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°=0.52m
AB=(b1-CD)/cos55°=0.09m
h3\=[Abcos55°+(b2-0.5)/2]tg55°
=[0.26cos55°+(1.97-0.5)/2]•tg55°=1.26m
取水深h1=0.8m.
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℃时,净水的运动粘滞系数υ=0.0101cm2/s,取废水密度ρ1=1.01g/cm³,沼气密度ρ=1.2×10-3g/cm³,碰撞系数β=0.95,动力粘滞系数
µ=υ•ρ=0.0101×1.01=0.0102g/(cm•s)
由于废水的µ一般大于净水,可取废水的µ=0.02g/(cm•s)
则气泡的上升速度vb=βg•(ρ1-ρ)•d²/18µ (3-6)
=0.95×981×(1.01-1.2×10-3)×0.008²/(18×0.02)
=0.167cm/s=6.01m/h
va=Q/S3=25/(0.3×8×6)=1.74m/h
根据以上的计算结果有
BC/AB=0.52/0.56=2
vb/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.
③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7φ14mm,孔距为2m,即每根管上设4个配水孔,每个孔的服务面积2m×2m=4m2,孔口向下,穿孔管距反应器底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UASB反应器中的总水头损失为1.5m.
管道布置见图10:
水面低0.6m.
④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1~2L/(m•s)
设计溢流负荷取f=2L/(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100mm堰口,10个670mm间隙.
堰上水头校核:
则每个堰出流率 q=0.007/70=1×10-4m³/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=(1×10-4/1.43)0.4=0.022m
c.集水渠:
集水渠宽取0.3m,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.
⑤排泥管的设计计算
a.排泥量的设计计算
每座UASB的设计流量Q=600m³/d,进水COD浓度为5000mg/L,COD去除率为87.5%,产泥系数为R=0.15kg干泥/kgCOD,则产泥量
Q=600×5000÷1000×0.875×0.15=394kg干泥/d
设UASB排泥含水率为98%,湿污泥密度为1000kg/m³,则每日产生的湿污泥量 Q=394/(1000×2%)=19.7m³/d
则两座UASB的总产泥量
Q0=2×19.7=39.4m³/d
⑥沼气管道系统设计计算
a.产气量计算
每座UASB设计流量 Q=25m³/h
进水CODcr S0=5000mg/L=5kg/m³
COD去除率 E=87.5%
产气率 r=0.4m³/kgCOD
则产气量 Gi=Q•S0•Er (3-9)
=25×5×0.875×0.4=43.75m³/h
两座UASB产气量共为G=87.5m³/h
b.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.
水封罐:
本设计选用D=500mm的水封罐.
水封高度H=H1-HM
H1—大集气罩内的压力水头,取为1mH2O
HM—沼气柜的压力水头,取为0.4mH2O
则H=H1-HM=1-0.4=0.6mH2O
取水封罐高度Hˊ=1.0m,其中超高为0.4m
在水封罐上设有一根进水管,一根放空管,在外面设一液位计以观察罐内水位情况.
气水分离器:
气水分离器起到对沼气干燥作用,选φ500mm×H1800mm.
沼气柜:
根据设计规范要求,沼气柜的容积一般按6―10h的平均产量来计算,本设计选用6h产气量计算,则6h的产气量为
W=87.5×6=525m³
所以选用550m³的沼气柜.
1、什么类型的废水才适合用UASB技术?
它对进水水质有哪些要求?
或者说进水的水质对用该技术产生什么影响?
答:
大家都不知道“什么类型的废水适合用UASB技术”,这样问就犯大错了!
拿水来试,如果长期(6个月以上)稳定(正负5%)地保持BOD5去除率在90%左右,并且,器内污泥量增加,和有足够量的沼气产出。
对这种水就能用UASB处理。
少谈论,进实验室去!
2、三相分离器设计的主要核心是什么?
它的角度如何根据水质及工艺参数来确定?
如何防止出水带泥花何克服浮沫问题?
答:
三相分离器的关键(核心),就是保证:
产生的污泥量大于流失的污泥量,反应器中的污泥量是增加的。
凡能达到此目的的,就是“好”三相分离器,别拘泥形式,别落入“前人”的桎梏。
所以,我说多了会增加此方面的危险,不便多说。
出水带泥不能防,不必防。
浮沫不是问题,克服它干什么?
3、UASB的布水系统如何设计才能让处理效果比较好?
如何设计能形成良好的自然搅拌作用?
如何防止进水通过污泥床时形成沟流和死角?
如今比较常见的在UASB池底布穿孔管,然后用泵将进水抽进,请问这样的布水方式对处理效果有何影响?
答:
布水器和处理效率之间的关系不是十分明确。
搅拌不是靠水力,而是靠“气”比水轻。
产气良好的反应器可能无此问题。
布水器对处理效率的影响,我没有定量的数据支持,不清楚,不敢讲,我想大家呢!
谁有定量的数据支持的观点?
你们研究研究。
这类布水器用起来还可以。
4、颗粒污泥如何培养?
据称国内的UASB绝大多数难以培养出处理效率比较高的颗粒污泥。
答:
废水的类型、反应器结构一旦确定,颗粒污泥不是培养出来,是结果,是设计和操作的产物。
你的意思是国内UASB没有颗粒污泥吧?
!
我基本同意,但不是所有的国内所有UASB,都无颗粒污泥,我知道有些UASB,在很长时间内都有很好的颗粒污泥。
颗粒污泥和处理效率的关系可能不是你理解的那样。
厌氧污染物的去除效率和废水的类型、停留时间等关系更密切一些,和是否颗粒污泥关系不很紧密。
所以,“处理效率比较高的颗粒污泥。
”这里可能有二个目标,一是处理效率,二是颗粒污泥。
5、UASB系统的稳定运行是如何控制的?
我觉得现在生化处理很多是靠个人的经验控制,缺乏成熟的方法,这是一项技术发展的障碍,如何整理出系统的控制方法是很有必要的。
答:
这是厌氧问题的关键。
有些“专家”在追求高负荷,能达多少多少千克(语不惊人死不休)!
而工程上真正的主要目标是“稳定”。
我同意现在主要是“靠个人的经验控制为主”的说法。
但是,这就是方法的一种吧。
所以,我看过前年的春节晚会后,就老讲:
我们是污师(污水处理工程师),是“巫师”(靠个人的经验来办事)。
不是“技术发展的障碍”,是技术发展的动力,是目标,是大家用武的舞台。
我在许多场合下讲自己的“梦想”(这里是第一次):
“把一个反应器的水取出来,用某种仪器一分析,就知道三天之后会出事。
”
2、最后一段,本人在此处“信口雌黄”原因,就是不愿不会编书,又没有想当教授、专家、名人的压力。
或许,我们的讨论将来可能成为一本“著作”呢。
由心而发的是“著”,东抄西拼是“编”。
但有朋友讲:
编书也是推动社会进步,贡献多多。
现在老到“不太”走极端了,同意!
所以,才有今天的讨论。
是不是贡献不敢讲,但敢讲:
“这是心里话”!
应该贪心,它进步的最原始动力,如果索要公开的资料还不能算是贪心呢。
认识到“何况知识和技术是要多年的积累的,宝贵的经验更是积累中的沉淀”。
是很难得的,何况,厌氧又是“只能意会,不能言传”的巫术。
无密可保,放开来问。
如果上一下“苏州科技学院/科技处/科研机构”可能得到一些工程信息,注意是2001年前的内容,现在由于惯性力作用,又有几个新工程,以后整理出来供大家“扁”。
ABR是个非常先进的技术,我毕业论文就做的ABR技术,您为什么不进行研究和应用呢?
答:
一个技术是否先进,很难判断,我个人认为:
(1)看其本质上和其他技术的区别;
(2)分析使用对象的具体情况。
一般来讲,越离自然状态远的,人工控制能力越强的技术,就越“先进”。
例如,自然界中的厌氧、好氧反应现象,比人类的历史早多了,我们能惊叹在大自然的奇妙,而不能讲大自然的技术水平很高。
从厌氧发酵罐——UASB——IC,反应器结构越来越复杂,人对厌氧过程的控制能力越来越强。
单位体积的处理能力越来越大,单位体积的造价也越来越高,也越来越依赖控制能力、控制水平。
对于“地多人少”的个案,厌氧氧化塘可能最好;而对于“可用面积极小”的个案,IC系列的反应器可能最好。
总之,
(1)厌氧技术是一种实用技术,不能脱离实际情况,而讲某种技术先进;
(2)如果其它技术还存在,说明有其存在的理由。
ABR(厌氧折流板反应器)技术,我院研究的很多很早,从公开发表的文章的数目看,我院做得可能是最多的。
ABR是厌氧技术的一种,脱离“个案的实际情况”我不好谈其是否先进,但是,有二点请你注意:
(1)应用实例并不多,成功的个案也极少;
(2)属于多级(或多相)串联反应器。
厌氧技术的最大问题之一:
容易酸败,多级串联对“酸败”的发生“更有利”些。
我们对ABR很早就关注,也反复讨论。
看一个实用技术,不应该看它的优点,而应分析其缺点。
我们一直没有找到ABR比UASB等技术更适合的个案,所以,一直没有用。
当然,多少也有点“门派”的思想,“以小人之心度君子之腹”地怕别人生气。
去年,有一个啤酒厂,有二条氧沟,想改一条为厌氧,一条为好氧。
我们看这个CASE挺适合的,就悄悄地改一条沟氧化沟为ABR,今年调试下来,和预想的没有大的出入,进水3000m3/d,2500mgCOD/L,出水500~600mgCOD/L。
如果能稳定一年,就可给自己打75分了。
如果,想知道CASE更详细的内容,我们可以面谈。
1.三相分离器关键是那里,如何设计,请给指点一下.
答:
这个问题的本身就是个关键,关键之处各人看法不一,这样才有了各式各样的“三相分离器”。
我个人有几点体会,供大家分享:
(1)三相分离器的功能是什么呢?
A:
是保留足够多的、活性的污泥在UASB内部;B:
对污泥进行筛选。
设计时要牢牢抓住主要功能,兼顾辅助功能。
(2)设计UASB时就应该预先估计(设定)污泥的粒度、比重(将来的污泥是不是颗粒的),并估计污泥所产的气泡大小。
(3)弄清楚UASB污泥“流失”的原理。
我认为:
流失的原因是多种多样的,但正常运行时(不是酸败期、没有急性中毒、没有水力和负荷冲击、……),流失是缓慢的,灾难性的结果是长期问题的积累。
污泥流失是污泥上所附的气泡所致,当污泥和气泡形成的“团”和水流同速运动时,就要流出去了。
(4)“理论计算”的重要性远低于工程经验和教训,而对教训的把握又靠“理论”,否则盲目的“改进”,事倍功半。
(5)除工艺问题外,还应抓住力学、材料、防腐、……等工程问题,往往小问题引发大问题,千里之堤毁于蚁穴。
(6)造价也是大问题,过去的价格不是很正常,现在应该从设计上提高和其他技术的竞争力。
还有许多,但我的“二传手”(年轻人)告诉我:
别写多!
写多了没有人看。
2.布水系统如何设计才能布水均匀?
还有是扩大单体的大小好,还是使用串并联比较好,请教了?
答:
这方面更是“百花齐放”,我们自己也有三四种方法,在这个方面大家吃亏很多。
还是从头分析,什么是均匀(指标是什么)?
为什么要均匀?
我个人认为:
(1)只能是相对均匀;
(2)过去也谈过,我们没有掌握布水均匀和效果的定量关系;
(3)堵塞是最大问题,而均匀性最多只能是第二。
后面的“还有是扩大单体的大小好,还是使用串并联比较好,请教了?
”内容不知所指,可进一步探讨。
3.污泥更新和颗粒污泥培养是如何进行的,请给以指点.
答:
一般情况下,污泥不需要更新,也就是加一次就行了,最起码这是我们追求的工程目标。
污泥填加也是一门技术,如果量小问题不大。
在这一年内我们加了上万吨的污泥,量变引起质变,提醒你一下。
颗粒污泥的培养注意几点:
(1)判断某种水能培养出颗粒污泥,我个人认为,可靠的办法:
到实验室里做出来。
可能没有捷径可走。
如果你有更好的办法进行判断,万望请不吝赐教,如果我们“俱乐部”都不说真话,会很快消亡。
(2)在什么条件下能生成颗粒污泥。
也要实验室的。
注意:
A、尽量模拟实际情况、条件。
B、如果你让企业花很多的钱去满足你的条件,你就离失败很近了;如果你要求工人很勤快、很有能力,你离失败就不远了。
C、所以,我过去发过“牢骚”:
什么水都别用UASB,只有其他技术都不行了才用。
(3)如果小试成功了,还有从非颗粒到颗粒的问题,在工程实践中主要限制因素——时间,大家都是急性子(投资之后如此,在投资前性子都慢),环保局也不论青红皂白地要求“限期”。
所以,一般设计和调试合在一起,也应该把二者一起考虑。
5.请教专家,您设计的UASB上升流速一般控制在多少
答:
我设计过几十套UASB系统,一般在几十厘米/小时到几米/小时,具体问题具体分析。
6.请问,国内的UASB设备达到设计负荷的比例是多少?
我听说过国内的UASB形成真正的颗粒化污泥的设备比例不到50%,是这样
答:
在前天,一位清华的博士生和我的朋友聊起UASB现状,他说:
没有好的!
上月咱们“俱乐部”有人也指出这个问题。
你就婉转了,问“达到设计负荷”情况?
也就是设计者自己给自己打分。
国内的全面情况,我们小单位不太了解。
但是,确实看了不少,听了不少,大家都不乐观。
我个人认为原因:
(1)大家对UASB期望值太高;
(2)对业主许诺太多,导致业主期望值过高;(3)设计人员看书多,做实验少,实验时间不足够长,什么水都敢做;(4)设计的负荷太高,没有考虑工业生产的波动、操作水平的低下、设备的粗糙、……等不利因素;(5)某些环保设备厂在起哄,只考虑接工程,不考虑做好工程;(6)UASB的稳定性本身就有问题,研究所里的同事讲:
UASB就是减肥药,谁接都要瘦一圈。
所以,我们现在采用MIC了。
MIC比UASB稳定性好些。
(7)UASB一旦出问题,要花钱——重新投加菌种;要花时间——重新调试,所以,一出事,大家都在扯皮。
正常运行的时间就不多了。
还有,大家对“厌氧行”都是瞎子摸象,记得前年,我国某著名厌氧专家在文章上讲(并由他的同事在一学术会上宣读):
他们做的3万立方米深度厌氧反应器,占全国的96%。
幸亏我在现场,我说:
我这次的文章中(我也写了文章去凑热闹)就提到某厂UASB的体积就达2万多立方米!
由此可见,大家之间信息多么不灵通。
这也是我参加这个“俱乐部”的原因。
我不知道“比例”!
我们设计了15万立方米左右的深度厌氧反应器,达到设计目标的有60%~70%吧!
主要原因:
厂里没有那么多的水。
所以,我们最近的合同都有:
“……达到设计水量,或把厂方输送到污水处理厂的水处理完,即为完成合同,……”。
正常使用率在80%左右吧,有个别的厂已停产。
产生颗粒污泥可能不是工程目标吧?
当然大部分长期正常运行的、高效率的UASB都有颗粒污泥。
我们一般也要求管理和操作人员,每周分析污泥的“品相”一次。
7.我做过的几个UASB设计负荷都在10公斤左右,和书上说的国外的30公斤相去甚远呀
答:
你呀!
你不是害我吗!
我在前面说了那么多的话,貌似个专家。
这样,不删了,给需要的人看看。
10公斤左右是很好的,你是专家。
实际运行在多少公斤?
能不能给大家举个实例,让大家分享?
谢谢了!
哪书上讲:
国外30公斤?
我的印象是:
有高有低
8.是吗?
我对UASB十分感兴趣,是否可以寄一点资料让我们拜读一下,另外我想问一下高浓度有机制药废水中含高浓度硫酸根离子是否对UASB工艺又影响多搞的浓度又影响,
答:
看到上面的问题,知道你是专家。
我过去对我的学生说过:
大家的问题是对于UASB知道太多。
知道多了有害,正如你自己的判断,国内UASB做得不太好,你看他们的文章(东抄西抄,甚至胡编乱造,为了职称、学位,为了广告)有什么利呢?
走自己的路,你设计的负荷在10公斤,如果能长期稳定地运行,你应该自己写书,请和大家分享,中国是个大市场,不要怕别人也会UASB。
制药废水你做过实验了吗?
水质?
小试结果怎样?
硫酸根的浓度多少?
估计你是问:
硫酸根浓度多少时影响UASB吧?
这个问题是个难题,我们在解,但还不敢说:
“没有问题了”。
我可以肯定地说:
硫酸根的影响有时是很大的,大到导致厌氧UASB失败。
9.公司的处理设施即将运行,UASB池厌氧菌也准备购置和培养,请问培养这一段时间应该注意什么问题,污水浓度控制多少适宜
答:
我是个“间接上网”者,有个“二传手”。
不知是“二传手”的问题,还是你太急了,看不清这个问题。
哈工大的一位博士问过我这个问题,记的我当时的回答:
相对待刚刚出生婴儿一样对待你的UASB,这是大家应该注意的。
你是专家,UASB的文章你可能看过成百上千篇,细节尽知。
如果硬逼我讲点什么,就抛砖引玉:
你先做小试,从小试获得可能出现的问题,并进行解决之。
如果在工业规模,时间又很紧的情况,压力就大了。
根据我们的经验,浓度控制是调试阶段的“表相”,不是内核。
控制负荷在你污泥能承受的负荷之下。
我用普通厌氧(严格上讲应该是水解)后面加好氧池处理印染废水。
因为废水呈碱性,所以要用酸中和。
但我用钛厂的废硫酸后,厌氧出现跑泥现象,而相同条件下用另外的酸却不跑泥(但不知另外的酸为什么厂的废酸,因为商业原因,原来的供酸者不提供)。
经化验废硫酸中钛含量4.1g/l,铁含量1g/l。
是不是钛对厌氧菌产生毒害作用?
另外的一个问题,这种情况下用什么样的废酸能避免对厌氧的影响。
”
不管怎样,这个问题我的看法如下:
1、极可能是加废硫酸造成的跑泥,分析原因如下:
(1)在有硫酸根存在的情况下,由于硫酸根的化学活泼性比CHO中的C高,厌氧微生物首先选择硫酸根为电子的受体,硫酸根接受电子后生成硫化氢、硫氢酸根、硫离子,也可能生成少量的元素硫。
而硫化氢、硫氢酸根是对厌氧微生物有毒的,杀死或抑制了厌氧微生物生长。
使厌氧污泥(微生物)的物理性质发生变化,不再容易沉淀。
(2)也可能由于硫化氢、二氧化碳气体的存在,污泥上附着有极小的微气泡,使污泥漂浮。
(3)也可能是突然加入硫酸,微生物还没有驯化好,使其物理性质发生变化,而不易沉淀了。
2、加硫酸的好处
便宜!
可以在水解区去除更多的COD。
3、加什么酸好
有机酸(如乙酸等)最好,次之盐酸!
注意盐酸中的氯离子也是一种有毒(对厌氧微生物)物质,不能浓度太高。
4、不加酸更好
分析一下,印染废水PH高的原因,采用生物调理的方法就更好。
二、能产生多少沼气废水中的COD在厌氧微生物的作用下,生成气体从水中逸出、生成固体(微生物体)沉下来、生成不是污染的水等,好氧也是如此,物理化学法也是如此。
厌氧的特点之一,COD用于生成微生物量的比例很低,用于生成沼气