UASB设计计算实例.docx

1、UASB设计计算实例UASBS计计算、设计参数(1)污泥参数设计温度T=25C污泥产率 O.lkgMLSS/kgCOD,产气率 0.5m3/kgCOD （2）设计水量 Q=2800md=116.67m3/h=0.032 m 3/s。(3)水质指标表1 UASB反应器进出水水质指标水质指标COD（哑 / L）BOD（哑 / L）SS （哑 / L）进水水质37352340568设计去除率85%90%/设计出水水质560234568二、UASB反应器容积及主要工艺尺寸的确定(1)UASB反应器容积的确定本设计采用容积负荷法确立其容积 VV二QS/N VV反应器的有效容积(m3)So进水有机物浓度(

2、kgCOD/L)V=3400X 3.735 - 8.5=1494m取有效容积系数为0.8,则实际体积为1868m(2)主要构造尺寸的确定UAS取应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q1=0.6m7 (m d)反应器表面积A=Q/q1 = 141.67/0.6=236.12m 2H=8mA1=A/4=236.12/4=59.03m2取 D=9m则实际横截面积 A2=3.14D2/4=63.6 m 232实际表面水力负荷 qi二Q/4A=141.67/5 63.6=0.56 m / (m - d)q1 0.8m/h ，符合设计要求。二、UASB进水配水系统设计(1) 设计原则1进水必

3、须要反应器底部均匀分布，确保各单位面积进水量基 本相等，防止短路和表面负荷不均；2应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生的 沼气搅拌；3易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清除。每个池子的流量Q1=141.67/4=35.42m3/h(3)设计计算个进水口的负荷须大于 2m2取n=30个即 nvn D/8=3.14 X 9X 9-8=32则 每个进水口负荷 a= n D/4/n=3.14 X9X 9 -4-30=2.12卅可设3个圆环，最里面的圆环设5个孔口，中间设10个，最外围设15个，其草图见图1图1 UASB布水系统示意图1内圈5个孔口设计服务面积：S1=5 X 2.1

4、2=10.6m2折合为服务圆的直径为: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5个孔口，则圆环的直径计算如下:2 23.14* (3.67 -di ) /4二S1/22中圈10个孔口设计服务面积：S2=10 X 2.12=21.2m2折合为服务圆的直径为:则中间圆环的直径计算如下:2 23.14 X (6.36 d2) /4=S 2/2贝J d 2=5.2m3外圈15个孔口设计服务面积：S3=15 X 2.12=31.8m2折合为服务圆的直径为3.144(员十込+虽)_(4x(10.6+21.2+31 8) _q F r =心则中间圆环的直径计算如下：3.14 X (92

5、-d32)/4=S 3/2则 d 3=7.8m布水点距反应器池底120mm孔口径15cm三、三相分离器的设计(1)设计说明 UASB勺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足以下几点要求：沉淀区的表面水力负荷 0.8m/h；落入反应区内；沉淀区斜面高度约为 0.51.0m;进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速W 2m/h;总沉淀水深应1.0m;水力停留时间介于1.52h;分离气体的挡板与分离器壁重叠在 20mn以上;以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。(2) 设计计算本设计采

6、用无导流板的三相分离器图2 三相分离器设计计算草图沉淀区的设计表面水力负荷q二q/A=141.67- (4 X 63.6)=0.56m 3/(m 2.h)0.2m 取CE=1.0mCF上三角形集气罩底宽，取CF=6.0mEH=CE *si n50=1.0* sin50=0.766mEQ二CF+2EH=6.0+2*1.0*si n50=7.53mS2=3.14(CF+EQ).CE=3.14X (6.0+7.53) X 1.0=42.48m2V2=141.67/4/42.48=0.86m/hV2Vi2.0m/h , 不符合要求确定上下集气罩相对位置及尺寸BC二CE/cos50=1.0/cos50=

7、1.556mHG=(CR b2)/2=0.5mEG=EH+HG=1.266mAE=EG/si n40=1.266/si n40=1.97mBE=CE *ta n50=1.19mAB二A& BE=0.78mDI二CD *si n50二AB *sin50=0.778* sin50=0.596mh4二AD+DI二BC+DI=2.15mh5=1.0m气液分离设计由图2可知，欲达到气液分离的目的，上、下两组三角形集气罩 的斜边必须重叠，重叠的水平距离（AB的水平投影）越大，气体分 离效果越好，去除气泡的直径越小，对沉淀区固液分离效果的影响越 小，所以，重叠量的大小是决定气液分离效果好坏的关键。由反应区上

8、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，其水流状态比较复杂。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点的气泡以速度乂垂直上升，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则，则有:y, _AD_ BC要使气泡分离后 不进入沉淀区的必要条件是:在消化温度为25C，沼气密度=1.12g/L ;水的密度=997.0449kg/m3;水的运动粘滞系数v=0.0089 X 10-4m/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Vb气泡上升速度（cm/s）g重

9、力加速度（cm/s2）B碰撞系数，取0.95a 废水的动力粘度系数，g/（cm.s）18x0.0089x0.95水流速度，Va=V2=1.67m/h校核:校核； = =1345T 1.67a=1 = 199 丄 5 0.7S&务故役计齟嵌a四、排泥系统设计每日产泥量为3 X=3735X 0.85 X 0.1 X 3400X 10 =1079 kk MLSS/d则 每个UASB每日产泥量为W=1097/4=269.75 kg MLSS/d可用200mm勺排泥管，每天排泥一次。五、 产气量计算每日产气量 G=3726X 0.85X 0.5 X3400X 103 =5397 m3/d=224.9 m

10、 3/h储气柜容积一般按照日产气量的25%-40%设计，大型的消化系统 取高值，小型的取低值，本设计取38%储气柜的压力一般为23KPa不宜太大。设进水温度为15 C反应器的设计温度为25 C那么所需要的热量：0= dF. 丫 F.( T r T) . Q / nQ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);Q-废水的流量，m/hTr-反应器内的温度，。CT废水加热前的温度， Cn-热效率，可取为0.85*141.67/0.85=7000KJ/h每天沼气的产量为5397 m,其主要成分是甲烷，沼气的平均热值为 22.7 KJ/L每小时的

11、甲烷总热量为：(5397-24) X 22.7 X 10=5.1 X 106 KJ/h , 因此足够加热废水所需要的热量。七、加碱系统在厌氧生物处理中，产甲烷菌最佳节pH值是6.8-7.2 ,由于厌氧过程的复杂性，很难准确测定和控制反应器内真实的 pH值，这就要和靠碱度来维持和缓冲,一般碱度要 2000-5000mgCaC3O/L 时,就会导致其pH值下降，所以，反应器内碱度须保持在 1000mgCaG/L以上，因为为保证厌氧反应器内pH值在适当的范围内，必须向反应器 中直接加入致碱或致酸物质。间接调节pH值。主要致碱药品有：NaCONaHCO NaOh以及 Ga(OH)。在UASB反应器中安

12、装pH指示仪，并在加碱管路上设有计量装置, 将计量装置和pH指示仪用信号线连接起来，根据 UASB反应器中pH值的大小来调整加碱量，当UASB反应器中pH值过低时，打开加碱管 路上的开关，往UASB反应器中加碱，使pH值下降；反之，当UASB 反应器中pH值过高时，关闭加碱管路上的开关，停止加碱，使 pH值上升。八、 活性污泥的培养与驯化对于一个新建的UASB反应器来说，启动过程主要是用未驯化的 絮状污泥（如污水处理厂的消化污泥）对其进行接种，并经过一定时 间的启动调试运行，使反应器达到设计负荷并实现有机物的去除效 果，通常这一过程会伴随着污泥颗粒化的实现， 因此也称为污泥的颗 粒化。由于厌氧

13、生物，特别是甲烷菌增殖很慢，厌氧反应器的启动需 要很长的时间。但是，一旦启动完成，在停止运行后的再次启动可以 迅速完成。当没有现成的厌氧污泥或颗粒污泥时， 采用最多的是城市 污水处理厂的消化污泥。 除了消化污泥之外， 可用作接种的物料很多， 例如牛粪和各类粪肥、 下水道污泥等。 一些污水沟的污泥和沉淀物或 微生物的河泥也可以被用于接种， 甚至好氧活性污泥也可以作为接种 污泥，并同样能培养出颗粒污泥。 污泥的接种浓度以 6-8kgVSS/m（3 按反应器总有效容积计算）为宜，至少不低于 5 kgVSS/m,接种污泥的填充量应不超过反应器容积的60%从负荷角度考虑UASB勺初次启 动和颗粒化过程，

14、可分为三个阶段：阶段1:即启动的初始阶段，这一阶段是低负荷的阶段 （V 2KgCOD/（mi d）。阶段2:即当反应器负荷上升至25KgC0D/(md)的启动阶段。在这阶段污泥的洗出 量增大， 其中大多为细小的絮状污泥。 实际上， 这一阶段在反应器里对较重的污泥颗粒和分散的、 絮状的污泥进行选 择。使这一阶段的末期留下的污泥中开始产生颗粒状污泥或保留沉淀 性能良好的污泥。所以在5.0 Kg COD/(m3 - d)左右是反应器中以颗粒污泥或絮状污泥为主的一个重要的分界。阶段3:这一阶段是反应器负荷超过 5.0 Kg COD/(m3 - d)。在此时，絮状污泥变得迅速减少， 而颗粒污泥加速形成直到反应器内不再 有絮状污泥存在。当反应器负荷大于5.0 Kg COD/(m3 - d)，由于颗粒污泥的不断形成，反应器的大部分被颗粒污泥充满时其最大负荷可以超过 20 KgCOD/(m d)。当反应器运行在小于5.0 Kg COD/(m3 - d)，系统中虽然可能形成颗粒污泥， 但是，反应器的污泥性质是由占主导地位的絮 状污泥所确定。