厌氧塔设计计算书.docx
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厌氧塔设计计算书
1.厌氧塔的设计计算
反应器结构尺寸设计计算
（1）反应器的有效容积
设计容积负荷为 N = 5.0kgCOD /（m 3 / d ）
v
进出水 COD 浓度 C = 2000（mg / L），E=
0
V= QC 0 E
N
v
3000 ⨯ 20 ⨯ 0.70
= = 8400m 3 ，取为 8400 m3
5.0
式中 Q——设计处理流量 m 3 / d
C0——进出水 COD 浓度 kgCOD/ m 3
E——去除率
NV——容积负荷
（2）反应器的形状和尺寸。
工程设计反应器 3 座，横截面积为圆形。
1） 反应器有效高为 h = 17.0m 则
有效
8400
17.0
＝495（m 2 ）
495
== 165（m 2 ）
i
2）单池从布水均匀性和经济性考虑，高、直径比在：
1 以下较合适。
设直径 D = 15m ，则高 h = D *1.2 = 15*1.2m = 18 ，设计中取 h = 18m
单池截面积：
S ' = 3.14 * （
i
D
2
） 2 h = 3.14 ⨯ 7.52 = 176.6（m 2 ）
设计反应器总高 H = 18m ，其中超高 m
单池总容积：
V = S ' ⨯ H ' = 176.6 ⨯ （18.0 - 1.0） = 3000（m 3 ）
ii
单个反应器实际尺寸：
D ⨯ H =φ15m ⨯ 18m
反应器总池面积：
S = S ' ⨯ n = 176.6 ⨯ 3 = 529.8（m 2 ）
i
反应器总容积：
V = V ' ⨯n = 3000 ⨯ 3 = 9000（m 3 ）
i
（3）水力停留时间（HRT）及水力负荷（V ） N
r
v
t
9000
= ⨯ 24 = 72h
Q 3000
3000
== 0.24[m 3 /（m 2 .h）]
r
根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷V = 0.1 - 0.9m 3 /（m 2 .h） 故符合要求。
r
三相分离器构造设计计算
（1） 沉淀区设计
根据一般设计要求，水流在沉淀室内表面负荷率 q ' < 0.7m 3 /（m 2 .h） 沉淀室底部进水
口表面负荷一般小于 m 3 /（m 2 .h） 。
本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置8 个集气罩，构成 7 个分离单元，则每池
设置 7 个三项分离器。
三项分离器长度：
l ' = b = 16（m）
每个单元宽度：
b ' =
l 18
= = 2.57（m）
7 7
沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即 288 m 2
沉淀区表面负荷率：
Q 114.58
i =
S 288
= 0.39m 3 /（m 2 .h） < 1.0 - 2.0m 3 /（m 2 .h）
（2） 回流缝设计
设上下三角形集气罩斜面水平夹角α 为 55°，取 h = 1.4m
3
1.4
3== 0.98（m）
1
b = b - 2b = 3.0 - 2 ⨯ 0.98 = 1.04（m）
21
式中：
b —单元三项分离器宽度，m；
b —下三角形集气罩底的宽度，m；
1
b —相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之
2
一），m；
h —下三角形集气罩的垂直高度，m；
3
设上下三角形集气罩斜面水平夹角α 为 55°，取 h = 1.4m
3
1.4
3== 0.98（m）
1.
b = b - 2b = 3.0 - 2 ⨯ 0.98 = 1.04（m）
21
式中：
b —单元三项分离器宽度，m；
b —下三角形集气罩底的宽度，m；
1
b
h1
h2
h4
h3
b1b2
图 4 三相分离器计算草图
b —相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之
2
一），m；
h —下三角形集气罩的垂直高度，m；
3
下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速
a = nb l ' = 7 ⨯ 1.04 ⨯ 16 = 116.48（m 2 ）
12
v = Qi =
1
1
114.58
116.48
= 0.98（m / h）
式中：
v —下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速，m/h；
1
a —下三角形集气罩回流缝总面积，m2；
1
l ' —反应器的宽度，即三项分离器的长度 b,m；
n —反应器三项分离器的单元数；
为使回流缝水流稳定，固、液分离效果好，污泥回流顺利，一般v < 2m / h ，上三
1
角集器罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速。
设b = CD = 0.3m
3
a = 2nb l = 2 ⨯ 7 ⨯ 0.3 ⨯ 16 = 67.2（m 2 ）
23
a
v = Qi =
2
2
114.58
67.2
= 1.7（m / h）
式中：
v —上三角集气罩下断语下三角集气罩斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速，
2
m/h；
a —上三角形集气罩回流缝总面积，m2；
2
b —上三角形集气罩回流缝的宽度，m；
3
假设 a 为控制断面 A
2min
，一般其面积不低于反应器面积的 20%， v 就是 v
2
m ax ，同
时要满足：
v < v （v
12
max
） < 2.0m / h
（3） 气、液分离设计由上图 1 知：
CE = CD sin 55︒ = 0.3 ⨯ sin 55︒ = 0.24（m）
0.24
== 0.42（m）
sin 35︒sin 35︒
设 AB = 0.5m 则
4
1.04
） tan 55. = 1.15（m）
校核气、液分离。
如图2 所示。
假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形
法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是：
v
b >
v
a
AD BC
或
AB AB
18 μ
18 ⨯ 0.02
687.5 / 6
i== 3.72（m / h）
a
式中：
B—三项分离器长度，m；
N—每池三项分离器数量；
气泡上升速度：
V = βg ⨯ （ ρ - ρ ） ⨯ d 2
b1g
式中：
d —气泡直径，cm；
ρ —液体密度，g/cm3；
1
ρ —沼气密度，g/cm3；
g
β —碰撞系数，取；
μ —废水动力黏滞系数，g/；
v —液体的运动黏滞系数，cm2；
设气泡直径 d = 0.01cm ，设水温 30。
C， ρ = 1.03g / cm 3 ， ρ = 1.13⨯10-3 g / cm3
1g
v = 0.010cm 2 / s ， β = 0.95 ； μ = 0.0101 ⨯ 1.03 = 0.0104[ g /（cm.s）
由于废水动力黏滞系数值比净水的大，取 g /（cm.s）
则：
V = 0.95 ⨯ 981 ⨯ （1.03- 1.13 ⨯10-3 ） ⨯ 0.012 = 0.266（cm / s） = 9.58（m / h）
b
V
BC0.429.58
== 0.84b == 2.58
AB0.5V3.72
A
V
b >
V
a
BC
AB
可以脱去 d ≥ 0.01cm 的气泡
（4）三项分离器与 UASB 高度设计
三相分离区总高度：
h = h + h + h - h
2345
式中：
h —集气罩以上的覆盖水深，取；
2
1.4
3== 1.71（m）
sin 55sin 55.
DF = AF - BD - AB = 1.71 - 0.5 - 0.52 = 0.69（m）
h = DF sin 55. = 0.69 ⨯ sin 55. = 0.56（m）
5
则：
h = 0.5 + 1.4 + 1.15 - 0.56 = 2.49（m）
UASB 总高度 H=，沉淀区高，污泥床高,悬浮区高，超高。
布水系统的设计计算
反应器布水点数量设置预处理流量、进水浓度，容积负荷等因素有关，有资料知，颗粒
污泥 N > 4kgCOD /（m 3 .d ） 每个布水点服务 2-5m2,出水流速 2-5m/s，配水中心距池底一般
v
为 20-25cm。
（1）配水系统：
配水系统形式采用多管多孔配水方式，每个反应器设1 根 D=100mm 的总水管，16 根
d=50mm 的支水管。
支管分别位于总水管两侧，同侧每根只管之间的中心距为，配水孔径取
φ = 15mm 孔距，每根水管有 3 个配水孔，每个孔的服务面积 2.0 ⨯1.67 = 3.34（m2） 孔口向
下。
（2）布水孔孔径的计算：
4 ⨯ 687.5 / 6
i=
3600π D 23600 ⨯ 3.14 ⨯ 0.12
= 4.05（m / s）
布水孔 3 ⨯16 = 48 个，出水流速为 u = 2.1m / s ，则孔径为：
d =114.58= 10.03（mm） 取15mm
3600 ⨯ 3.14 ⨯ 48 ⨯ 2.1
本装置采用连续进料方式，布水口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于 UASB 反应
器底部反射散布作用，有利于布水均匀，为了污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵
塞，建议进水点距反应底部 200~300mm，本工程设计采用布水管离 UASB 底部 200mm 处。
布
水管设置在距 UASB 反应器底部 200mm 处。
排泥系统的设计计算
（1）UASB 反应器中污泥总量计算
一般 UASB 污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为
20VSS / L ，则 UASB 反应器中污泥总量：
G = V ⨯ C= 9818 ⨯ 20 = 196360（kg / d ） = 196.36（t / d ）
ss
厌氧生物处理 污泥产量取 γ = 0.08kgMLVSS / kgCOD
剩余污泥量的确定与每天去除的有机物量有关，当设有相关的动力学常数时，可
根 据 经 验 数 据 确 定 ， 一 般 情 况 下 ， 可 按 每 去 除 1kgCOD 产 生 ~ 计 算 ， 本 工 程 取
γ = 0.08kgVSS / kgCOD
流量 Q = 687.5m 3 / h ，进水 COD 浓度 C = 5600（mg / l ） = 5.6（kg / m ） ，COD 去除率
03
E = 85% ，则
1） UASB 反应器的总产泥量
∆x = γ ⨯ Q ⨯ C ⨯ E = 0.08 ⨯ 687.5 ⨯ 24 ⨯ 5.6 ⨯ 0.85 = 6283.2（kgMLVSS / d ）
0
2） 不同试验规模下
MLVSS
MLSS
是不同的，因为规模越大，被处理的废水含无机杂质越多，
因此取
MLVSS
MLSS
= 0.8 ，则
6 6
6283.2
∆x == 7854（kgMLSS / d ）
0.8
∆x7854
单池产泥 ∆x === 1309（kgMLSS / d ）
i
3）污泥含水率 98%，当污泥含水率〉95%时，取 ρ = 1000（kg / m 3 ）
s
则污泥产量：
W =
s
7854
10
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