UASB反应器设计计算

UASB反应器

(1)设计说明

本工程所处理工业废水属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反器作为处理工艺的主体，拟按下列参数设计。

设计流量

1200m³/d=50m³/h

进水浓度

CODcr=5000mg/L

COD去除率为87.5%

容积负荷

Nv=6.5kgCOD/(m³•d)

产气率

r=0.4m³/kgCOD

污泥产率

X=0.15kg/kgCOD

(2)UASB反应器工艺构造设计计算

①UASB总容积计算

UASB总容积：

V=QSr/Nv=1200×5×87.5%/6.5=807.7m³

（3-1）

选用两座反应器，则每座反应器的容积

Viˊ=V/2=404m³

设UASB的体积有效系数为87%，则每座反应器的实需容积

Vi=404/87%=464m³

若选用截面为8m×8m的反应器两座，则水力负荷约为

0.3m³/(m²•h)<1.0m³/(m²•h)

符合要求

求得反应器高为8m，其中有效高度7.5m，保护高0.5m.

②三相分离器的设计

UASB的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：

a.液进入沉淀区之前，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响

沉淀效果。

b.沉淀区的表面水力负荷应在0.7m³/(m²•h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h。

c.沉淀斜板倾角不小于50°，使沉泥不在斜板积累，尽快回落入反应区内。

d.出水堰前设置挡板以防止上浮污泥流失，某些情况下应设置浮渣清除装置。

三相分离器设计需确定三相分离器数量，大小斜板尺寸、倾角和相互关系。

三相分离器由上下两组重叠的高度不同的三角形集气罩组成。本设计采用上集气罩为大集气罩，下集气罩为小集气罩。大集气罩由钢板制成，起集气作用，小集气罩为实心钢筋混凝土结构，实起支撑作用。

取上下三角形集气罩斜面的水平倾角为θ=55°，h2=0.5m

根据图b所示几何关系可得：

b1=h2/tgθ=0.5/tg55°=0.35m

（3-2）

b2=b-2b1=2.67-2×0.35=1.97m

（3-3）

下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速v1可用下式计算：

v1=Q/S1

（3-4）

S1=b2×l×n=1.97×8×3=47.28m²

（3-5）

=25/47.28=0.53m/h<2m/h

取CD为0.3m，上三角形集气罩与下三角形集气罩斜面之间回流缝流速v2可用下式计算：

v2=Q/S2

S2=CD×l×2n=0.3×8×2×3=14.4m²

=25/14.4=1.74m/h<2m/h

满足v1

<v2<2.0m/h的要求

取CE=0.3m，则上三角形集气罩的位置即可确定，且

BC=CE/sin35°=0.3/sin35°=0.52m

AB=(b1-CD)/cos55°=0.09m

h3\=[Abcos55°+(b2-0.5)/2]tg55°

=[0.26cos55°+(1.97-0.5)/2]•tg55°=1.26m设UASB排泥含水率为98%,湿污泥密度为1000kg/m³,则每日产生的湿污泥量

Q=394/(1000×2%)=19.7m³/d

则两座UASB的总产泥量

Q0=2×19.7=39.4m³/d

⑥沼气管道系统设计计算

a.产气量计算

每座UASB设计流量

Q＝25m³/h

进水CODcr

S0=5000mg/L=5kg/m³

COD去除率

E=87.5%

产气率

r=0.4m³/kgCOD

则产气量

Gi=Q•S0•Er

（3-9）

=25×5×0.875×0.4=43.75m³/h

两座UASB产气量共为G=87.5m³/h

b.沼气管道的设计

出气管:根据三相分离器的特点,每一个集气罩分别引一根出气管,管径为DN100.

水封罐:本设计选用D=500mm的水封罐.

水封高度H=H1-HM

H1—大集气罩内的压力水头,取为1mH2O

HM—沼气柜的压力水头,取为0.4mH2O

则H=H1-HM=1-0.4=0.6mH2O

取水封罐高度Hˊ=1.0m,其中超高为0.4m

在水封罐上设有一根进水管,一根放空管,在外面设一液位计以观察罐内水位情况.

气水分离器:气水分离器起