UASB反应器的设计计算

第二章 啤酒废水处理构筑物设计与计算 第一节 格栅的设计计算 一 、 设计说明 格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另 外 可减轻后续构筑物的处理负荷。 二、设计参数 取中格栅；栅条间隙 d=10 栅前水深 h=栅前渠道超高 栅流速 v=s； 安装倾角 =45；设计流量 Q=5000m3/d=s 三 、 设计计算 H1 0002 . 1 格 栅 设 计 计 算 草 图（一） 栅条间隙数 (n) m a x s i = ( n=21条 式中： Q 计流量， m3/s 栅倾角，取 450 b 条间隙， 取 h 前水深，取 v 栅流速，取 s； （二）栅槽总宽度 (B) 设计采用宽 10 0 水面为圆形的矩形栅条 ,即 s=S (b n =(2121 =m 式中： S 条宽度，取 n 栅 间隙数， b 条间隙， 取 三）进水渠道渐宽部分长度 (设进水渠道内流速为 s,则进水渠道宽 渐宽部分展开角10 则 12 =( 2 中： m 出水渠道连接处的渐窄部位的长度， m B 槽总宽度， m 水渠道宽度， m 1水渠展开角，度 （四）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（ = =五）过栅水头损失（ 取 k=3, =条断面为半圆形的矩形 )， v=s （ S b）4/3 V2 2 g =( 2 m h1=k 3 m 式中： m m k 数，水头损失增大倍数 状系数，与断面形状有关 S 栅条宽度， m 条间隙， m v 栅流速， m/s 栅倾角，度 （六）栅槽总高度 (H) 取栅前渠道超高 前槽高 H1=h+总高度 H=h+h1+m （七）栅槽总长度 (L) L=l1+45=m 式中： H1=h 八）每日栅渣量 (W) 取 03 W= 12864001000 =86400 1000 = /d (采用机械清渣 ) 式中： Q 计流量， m3/s 渣量 (03，取 格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值 2 第二节 调节沉淀池的设计计算 一 、 设计说明 啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进 行调节，由于啤酒废水中悬浮物 (度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。 二 、 设计参数 水力停留时间 T=6h; 设计流量 Q=5000m3/d=208m3/h=s, 采用机械刮泥除渣。 表 调节沉淀池进出水水质指标 水质指标 S 进水水质 (mg/l) 2000 1010 350 去除率（ %） 7 7 50 出水水质 (mg/l) 1860 75 三 、 设计计算 调节沉淀池的设计计算草图见下图 图 2 . 2 调 节 沉 淀 池 设 计 计 算 草 图24000进水55002500010008000500（一） 池子尺寸 池子有效容积为： V=086= 1248取池子总高度 H=中超高 效水深 h=2m 则池面积 A=V/h=1248/2=624长取 L=35m,池宽取 B=20m 则池子总尺寸为 L B H=35 20 二） 理论上每日 的污泥量 W=Q*(1000(式中 ： Q 计流量， m3/d 水悬浮物浓度， 水悬浮物浓度， 泥含水率， % W=5000*(350(1000*1000(=d （三）污泥斗尺寸 取斗底尺寸为 500 500，污泥斗倾角取 60 则 污泥斗的高度为： 0 =泥斗的容积 13 =13 202+200. 5+= 总 用机械泵吸泥 （四）进水布置 进水起端两侧设进水堰，堰长为池长 2/3 第三节 应器的设计计算 一 、 设计说明 上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。 它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。 设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。 二 、 设计参数 （一）参数选取 设计参数选取如下： 容积负荷（ d)； 污泥产率 产气率 二）设计水质 表 应器进出水水质指标 水质指标 S 进水水质 (mg/l) 1860 75 去除率（ %） 75 90 87 出水水质 (mg/l) 465 三）设计水量 Q 5000m3/d=208m3/h=m3/s 三、设计计算 （一）反应器容积计算 V 有效 0 式中： Q 计流量， m3/s 水 mg/l d) V 有效 5000 1550 水均匀，处理效果好 取水力负荷 q 0.8h) 则 A= 208/60m2 h=1550/260=用 4座相同的 则 A 260/4= 65 = 14 = (4 65/际表面水力负荷为 208/(4 =故取 =s 由斯托克斯工式可得气体上升速度为： 21()18 gg dr -=（ （ 10 （ 18 =s =h 2=h 则： = ,故满足 设计 要求。 （四） 出水系统设计 采用锯齿形出水槽，槽宽 高 五） 排泥系统设计 产泥量为： 1860500010 97.5 d 每日产泥量 d，则每个 d,可用 150天排泥一次。 （六） 理论上每日的污泥量 W=Q*(1000(式中 ： Q 计流量， m3/d 水悬浮物浓度， 水悬浮物浓度， 泥含水率， % W=5000*(1000*1000(=d （七） 产气量计算 每日产气量： 1860500010 d 应器的设计计算 一、设计说明 经 要达到排放标准 ,必须进一步处理 ,即采用好氧处理。 构简单，运行控制灵活，本设计采用 6 个 应池，每个池子的运行周期为 6h 二、设计参数 （一）参数选取 (1)污泥负荷率 d) (2)污泥浓度和 泥浓度采用 3000 , 100 (3)反应周期 =6h,反应器一天内周期数 n=24/6=4 (4)周期内时间分配 反应池数 :N=6 进水时间： T/N=6/6=1h 反应时间： 沉时间： 水时间： 5)周期进水量 45000 6)/(24 6)=s （二）设计水量水质 设计水量为： Q=5000m3/d=208m3/h=s 设计水质见下表 表 应器进出水水质指 水质指标 S P 进水水质(mg/l) 465 0 6 去除率（ %） 95 95 65 出水水质(mg/l) 三、设计计算 （一）反应池有效容积 0式中： n 应器一天内周期数 期进水量 ,m3/s 水 量 ,mg/l X 泥浓度 , 泥负荷率 (4 (3000 =401.3 二）反应池最小水量 193三）反应池中污泥体积 06=1003000 06=x,合格 （四）校核周期进水量 周期进水量应满足下式： 1- 106) V =(1- 1003000 /10 6) 故符合设计要求 （五）确定单座反应池的尺寸 高 = =2： 1 则 池宽为： 长为： 13m. 193/(13)= 13) =2=见， 低水位与污泥位之间的距离为 于 （六）鼓风曝气系统 (1)确定需氧量 公式： O2=a Q(中： 生物对有机污染物氧化分解 过程的需氧率， 水设计流量， m3/d 水 mg/l 水 mg/l 生物通过内源代谢的自身氧化 过程的需氧率， v 位曝气池容积内的挥发性悬浮 固体（ 量 ,kg/ 取 水 ； Xv=fX =000=2250 =m 3； V=61V=6 代入数据可得： 5000( 1000+2/d 供氧速率 为 ： R= 4 =4=2/h (2)供 气 量的计算 采用 曝气器，曝气口安装在距池底 处，淹没深度为 算温度取 25。 该曝气器的性能参数为： %， 服务面积 1 供氧能力 20h 个； 查表知氧在水中饱和容解度为： 0)=， 5)= 扩散器出口处绝对压力 为： P+0 3H =0 5+0 3=0 5气离开反应池时氧的百分比为： 2 1 (1 )7 9 2 1 (1 )-= +- = 2 1 (1 0 )7 9 2 1 (1 0 )-+-=反应池中容解氧的饱和度为： 5)= 5) (105)+2) =(105/105+2) = 0)= 0) (105)+2) =105)+2) = 取 = =2, =1,20时，脱氧清水的充氧量为： 0)/a(5) 5=( 43.8 2/h 供气量为： =1826m3/h =3)布气系统的计算 反应池的平面面积为： 6=507个扩散器的服务面积取 需 507/99个。 取 299 个扩散器，每个池子需 50个。 布气系统设计如下图 图 2 . 5 S B R 反 应 气 布 气 系 统 设 计 草 图(4)空气管路系统计算 按 平面图，布置空气管道，在相邻的两个 的隔墙上设一根干管，共五根干管，在每根干管上设 5对配气竖管，共 10条配气竖管。 则每根配气竖管的供气量为： 31826 3 6 5 . 2 /5 设计每个 0个空气扩散器 则每个空气扩散器的配气量为： 31826 3 6 . 5 2 /50 择一条从鼓风机房开始的最远最长管路作为计算管路，在空气流量变化处设计算节点。 空气管道内的空气流速的选定为： 干支管为 10 15m/s； 通向空气扩散器的竖管 、 小支管为 4 5m/s； 空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应的流确定。 空气管路的局部阻力损失，根据配件类型按下式 中： 0道的当量长度， m D 径， m K 度换算系数，按管件类型不同确定 折算成当量长度损失0l，并计算出管道的计算长度0m), 空气管路的沿程阻力损失，根据空气管的管径 D(空气量 m3/算温度 和曝气池水深，得空气管道系统的总压力损失为： 12() 气扩散器的压力损失为 总压力损失为： 安全起，设计取值为 空压机所需压力 p=(0 3+0 3 =56 此条件可选择罗茨 鼓风机 转速 1170r/套电机功率为 75七）理论上每日的污泥量 W=Q*(1000(式中 ： Q 计流量， m3/d 水悬浮物浓度， 水悬浮物浓度， 泥含水率， % W=5000*(1000*1000(=d （八）污泥 产量计算 选取 a=0.6,b=污泥产量为： x=5000( =129d 第三章 污泥部分各处理构筑物设计与计算 第一节 重力浓缩池的设计计算 一、设计说明 为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。 本设计采用间歇式重力浓缩池，运行 时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。 二、设计参数 （一）设计泥量 啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分： (1)调节池， d,含水率 97%； (2)应器， d,含水率 98%； (3)应器， d,含水率 98%； 总污泥量为： Q= m3/d 平均含水率为： 97%（ +98%（ +98%（ =（二）参数选取 固体负荷（固体通量） 0 35kg/ M=30 kg/ 浓缩时间取 T=24h； 设计污泥量 Q=71m3/d； 浓缩后污泥含水率为 96%； 浓缩后污泥体积： （ （ 100 71=d 三、设计计算 （一） 池子边长 根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足： A 式中： m3/d ； kg/d； kg/ 入流固体浓度（ C）的计算如下： 1 2 31 2 3W W Q Q + 1W=1Q1000(1 =876kg/d 3W=3Q1000(1 =d 4W=4Q1000(1 =74kg/d 那么， W+2W+3W=d=h C=1=24.1 kg/缩后污泥浓度 为： 1C=缩池的横断面积为： A=71 0=计三座正方形浓缩池，则每座边长为 B= B=实际面积 A=二）池子高度 停留时间，取 4h 则有效高度2h=2h=高，取1h=冲区高，取3h=壁高1H=1h+2h+3h=三）污泥斗 污泥斗下锥体边长取 度取 7m. （四）总高度 H=计计算草图见下图 250070005 0 0图 3 . 1 污 泥 浓 缩 池 设 计 计 算 草 图第二节 机械脱水间的设计计算 一、设计说明 污泥经浓缩后，尚有 96%的含水率，体 积仍很大，为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。 拟采用带式压滤机使污泥脱水，它有如下脱水特点： (1)滤带能够回转，脱水效率高 (2)噪声小，能源节省 (3)附属设备少，维修方便，但必须正确使用有机高分子 混凝剂，形成大而强度高的絮凝。 带式过滤脱水工艺流程见下图 稀释水计量泵给水 混凝剂制备罐污泥滤料泵污泥贮泥池空压机高压冲洗水带式压滤 机图 3 . 2 带 式 压 滤 脱 水 工 艺 流 程 图二、设计参数 设计泥量 Q=42.6 m3/d；含水率为 96%。 三、设计计算 据设计泥量带式压滤机采用 ，带宽 1m，主机功率 理后的污泥含水率为 75 80%，处理能力为 7 8 m3/h,按每天工作 8 小时设计。 外形尺寸：长 宽 高 =4500 2000 1800 第三节 污水提升泵房的设计与计算 一、设计说明 污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动，它由机器间、集水池、格栅、辅助间等组成，机器间内设置水泵机组和有关的附属设备，格栅和吸水管安装在集水池内，集水池还可以在一定程度上调节来水的不均匀性，以便水泵较均匀工作，格栅的作用是阻拦水中粗大的固体杂质，以防止杂物阻塞和损坏水泵，辅助间一 般包括贮藏室，修理间，休息室和厕所等。 二、设计计算 （一）设计流量