厌氧塔设计计算书

1、1.厌氧塔的设计计算 1.1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 v =5.0kgCOD /( m 3 / d )进出水 COtM度 Co = 2000 (mg / L) , E=0.70V=QC0E =3000 -20 u0.70 =8400 m3 ,取为 8400m3 Nv5.0式中Q设计处理流量 m3 /d3Co进出水 CODM度kgCOD/mE去除率N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V84002横截面积：S = = 495 (m )h 17 .0S 4952单池面积：Sj= =16

2、5 (m ) n 32) 单池从布水均匀性和经济性考虑，高、直径比在 1.2: 1以下较合适。设直径 D =15 m，则高 h = D * 1.2 =15 * 1.2m =18，设计中取 h =18 m单池截面积：S； = 3.14 * (2)2 h = 3.14 7.52 = 176 .6(m2)2设计反应器总高 H =18 m，其中超高1.0 m单池总容积： V =Sj' H'=176.6(18.0 1.0) =3000 (m3)单个反应器实际尺寸：DXH =4 15mX18m反应器总池面积：S = S； n = 176.6 3 = 529.8(m2)3 一反应器总谷积：V

3、 =V'i n = 30003 =9000 (m )(3) 水力停留时间(HR!)及水力负荷(Vr ) N vV 9000 Mrt =24 =72 hQ 3000Q300032Vr = = =0.24m /(m .h)S 24 176.6 3根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷Vr = 0.1 _0.9m3/(m2.h)故符合要求。1.7.2三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 < 0.7m3 /(m 2.h)沉淀室底部进水口表面负荷一般小于 2.0 m3/(m2.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

4、离单元，则每池设置7个三项分离器。二项分离器长度：l =b =16(m)l 18 每个单兀宽度：b = =2.57(m)77沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即288 m 2Qi 1 14 .583232沉淀区表面负何率：=0.39m /( m .h) <1.02.0m /( m .h)S 288(2) 回流缝设计设上下三角形集气罩斜面水平夹角口为55° ,取h3 =1.4mh31.4b =0.98 (m).tan 上 tan 55b2 =b -2加 =3.0 2 0.98 =1 .04 (m)式中：b 一单元三项分离器宽度，m加一下三角形集气罩底的宽度，m;b2 相邻两个下

5、三角形集气罩之间的水平距离(即污泥回流缝之一)，m;h 3 一下三角形集气罩的垂直高度，m；设上下三角形集气罩斜面水平夹角依为55° ,取h3 =1.4mh31.4b1 = = =0.98(m).tan ： tan 55b2 =b_2b1 =3.0 _2 0.98 =1.04 (m)式中：b 一单元三项分离器宽度，m;bi 一下三角形集气罩底的宽度，m;b图4三相分离器计算草图b2 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),m;h 3 一下三角形集气罩的垂直高度，m；下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速'2ai = nb2l = 7 1 .0416 =

6、116 .48(m )Qi 114 .58 v1 =0.98(m/h)a1116 .48式中：V1 一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; 2a1 一下三角形集气罩回流缝总面积，m;'l 一反应器的宽度，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 <2m/h,上三 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b3 =CD =0.3m2a? =2nb3l =2 7 0.3 16 =67.2(m )Qi 114 .58 v2 = = = 1 .7 (m / h)a267.2式中：

7、V2一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，m/h; 2a2 一上三角形集气罩回流缝总面积，m;b3 上三角形集气罩回流缝的宽度，m假设a2为控制断面Amin , 一般其面积不低于反应器面积的20% V2就是V max ,同时要满足：V1 : v2 (vmax ) ： 2.0 m / h(3)气、液分离设计由上图1知：CE =CD sin 55 ' = 0.3 sin 55 ' = 0.24 ( m)CE 0.24CB = = = 0.42 ( m)sin 35 sin 35设 AB =0.5 m 则b2.1.04.h4 = (AB cos 55

8、) tan 55 =(0.5 cos 55 ) tan 55 = 1 .15 (m)22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：ADBCVbA或V AB AB aQi687 .5/6沿 AB方向水流速度:v a = 3.72 (m / h )CE B 2 N 0.24 162 7式中：b一三项分离器长度，mN一每池三项分离器数量；气泡上升速度：Vb =一兰(；_：3) d218式中：d 一气泡直径，cm3Pi 敝体笞度，g/cm ;3Pg 沼气笞度，g/cm ；P 一碰撞系数，取0.95 ;H 废水动力黏滞系数，g

9、/(cm.s)；2v 敝体的您动黏沛系数，cm;设气泡直径 d =0.01cm，设水温 30 C,巳=1.03g/cm3 , Pg = 1.1 3 x 10g / cm2 .v = 0.010 cm / s ,P =0.95 ； P =0.0101 X1 .03 = 0.0104 g/(cm.s)由于废水动力黏滞系数值比净水的大，取 0.02 g /(cm .s)0.9 5 98132则：Vb(1.031.13 10一)0.0 1 =0.2 66(cm /s) = 9.58(m / h)BC 0.4 2=0.84AB 0.5Vb 9.58=2 .58Va 3.72Vb BC >可以脱去d

10、Va AB> 0.01 cm的气泡(4)三项分离器与UASB高度设计三相分离区总高度： h =h2 h3 , h4 h5式中：h2 一集气罩以上的覆盖水深，取 0.5m；h31 .4AF = = =1.71(m).sin 55sin 551 8 0.0 2DF =AF - BD - AB =1.71 _ 0.5 0.52 = 0.69 (m).h5 =DF sin 55 =0.69 sin 55 = 0.56 (m)则:h =0.5 1 .41 .15 _0.56 =2.49 (m)UASB总高度 H=7.5m,沉淀区高 2.5m,污泥床高 2.0m,悬浮区高 2.5m,超高0.5m。

11、1.7.3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Nv4kgCOD /(m3.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 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勺总水管，16根d=50mm勺支水管。支管分别位于总水管两侧，同侧每根只管之间的中心距为 2.0m,配水孔 径取8 =15mm孔距2.0m,每根水管有3个配水孔，每个孔的服务面积 2.0 x 1.67 = 3.34( m2) 孔口向下。(2) 布水孔孔径的计算：流速u= 4.05(m /

12、 s)4Qi4 687 .5/67 =2 3600 二D36003.14 0.1布水孔3乂16 =48个，出水流速为u=2.1m/s,则孔径为:=10 .03 (mm )取 15mm114 .58 d、36。3.14482.1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UASBS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200300mm本工程设计采用布水管离UASB底部200mm处。布水管设置在距UASE应器底部200 mm处。 1.7.4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

13、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应器中污泥总量：G =V Css =981820 =196360 (kg / d ) =196 .36 (t / d )厌氧生物处理 污泥产量取7 = 0.08 kgM LVSS /kgC OD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IkgCO"生0.050.10kgVSS计算，本工程取 =0.08 kgV SS / kgC O D流量 Q =687 .5m3 / h，进水 CODM 度 C 0 = 5600 (mg /l ) =5.6(kg

14、 / m3) , CODfe除率E =85%，贝U1) UASB反应器的总产泥量. ：x= ；，'aQ C0 E =0.08687 .5 245.6 0.85 =6283 .2(kgMLVSS / d)2) 不同试验规模下 MLVSS是不同的,因为规模越大，被处理的废水含无机杂质越多，M LSS因此取徐淡 =0.8,则MLSS 6283 .2 忌= 7854 (kgMLSS /d)0.8 x 7854单池广泥.：Xi = 1309 (kgMLSS / d )663) 污泥含水率98%当污泥含水率95%寸，取Ps =1000 (kg /m3)则污泥产量： Ws =7854 = 392.7

15、(m3/d)1000(1 -98 %)单池排泥量： Wsi龄2、= 65 .45(m3 / d ) 64) 污泥龄G 196360 d =一 = = 25.0(d)；x 7854 1.7.5排泥系统的设计在距UASB应器底部100cm和200cm高处个设置两个排泥口，共4个排泥口。排泥时由污泥泵从排泥管强排。反应器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入集泥井中，排泥管选钢管DN150mm由计算所得污泥量选择污泥泵，型号为：WQK25174污泥泵，主要性能：流量：Q=25h ;扬程：H=17m电机功率：P=4K地 数量：3台；用2台泵同时给两组反应器排泥，设每天排泥一次1.7.6出水系统设计计算出

16、水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出，出水是否均匀对处理效果有很大的影响且形式与三向分离器及沉淀区设计有关。(1) 出水槽设计对于每个反应池有 7个单元三项分离器，出水槽共有7条，槽宽0.2m(2) 单个反应器流量：Qi 114 .583qi = = = 0.032 (m / s)36003600(3) 设出水槽槽口附近水流速度为0.3 m / sqi 0.032则槽口附近水深 =一7 = 0.0762 (m)取槽口附近槽深为0.20m,出水槽坡度为0.01 ,出水槽尺寸：10 m k 0.2 m X 0.2 m , 出水槽数量为7座。(4) 溢流堰设计出水溢流堰共有17条(7x

17、2 )，每条长10m。设计90°三角堰，堰高50mm , 堰口宽100 mm，则堰口水面宽 50 mm 。每个UASE应器处理水量 31.8 L / s，查得溢流负荷为1 2L /(m.s)设计溢流负荷为f =1.8L/(m.s),则溢流堰上水面总长为：qi 31 .8L = = = 17 .67 (m)f 1 .8三角堰数：n = L = 17.67业=353个，取 354个 b 50 10 -354每条&流堰二角堰数： =35 .4个，取为36个10一个溢流堰上共有 36个100mm勺堰口堰上水头校核qi 17.6710*每个堰处流率：q4.99 10 (m /s)n35

18、4按90°三角堰计算公式：q =1.43h_5则堰上水头:h =( q )0.4 =(*99 10 )0.4 = 0.0164 (m)1 .431 .431.7.7出水渠设计计算UASB反应器沿长边设一条矩形出水渠，7条出水槽的出水流至此出水渠，设出水渠宽0.3m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.2m/s 。3qi 17.6710 -渠口附近水深：=0.295 (m)u a 0.3 0.2以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.2 + 0.295 = 0.495 & 0.5(m)出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为：16.6 ( m)出水渠长为：16.6+0.1=

19、16.7 ( m)出水渠尺寸：16.6m 0.50 m 0.30 m向渠口坡度为：0.0011.7.8 UASB排水管设计Q=17.67L/s,选用D=200 mm的钢管排水，充满度为0.6 ,设计坡度为0.001 ,管内水流速度为v=0.14m/s1.7.9沼气收集系统设计计算(1)沼气产量计算1)沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取=0.4m 3 / kgCOD10总产气量： G =9C0E = 0.4 165005.6 0.85 = 31416 (m3 / d)贝U单个UASE应器产气量：Gj= G = 竺也 =5236 (m3/d)6652362)集气管：每个集气罩的沼气用一根集气管收

20、集，单个池子共有13根集气管，每根集气管内最大流量=4.66X10 ( m 3 / s)24360013根据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mn设计中取100mm结构图5如下: 3 )沼气主管：每池13根集气管，选通到一根单池主管然后再汇入两池沼气主管,采用钢管，单池沼气主管道坡度为0.5%。则单池沼气主管内最大气流量：qi = 一 =0.061 (m3/s), 243600D =150 mm0.0612充洒度设计值为 0.8。则流速： v=2=1.08(m/s)3.140.150.8314160.18242取D= 500mm;充满度0.6; 流速v= v=1.5m / s4)管内最大

21、气流量:q =°'宣° =0.182 (m3 / s)24 3600213图5集气管结构示意图1.7.10 水封罐设计水封罐主要是用来控制三项分离器的集气室中气、液两相界面高度的，因为当液面太高或波动时浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有隔绝和排除冷凝水作用，每一反应器配一水封罐。水封高度取H=h H 0式中H 0 -反应器至储气罐的压头损失和储气罐的压头为保证安全取储气罐内压头，集气罩中出气气压最大 H 1取2mH 2O ,储气罐内的压强H 0 为 400mmH 2O，贝U H=2-0.4=1.6m取水封高度为 2.5m,直径为1500mm进水管、出气管各一根，D=200mm.进水管、放空管各一根，D=50mm并设液面计。气水分离器起到对沼气高燥的作用，选用巾500 mm k H 1800 mm钢制气水分离器 4个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。1.7.11