uasb设计计算实例)

1、UASBS计计算一、设计参数(1) 污泥参数设计温度T=25C容积负荷N/=8.5kgCOD/(mLd)污泥为颗粒状污泥产率 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

2、的有效容积(m)So进水有机物浓度(kgCOD/L)V=3400X 3.735 - 8.5=1494mf3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=0.6m3/ (m d)反应器表面积 A=Q/q仁 141.67/0.6=236.12m 2反应器高度H=V/A=1868/236.12=7.9m取H=8m采用4座相同的UASBZ应器，则每个单池面积 A1为:A仁 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

3、=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 进水必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； 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； 易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清除。本设计采用圆形布水器，每个 UAS阪应器设30个布水点。(2) 设计参数每个池子的流量3Q1=141.67/4=35.42m3/h(3) 设计计算查有关数据，对颗粒污泥来说，容积负荷大于4m3/(m2.h) 时，每个进水口的负荷须大于 2m2则布水孔个数

4、n必须满足n L/4/n2即 nn D/8=3.14 X 9X 9-8=32取 n=30个贝S每个进水口负荷a= n D/4/n=3.14 X9X 9 -4-230=2.12m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 内圈5个孔口设计服务面积：S1=5 X 2.12=10.6m2折合为服务圆的直径为:3 67|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=Si/2 中圈10个孔口设计 服务面积：S2=10 x 2.12=21.2m2折合

5、为服务圆的直径为:1x(10.6+21.2)3.14=6.36m则中间圆环的直径计算如下：2 23.14 x (6.36 d2)/4二S2/2贝卩 d 2=5.2m 外圈15个孔口设计服务面积：S3=15 x 2.12=31.8m24($ +爲+禺4x(1064-21 24-31 8)折合为服务圆的直径为3.14则中间圆环的直径计算如下：3.14 x (92 d32)/4=S 3/2贝卩 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

6、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：沉淀区的表面水力负荷 0.8m/h；三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用 0.51.0m;沉淀区四壁倾斜角度应在4560之间，使污泥不积聚，尽快 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 20mm以上;以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。(2) 设计计算本设计采用无导流板的三相分离器 沉淀区的设计沉淀器(集气罩)斜壁倾

7、角 0 =502 2沉淀区面积：A=3.14 *D /4=63.6m表面水力负荷q=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 *sin 50=1.0* si n50=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/hMV12.0m/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/cos5

8、0=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=A BE=0.78mDI二CD *si n50=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

9、上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：AD _ BC叫 AB ABOr要使气泡分离后 不进入沉淀区的必要条件是：叫 AB AB）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 10-4mVs ;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V

10、b为卩= 18Vb气泡上升速度（cm/s）g重力加速度（cm/s2）（3碰撞系数，取0.95卩一废水的动力粘度系数，g/（cm.s）卩=v 3=0,616c 初/ s = 21.96m/A_ 0.95x9 8xl02 Xi997.0449-112xl0 x0 01313x0.0089x0 95水流速度，Va=V2=1.67m/h校核:校核:_ 21.961TT67v_ AB故设计繭足要求.BCAB1.5560.7S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 kg MLSS/d则每个UASB每日产泥量为W=1097/4=269.75 k

11、k 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 0.5x3400x 103 =5397 m3/d=224.9 m 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2 3KPa不宜太大。六、加热系统设进水温度为15 C,反应器的设计温度为25 G那么所需要的热量：Q= dF. y 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

12、内的温度， CT废水加热前的温度， Cn 热效率，可取为0.85所以QH=4.2*1*(25 15)*141.67/0.85=7000KJ/h每天沼气的产量为5397 m3,其主要成分是甲烷，沼气的平均热 值为 22.7 KJ/L每小时的甲烷总热量为：(5397- 24)X 22.7 X 103=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，

13、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： NaCO NaHCO NaOH以及 Ga(OH)。在UASB反应器中安装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UAS皈应器中 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

14、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

15、 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/m3（按反应器总有效容积计算）为宜，至少不低于 5 kgVSS/用，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，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 2Kg COD/（m d）。阶段2:即当反应器负荷上升至25Kg COD/(m d)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/(nV d)左右是反应器中以颗粒 污泥或絮状污