UASB设计计算

1、、设计参数(1)污泥参数设计温度T=25C容积负荷NV=污泥为颗粒状 污泥产率kgCOD, 产气率kgCOD（2）设计水量 Q=2800rmd=h= m3/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=QS0/NVV反应器的有效容积（m3）S0进水有机物浓度（kgCOD/L）V=3400X =1494rn取有效容积系数为 ,

2、 则实际体积为 1868m3 （2） 主要构造尺寸的确定UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷qi二（m d）反应器表面积A=Q/q1=反应器高度H=V/A=1868/=取 H=8m采用 4 座相同的UASB反应器，则每个单池面积 A1为:A1=A/4=4=取 D=9m则实际横截面积A2=4= m2qih,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

3、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Q1=4=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/ 时,每个进水口的负荷须大于 2m2则 布水孔个数 n 必须满足n D2/4/n>2即 nvn D/8二 X 9X9-8=32取n=30个则每个进水口负荷a= nD/4/n二 X 9X 9 -4-30=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 =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

4、处设一实圆环，其 上布 5 个孔口,则圆环的直径计算如下：* （） /4=S1/2 中圈 10 个孔口设计服务面积： S2=10 X =折合为服务圆的直径为：则中间圆环的直径计算如下：X-d22） /4=S 2/2则 d2= 外圈 15 个孔口设计服务面积： S3=15 X=折合为服务圆的直径为则中间圆环的直径计算如下：X (92 d32)/4=S 3/2则 d3=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

5、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 <h；三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用;沉淀区四壁倾斜角度应在 45° 60°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;进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速W 2m/h;总沉淀水深应A;水力停留时间介于2h;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=50°沉淀区面积：b1A= *D2/4

6、b2=b1表面水力负荷q=Q/A# (4 X =< m3/符合要求 回流缝设计h2 的取值范围为 ,h1 一般取依据图 2 中几何关系，则b1=h3/tan 0取 h1=h2=h3=b1下三角集气罩底水平宽度,B下三角集气罩斜面的水平夹角h3下三角集气罩的垂直高度，mb1=tan50=b2=b2b1=92 =下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速V1,可用下式计算：V1=Q1/S1=4Q1/Q反应器中废水流量（rm/s ）S下三角形集气罩回流缝面积（m2)符合要求上下三角形集气罩之间回流缝流速V2 的计算：V2=Q1/S2S上三角形集气罩回流缝面积（m2)C1上三角形集气罩回流缝

7、的宽度,CE> 取 CE=CF上三角形集气罩底宽，取CF=EH=CE *sin50=* sin50=EQ=CF+2EH=+2*sin50=S=(CF+EQ).CE=< + X =V2=4/=hV2<V1<h , 不符合要求确定上下集气罩相对位置及尺寸BC=CE/cos50=cos50=HG=(CFb2)/2=EG=EH+HG=AE=EG/sin40=sin40=BE=CE *tan50=AB=AEBE=DI=CD *sin50=AB *sin50=* sin50=h4=AD+DI=BC+DI=h5=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

8、 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V.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：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，沼气密度二L ;水的密度3=m ;d=水的运动粘滞系数V=

9、x 10-4m1/s ;取气泡直径根据斯托克斯（Stokes ）公式可得气体上升速度Vb为Vb气泡上升速度（cm/s）g重力加速度（cm/s2）B碰撞系数，取a 废水的动力粘度系数，g/卩=vB水流速度 ,Va=V2=h校核：四、 排泥系统设计每日产泥量为 X=3735xxx 3400X 103=1079 kg MLSS/d则 每个UASB每日产泥量为W=1097/4也 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=3726xxx 3400x10-3 =5397 m3/d= m3/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

10、取低值，本设计取38%储气柜的压力一般为23KPa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° C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/ ；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，可取为所以QH=*1 *(25 15) *=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 KJ/L每小时的甲烷总热量为：（5397-24）xx 103=x 1

11、06 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，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：NaCO NaHCONaOh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 UA

12、SB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

13、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，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/(m d)。阶段2:即当反应器负荷上升至25KgCOD/(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 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