新版UASB设计计算(实例)

UASB设计计算一、设计参数(1)污泥参数设计温度T=25℃容积负荷NV=8.5kgCOD/(m3.d)

污泥为颗粒状污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD,产气率0.5m3/kgCOD(2)设计水量Q=2800m3/d=116.67m3/h=0.032m3/s。(3)水质指标表1

UASB反响器进出水水质指标水质指标COD〔㎎∕L〕BOD〔㎎∕L〕SS〔㎎∕L〕进水水质37352340568设计去除率85%90%/设计出水水质560234568二、UASB反响器容积及主要工艺尺寸确实定(1)UASB反响器容积确实定本设计采用容积负荷法确立其容积V

V=QS0/NVV—反响器的有效容积(m3)S0—进水有机物浓度(kgCOD/L)V=3400×3.735÷8.5=1494m3取有效容积系数为0.8,那么实际体积为1868m3(2)主要构造尺寸确实定UASB反响器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q1=0.6m3/〔m2·d〕反响器外表积

A=Q/q1=141.67/0.6=236.12m2反响器高度

H=V/A=1868/236.12=7.9m

取H=8m采用4座相同的UASB反响器，那么每个单池面积A1为：A1=A/4=236.12/4=59.03m2取D=9m那么实际横截面积

A2=3.14D2/4=63.6m2实际外表水力负荷

q1=Q/4A2=141.67/563.6=0.56m3/〔m2·d〕q1〈0.8m/h，符合设计要求。二、UASB进水配水系统设计(1)设计原那么①进水必须要反响器底部均匀分布，确保各单位面积进水量根本相等，防止短路和外表负荷不均；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，如果发生堵塞易于去除。本设计采用圆形布水器，每个UASB反响器设30个布水点。(2)

设计参数每个池子的流量Q1=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那么

布水孔个数n必须满足πD2/4/n>2

即n<πD2/8=3.14×9×9÷8=32

取n=30个那么

每个进水口负荷

a=πD2/4/n=3.14×9×9÷4÷30=2.12m2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个孔口设计效劳面积：S1=5×2.12=10.6m2折合为效劳圆的直径为：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,那么圆环的直径计算如下：3.14*〔3.672-d12〕/4=S1/2②中圈10个孔口设计效劳面积：S2=10×2.12=21.2m2折合为效劳圆的直径为：那么中间圆环的直径计算如下：3.14×(6.362－d22)/4=S2/2那么d2=5.2m③外圈15个孔口设计效劳面积：S3=15×2.12=31.8m2折合为效劳圆的直径为那么中间圆环的直径计算如下：3.14×(92－d32)/4=S3/2那么d3=7.8m布水点距反响器池底120mm；孔口径15cm三、三相别离器的设计(1)设计说明

UASB的重要构造是指反响器内三相别离器的构造，三相别离器的设计直接影响气、液、固三相在反响器内的别离效果和反响器的处理效果。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，三相别离器应满足以下几点要求：沉淀区的外表水力负荷<0.8m/h；三相别离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5～1.0m；沉淀区四壁倾斜角度应在45°～60°之间，使污泥不积聚，尽快落入反响区内；沉淀区斜面高度约为0.5～1.0m；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h；总沉淀水深应≥1.0m；水力停留时间介于1.5～2h；别离气体的挡板与别离器壁重叠在20mm以上；以上条件如能满足，那么可到达良好的别离效果。(2)设计计算本设计采用无导流板的三相别离器b1b1b1b1b2图2

三相别离器设计计算草图①沉淀区的设计沉淀器〔集气罩〕斜壁倾角

θ=50°沉淀区面积：

A=3.14*D2/4=63.6m2外表水力负荷q=Q/A=141.67÷(4×63.6)=0.56m3/(m2.h)<0.8m3/(m2.h)

符合要求②回流缝设计h2的取值范围为0.5—1.0m,

h1一般取0.5取h1=0.5m

h2=0.7m

h3=2.4m依据图2中几何关系，那么

b1=h3/tanθb1—下三角集气罩底水平宽度，θ—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=2.4/tan50=2.0m

b2=b－2b1=9－22.0=5.0m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=4Q1/3.14b22Q1—反响器中废水流量〔m3/s〕S1—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/S2S2—上三角形集气罩回流缝面积〔m2〕CE—上三角形集气罩回流缝的宽度，CE>0.2m

取CE=1.0mCF—上三角形集气罩底宽，取CF=6.0mEH=CE*sin50=1.0*sin50=0.766mEQ=CF+2EH=6.0+2*1.0*sin50=7.53mS2=3.14(CF+EQ).CE=3.14×(6.0+7.53)×1.0=42.48m2V2=141.67/4/42.48=0.86m/hV2<V1<2.0m/h,不符合要求确定上下集气罩相对位置及尺寸BC=CE/cos50=1.0/cos50=1.556mHG=(CF－b2)/2=0.5mEG=EH+HG=1.266mAE=EG/sin40=1.266/sin40=1.97mBE=CE*tan50=1.19mAB=AE－BE=0.78mDI=CD*sin50=AB*sin50=0.778*sin50=0.596mh4=AD+DI=BC+DI=2.15mh5=1.0m气液别离设计由图2可知，欲到达气液别离的目的，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，气体别离效果越好，去除气泡的直径越小，对沉淀区固液别离效果的影响越小，所以，重叠量的大小是决定气液别离效果好坏的关键。由反响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，其水流状态比拟复杂。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Vb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那么，那么有：要使气泡别离后不进入沉淀区的必要条件是：在消化温度为25℃，沼气密度=1.12g/L；水的密度=997.0449kg/m3；水的运动粘滞系数v=0.0089×10-4m2/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—重力加速度〔cm/s2〕β—碰撞系数，取0.95μ—废水的动力粘度系数，g/(cm.s)

μ=vβ水流速度,Va=V2=1.67m/h校核：四、排泥系统设计每日产泥量为△X=3735×0.85×0.1×3400×10－3=1079㎏MLSS/d那么

每个UASB每日产泥量为W=1097/4=269.75㎏MLSS/d可用200mm的排泥管，每天排泥一次。五、产气量计算每日产气量

G=3726×0.85×0.5×3400×10－3=5397m3/d=224.9m3/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，反响器的设计温度为25°C。那么所需要的热量：QH=dF.γF.(Tr－T).Q/ηQH－加热废水需要的热量，KJ/h；dF－废水的相对密度，按1计算；γF－废水的比热容，kJ/(kg.K)；Q－废水的流量，m3/hTr－反响器内的温度，°CT－废水加热前的温度，°Cη－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5397m3，其主要成分是甲烷，沼气的平均热值为22.7KJ/L每小时的甲烷总热量为：〔5397÷24〕×22.7×103=5.1×106KJ/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，产甲烷菌最正确节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响器内真实的pH值，这就要和靠碱度来维持和缓冲，一般碱度要2000-5000mgCaCO3/L时，就会导致其pH值下降，所以，反响器内碱度须保持在1000mgCaCO3/L以上，因为为保证厌氧反响器内pH值在适当的范围内，必须向反响器中直接参加致碱或致酸物质。间接调节pH值。主要致碱药品有：NaCO3、NaHCO3、NaOH以及Ga(OH)2。在UASB反响器中安装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UASB反响器中pH值的大小来调整加碱量，当UASB反响器中pH值过低时，翻开加碱管路上的开关，往UASB反响器中加碱，使pH值下降；反之，当UASB反响器中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反响器来说，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，使反响器到达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，厌氧反响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/m3〔按反响器总有效容积计算〕为宜，至少不低于5kgVSS/m3，接种污泥的填充量应不超过反响器容积的60%。从负荷角度考虑UASB的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(＜2KgCOD/(m3·d))。阶段2：即当反响器负荷上升至2～5KgCOD/(m3·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，这一阶段在反响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存沉淀性能良好的污泥。所以在5.0KgCOD/(m3·d)左右