UASB反应器设计计算

1、UASB反应器(1) 设计说明本工程所处理工业废水属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反器作为处理工艺的主体，拟按下列参数设计。设计流量 1200 m3/d =50m3/h进水浓度CODcr=5000mg/LCOD去除率为87.5%容积负荷Nv=6.5kgCOD/(m3?d)产气率r=0.4m3/kgCOD污泥产率X=0.15kg/kgCOD(2)UASB反应器工艺构造设计计算 UASB总容积计算UASB、容积：V = QSr/Nv = 1200X 5X 87.5%/6.5 = 807.7 m3(3-1 )选用两座反应器，则每座反应器的容积Vi / = V/2 = 404 m3设UASB的

2、体积有效系数为87%则每座反应器的实需容积Vi = 404/87%= 464m3若 选 用 截 面 为 8mX 8m 的 反 应 器 两 座 ， 则 水 力 负 荷 约 为0.3m3/(m2?h)<1.0m3/(m2?h)符合要求求得反应器高为8m,其中有效高度7.5m,保护高0.5m. 三相分离器的设计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：a. 液进入沉淀区之前，必须将其中的气

3、泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响 沉淀效果。b. 沉淀区的表面水力负荷应在 0.7m3/(m2?h) 以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽 底缝隙的流速不大于 2.0m/h 。c. 沉淀斜板倾角不小于 50°，使沉泥不在斜板积累，尽快回落入反应区内。d. 出水堰前设置挡板以防止上浮污泥流失，某些情况下应设置浮渣清除装置。 三相分离器设计需确定三相分离器数量，大小斜板尺寸、倾角和相互关系。 三相分离器由上下两组重叠的高度不同的三角形集气罩组成。 本设计采用上集气 罩为大集气罩，下集气罩为小集气罩。大集气罩由钢板制成，起集气作用，小集 气罩为实心钢筋混凝土结构，实起支撑作用。取上下三角形集气

4、罩斜面的水平倾角为9 =55°, h2=0.5m根据图 b 所示几何关系可得：b1=h2/tg 9 =0.5/tg55 ° =0.35m(3-2)b2=b-2 b1=2.67-2X 0.35=1.97m(3-3)下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速 v1 可用下式计算：v1 = Q/S1( 3-4 )51 = b2 X l X n = 1.97 X 8X 3 = 47.28 m2(3-5)= 25/47.28 = 0.53m/h < 2m/h取CD为0.3m,上三角形集气罩与下三角形集气罩斜面之间回流缝流速v2可用下式计算：v2 = Q/S252 = CDX

5、l X 2n = 0.3 X 8X 2X 3 = 14.4 m2= 25/14.4 = 1.74m/h < 2m/h满足 v1 < v2 < 2.0m/h 的要求取CE=0.3m则上三角形集气罩的位置即可确定，且BC = CE/sin35 ° = 0.3/sin35° = 0.52mAB = ( b1- CD)/cos55 ° = 0.09mh3 = Abcos55 ° +(b2-0.5)/2tg55°=0.26cos55 ° +(1.97 -0.5)/2 ?tg55° = 1.26m取水深 h1 = 0.

6、8m.集气罩及各部分的尺寸标注见下图：气分离效果的校核 :设沼气气泡的直径d=0.008cm, 20 C时，净水的运动粘滞系数 u =0.0101cm2/s, 取废水密度p 1=1.01g/cm3,沼气密度 p =1.2 x 10-3g/cm3,碰撞系数 B =0.95, 动力粘滞系数卩=u ?p =0.0101 x 1.01=0.0102g/(cm?s)由于废水的卩一般大于净水，可取废水的卩=0.02g/(cm?s)则 气 泡 的 上 升 速 度 vb= B g?( pl - p )?d2/18 卩(3-6)= 0.95 x 981x (1.01 -1.2 x 10-3) x 0.0082/

7、(18 x 0.02)= 0.167cm/s =6.01m/hva= Q/S3=25/(0.3 x 8x 6)=1.74m/h根据以上的计算结果有BC/AB=0 .52/0.56=2vb/va =6.01/1.74=3.45满足 vb/va > BC/AB 的要求 , 则直径大于 0.008 的气泡均可进入气室 . 布水系统的设计两池共用一根DN150的进水干管，采用穿孔管配水。每座反应器设 4根DN150 长6.7m的穿孔管，每两根管之间的中心距为 2m配水孔径采用7© 14mm孔距 为2m,即每根管上设4个配水孔,每个孔的服务面积2mx 2m=4m2孔口向下,穿孔 管距反应

8、器底 0.20m.每座反应器共有 16 个配水孔 , 若采用连续进水 , 则每个孔的孔口流2.11m/s > 2m/s , 符合要求 .估算布水系统的水头损失为0.7m,UASB的水头损失为0.8m,则废水在UAS皈应 器中的总水头损失为 1.5m.管道布置见图 10：水面低 0.6m. 出水渠的设计计算每座UASB反应器设四条出水渠,出水渠保持水平,四条出水渠的出水汇入集水渠 再经出水管排出 .a. 出水渠 :采用锯齿形出水渠 , 钢结构 . 渠宽取 0.2m, 渠深取 0.3m.b. 三角堰设计计算每座UASB反应器处理水量7L/S,溢流负荷为12L/(m?s)设计溢流负荷取 f=2

9、L/(m?s), 则堰上水面总长L= q/f= 7/2= 3.5m(3-7 )设计90°三角堰,堰高H=50mm堰口宽B=100mm堰上水头h=25mm则堰口水面 宽 b=50mm三角堰数量 n=L/b=3.5/0.05=70 个.设计堰板长为8-0.3=7.7m,共6块,每块堰10个100mntt口 ,10个670mM可隙.堰上水头校核 :则每个堰出流率q=0.007/70=1 X 10-4m3/s按90°三角堰计算公式q=1.43h5/2(3-8)则堰上水头为h=(q/1.43)0.4=(1 X 10-4/1.43) 0.4=0.022mc. 集水渠 :集水渠宽取 0.

10、3m, 集水渠底比反应器内d. 出水管 :取DN150的铸铁管,出水管在集水渠中心底部.出水管中的水再汇入位于走道下的DN200的排水总管.e. 浮渣挡板 : 为防止浮渣进入曝气池 , 在出水渠外侧 0.3m 处设浮渣挡板 . 挡板深入水面下 0.2m, 水面上 0.025m. 排泥管的设计计算a. 排泥量的设计计算每座UASB勺设计流量Q=600m3/d,进水CO浓度为5000mg/L,C0Dfc除率为87.5%,产泥系数为R=0.15kg干泥/kgCOD,则产泥量Q=60(X 5000- 1000X 0.875 X 0.15=394kg 干泥 /d设UASB排泥含水率为 98%,湿污泥密度

11、为 1000kg/m3,则每日产生的湿污泥量 Q=394/(1000 X 2%)=19.7m3/d则两座UASB的总产泥量Q0=2X 19.7=39.4m3/d 沼气管道系统设计计算a. 产气量计算每座UASB设计流量 Q = 25m 3/h进水 CODcrS0=5000mg/L=5kg/m3COD去 除率E=87.5%产气率r=0.4 m3/kgCOD则产气 量Gi=Q?S0?Er(3-9)=25X5X0.875X0.4=43.75 m 3/h两座UASB气量共为 G=87.5 m 3/hb. 沼气管道的设计出气管 : 根据三相分离器的特点 , 每一个集气罩分别引一根出气管 , 管径为DN100.水圭寸罐：本设计选用D=500m啲水圭寸罐.水封高度 H=H1-HMH1大集气罩内的压力水头，取为1mHOHM沼气柜的压力水头，取为0.4mHO则 H=H1-HM=1-0.4=0.6mH2O取水封罐高度H，=1.0m ,其中超高为0.