀区的设计沉淀器集气罩斜壁倾角0=45°沉淀区面积:2A=150m外表水力负荷q二Q/A=50/150=0.33m/(m2.h)<1.0 m 3/(m2.h)符合要求2回流缝设计取 hi=0.5m h 2=1.5m h 3=2.

5、5m依据图中几何关系,那么b i=hs/ta n 0式中：bi 下二角集气罩底水平宽度,0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,mbi=2.5/ta n45=2.5mb2=b 2bi=13.83 2X 2.5=8.83m下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速V1,可用下式计算:4QVi =3.14b224 X503.14 X8.832=0.817m/h符合要求上下三角形集气罩之间回流缝流速 V2的计算:v 2二Q/Ss上三角形集气罩回流缝面积m取 CE=1.8mCl上三角形集气罩回流缝的宽度,CE>0.2mCF上三角形集气罩底宽,取 CF=10mEH=CEX s

6、in45=1.8 x sin45=1.273mEQ二CF+2EH=10.0+21.273=12.546mS2=3.14(CF+EQ) CE/2=3.14 X (10.0+12.546) X 1.8/2=63.75mV2=50/63.75=0.784m/hV2<vi<2.0m/h ,符合要求3) 确定上下集气罩相对位置及尺寸BC二CE/cos45=1.8/cos45=2.546mHG=(CF- b2)/2二(10-8.83 ) /2=0.585mEG=EH+HG=1.273+0.585=1.858mAE=EG/si n45=1.858/si n45=2.63mBE=CE X tan

7、45=1.8mAB=AE- BE=0.83mDI=CDX sin45二AB X sin45=0.83 X sin45=0.587mh4二AD+DI二BC+DI=0.83+0.587=1.42mh5=1.5m4) 气液别离设计校核由反响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,其水流状态比拟复杂.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那么,那么有：Vb _ AD _ BCva AB AB要使气泡别离后进入沉淀区的必要

8、条件是：vb ADBCb > (=) va ABAB在消化温度为25 C,沼气密度 =1.12g/L ;水的密度3=997.0449kg/m ;水的运动粘滞系数v=0.0089 xi0-4m/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3 g(P 1 - P g) d2 vb =1b18 a式中：Vb气泡上升速度cm/sg重力加速度cm/s23碰撞系数,取0.95卩一废水的动力粘度系数,g/cm.s由于废水的动力粘度系数一般比净水的大卩=.5 v 3Vb =0.95 X9.8 x 102 X (997.0449 - 1.12) X 10-3 x0.

9、01218 X1.5 X 0.0089 X0.95=0.407cm/s = 14.64m/h水流速度,v a=V2=0.784m/h校核:Vb _Va14.64=18.670.784BCAB =2.5546=3.070.83Vb > BC va AB图5 三相别离器设计计算草图四、出水堰设计计算1环形集水槽设计环形集水槽流量q环二 0.0139m 3/s0.4槽宽b= 0.9 x(k xq环)=0.9 x(1.4 x0.0139)°4= 0.186? 取 0.2m其中k为平安系数采用1.2-1.5 槽中流速v=0.7m/s槽内起点水深H5 = 2二00139 = 0.1?5 v

10、b 0.7 X 0.2槽内终点水深h6 = P丈+ h52H50.079?9.81 X0.223 ? q 3 i.o X0.01392 ?= pX 0.07930.1+ 0.12=0.27?所以设计取环形槽内水深为0.25m,集水槽总高度为0.25+0.2 超高,包括自由跌落=0.45m.出水溢流堰的设计2出水三角堰采用三角堰,开口 90°,取出水堰负荷1.5L/m s,那么所需堰长为l=13.9/1.5=9.27m取堰出水液面宽0.1m,堰高0.1m,堰顶宽0.2m.那么三角堰个数 为n=9.27/0.仁92.7 个取 93 个.堰长L=93X 0.2=18.6m采用单侧环形出水堰

11、,环形堰直径D=18.6/ n =5.9m堰上水头2Hf = 0.7Q5 =20.01395:0.7 x()5 = 0.021m93丿五、排泥系统设计每日产泥量为产泥率 f=0.15kg/kgBOD那么UASB总产泥量x=fQ ( So-Se)=0.15 x 1200X 0.8 x 10=1440(Kg 干泥/d)污泥含水率99%由于含水率大于95故污泥密度p=100( kg/m3)污泥体积：Qs=1.44/(1-0.99)=144(m 3/d)排泥管计算：采用等距布孔,两根长度L=10m的穿孔管. 首端末端的集泥比ms取为0.5 ,由ms查得孔口总面积与穿孔管总面积比K为0.72 由孔口直径

12、d=25(mm>孔 口面积 f=d2 0.00049(m2),4取：孔距X=0.4(m) 孔眼数目：m=L/X=20/0.4=50(个)- , 2 孔眼总面积：刀 f=50 x 0.00049=0.0245(m ) 穿孔管断面积：a二刀f/Kw=0.0245/0.72=0.03403(m 2) 穿孔管直径：D,=0.208(m)取D=200 ( mr)n六、产气量计算每日产气量G_Q ( So-S e)Xa1000式中：G沼气流量；Q废水流量；a沼气产率,取a =0.5NnVkgCODr ；S进水有机物浓度,mgCOD/L;S出水有机物浓度,mgCOD/LG=10000X 0.8 X 0

13、.5 X 1200X 10-3 =4800 m3/d=200(mi/h )储气柜容积一般根据日产气量的 25%- 40%设计,本设计取30% 那么储气柜体积为200X 30%=60m储气柜的压力为2.5KPa.水封罐的设计水封罐一般设置在消化反响器和储气柜之间起到调整和稳定压 力兼作隔绝和排除冷凝水之用.UASB大集气罩中出口气体压力为：p1=1 (mHO)小集气罩出口压力为：p2=0.5(mH2O)两者压差：p1-p 2=0.5 (mH 2O)故:水封罐该两出气管的水封高度为 0.5(mH2O),为了平安起见取 最大水封1.0(mH2O),取水封罐高度为2m.水封罐直径1800m设进气 管D

14、N10C两根,出气管DN150mr一根进水管DN50mr一根放空管DN50 一根,并设液位计.七、加热系统设进水温度为15C,反响器的设计温度为25C.那么所需要的热量：QH= d fXy fX ( t r t) x q n式中：Q加热废水需要的热量,KJ/h ;dF废水的相对密度,按1计算；丫 f废水的比热容,kJ/(kg.K)；qv废水的流量,m3/htr 反响器内的温度,Ct 废水加热前的温度,Cn热效率,可取为0.85所以 Qh=1X 4.2 x( 25 15)x 50/0.85=2470.6(KJ/h )每天沼气的产量为4800也 其主要成分是甲烷,沼气的平均热值 为 22.7 KJ

15、/L.每小时的甲烷总热量为：200 x 22.7 x 103=4.54 x 106 ( KJ/h ), 因此足够加热废水所需要的热量.八、UASB附属装置设计 取样管：为掌握UASB运行情况,在每个UASBt设置取样管, 在距反响器底1.1m 1.2m位置污泥床内分别设置取样管四根,各管 间距0.8m.取样管选用DN50钢管设置距地1m处,配球阀取样.UASB的排空：由UASB池底临时接排泥泵排空.检修： 人孔：为了便于维修各UASBz应器在距地平0.8m,设人孔两 个并配密封圈. 采光：为了保证间歇采光,除采用临时灯光外,还可不设顶盖 给排水：在UASB反响器布置区设置一根供水管供水冲洗及排

16、 空时使用.斜板沉淀池设计计算采用异向流斜板沉淀池1. 设计所采用的数据 斜板沉淀池外表负荷较取q=3.0m/ (vm h) 斜板有效系数n取0.8,n =0.60.8 斜板水平倾角 0 =60°,斜板朝向进水端 斜板斜长L=1.0m 斜板板距P=100mm P 一般取50150mm 颗粒沉降速度卩=0.4mm/s=0.0004m/s2. 沉淀池面积Q 100A = q = 3 X0.91 36.63m2式中Q 进水流量,m/hq外表负荷,m/ (m h)0.91斜板面积利用系数设计取沉淀池的边长为6.0m 斜板数量斜板安装角度为0 =60°,那么池子与斜板的间距0.5m6

17、 - 0.50.1 =55沉淀时间h2+h3 X601 + 0.866t =23= 37.32mi nq3h2斜板以上局部水深,取imh3斜板高度,0.866m污泥斗计算设计4个污泥斗,污泥斗倾斜角度为60°,污泥斗下底面长a=1m上底面长b=3mba31hs =2 - 2tan 60 =-2x tan 60 = 1.73m7. 沉淀池总高度H = h +h 2 + h3 + hq + hs=0.3 + 1.0+ 0.866 + 1.0+ 1.73 = 4.9m式中：h1保护高度m, 般采用0.30.5m,本设计取0.3m;h2清水区高度m, 般采用0.51.0m,本设计取1.0m;

18、h3斜管区高度m;h4配水区高度m, 般取0.51.0m,本设计取1.0m;h5排泥槽高度m.8. 进出水系统 8.1沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口总面积:Q 0.0282A = 0.28m2v 0.1式中：v 孔口速度(m/s), 般取值不大于0.050.15m/s. 本设计取0.1m/s.每个孔口的尺寸定为10cmx 8cm那么孔口数N = = 鑒 =3515 X8 0.008个.进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位.8.2沉淀池出水设计采用三角堰,开口 90°,取出水堰负荷1.5(L/m s),那么所需 堰长为l=27.8/1.5=18.53m取堰出水液面宽0.1m,堰高0.1m,堰顶宽0.2m.那么三角堰个数 为n=18.53/0.1=185.3 个 186堰总长L=186X 0.2=37.2m采用4组8条双侧出水堰,那么单堰长L 单=2X8 =2.33m堰上水头220 028 cHf = 0.7Q5 = 0.7 X ( )5 = 0.021mf ' 186 丿集水槽中央距为1.0m.每条集水量为:q=Q=° = 0.007n3/sn4考虑池子的超载系数为20%故槽中流量为:q,=1.2 x 0.007=0.0084 m 3/s槽宽：b =0.9 q 0.4=0.9 x 0.0084