UASB反应器的设计计算

第二章啤酒废水处理构筑物设计与计算

第一节格栅的设计计算一、设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。二、设计参数取中格栅；栅条间隙；栅前水深 0格栅前渠道超高过栅流速 ；安装倾角。45设计流量三、设计计算□2□1□□□□□□□□□□□（一）栅条间隙数n=QmaxJsn^bhvX ÷ ÷ ÷取条式中：设计流量，α 格栅倾角，取栅条间隙，取栅前水深，取过栅流速，取0.;（二）栅槽总宽度 ）设计采用宽10长0,迎水面为圆形的矩形栅条即 0.01X1=X1）0O011X10. 1式中：格条宽度，取0.01格栅间隙数，栅条间隙，取0.01（三）进水渠道渐宽部分长度设进水渠道内流速为0.渐宽部分展开角〃取为B-B 1-12'tga11则进水渠道宽I0.10 ɪ÷÷0. 100.1)0.则式中：1 进水渠道间宽部位的长度，格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，栅槽总宽度，进水渠道宽度，a 进水渠展开角，度1（四）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（）0.10.1（五）过栅水头损失（）1取β1.栅条断面为半圆形的矩形）， 0.4βX（÷b） X÷÷XX10.030.01） X0. ÷÷.X0.0XX式中:计算水头损失，过格栅水头损失，系数，水头损失增大倍数β 形状系数，与断面形状有关ξ格栅条宽度，栅条间隙，过栅流速，α 格栅倾角，度（六）栅槽总高度取栅前渠道超高栅前槽高则总高度（七）栅槽总长度H .tg45°旦tg45°式中：格栅前槽高， +（八）每日栅渣量取mr, QXWX86400则1 =一1 K2X1000=0.05XX÷ ÷成 采用机械清渣式中：设计流量，栅渣量污水）取〜细格栅用大值，中格栅用中值 取污水流量总变化系数粗格栅用小值，第二节调节沉淀池的设计计算一、设计说明啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，由于啤酒废水中悬浮物浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。二、设计参数水力停留时间设计流量采用机械刮泥除渣。表 调节沉淀池进出水水质指标水质指标进水水质 去除率（）出水水质一一一三、设计计算调节沉淀池的设计计算草图见下图25000图2.2"［调节沉淀池设计计算草图（一）池子尺寸池子有效容积为：= =×6=取池子总高度=其中超高有效水深=则池面积= = =6池长取=池宽取=则池子总尺寸为××=××（二）理论上每日的污泥量Q*（C0-C1）∕1000（1-0.97）式中：设计流量，进水悬浮物浓度，出水悬浮物浓度，污泥含水率，（三）污泥斗尺寸取斗底尺寸为 X,污泥斗倾角取6°则污泥斗的高度为： （0.2）×tg02污泥斗的容积232（2 222）1X. ×（2022×0. 02）3.符合设计要求，采用机械泵吸泥总（四）进水布置进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2第三节 反应器的设计计算一、设计说明,即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。二、设计参数（一）参数选取设计参数选取如下：容积负荷（）.0g -）污泥产率0.g；g产气率0. g（二）设计水质表2.2 反应器进出水水质指标水质指标进水水质（g—70.去除率（）0出水水质（g）.22.（三）设计水量000200.0三、设计计算（一）反应器容积计算有效容积:式中：QQrS- 0有效NV设计流量，3进水含量

容积负荷有效=5000"860/6.01 3将设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好取水力负荷=.3 •则 QA208/0.8qV—=1550/260 .A采用4座相同的 反应器A则1=4=260/4,4A： 1(4X65/3.14)1/2∖P.1取.则实际横截面积为A1π 1X3.14X.24 4实际表面水力负荷为1=208/（4X70.85）故符合设计要求（二）配水系统设计本系统设计为圆形布水器，每个 反应器设31参数每个池子流量：Q= 4 331.个布水点设计计算布水系统设计计算草图见下图图2.3UASB口水系统设计计算草图圆环直径计算：每个孔口服务面积为1PD2/36=14在1~之间，符合设计要求可设个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设1个，最外围设1个孔口1内圈6个孔口设计服务面积：S=6X1 111折合为服务圆的直径为：(4X11.82/3.14)1/2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6个孔口，则圆的直径计算如下：=(2X11.82/3.14)1/2=2.中圈12个孔口设计服务面积：=12X1.2折合成服务圆直径为:=2.2,14(S1+S2)PP=(4X(11.82+23.64)/3.14)1/2=.2中间圆环直径计算如下：4π∙22d=122则=.2）外圈18个孔口设计服务面积：=18×1.折合成服务圈直径为:= 24(S+S+S) 123—P外圆环的直径1π4则计算如下:.2 2=-2=8.2（三）三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图2.4h3020400UASB三相分离器设计计算草图1设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：1）沉淀区水力表面负荷1. /）沉淀器斜壁角度设为°使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速三/4）总沉淀水深应大于1.）水力停留时间介于1.〜如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果沉淀器（集气罩）斜壁倾角8=°沉淀区面积为：=1∕∏=1/4×3.14×.5 .表面水力负荷为：=208=4×0.5=0. 1.0符合设计要求。回流缝设计取=0. =0.5 =1.51 2如图2.所示：1= θ式中：I 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；下三角集气罩的垂直高度，=1.5—tg500=1.26=.52X1.26=6.下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速可用下式计1算：=1 1 1式中：反应器中废水流量， ；1下三角形集气罩回流逢面积，2；11=(208/4)/(3.14X6. 2=1.62符合设计要求1上下三角形集气罩之间回流逢中流速 可用下式计算：2=S2 1 2式中：反应器中废水流量， ；1上三下形集气罩回流逢之间面积，2；2取回流逢宽=1.上集气罩下底宽 =.则X=sin50°=1.0=2=2X1.0 .S=π 222 = .0则2=1 2=20 ×4.0)\o"CurrentDocument"2 =1.331故符合设计要求确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图可知:CH∙=4× -4040°=-= t)g×bg50°\o"CurrentDocument"2 21 .4)×tg50=2=1.故= =0. 1. =2.4=1.05由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：tg40°=7.2×1.0×tg40°=.12

5=C=1.4 40=2.1- =-- .4 . )=1.42 22=D =1.4 50 =2030=D =1.0 50 =5。= =2.30 1. =0. 44气液分离设计=0.气泡)， =20CP1=1.03g 3Pg=1.2×10g3=0.0101p=0. 5μ=p1=0.0101×1.03=O0104g一般废水的μ净水的μ故取μ=0.02g •由斯托克斯工式可得气体上升速度为：r=^~g(r-r)d218m1g(0.×.>1(1.031.×103)X0.012) (1×0.02)=0.2=.5==1.332则：Vb-=.5 1.33=.‰.1 0.4=3.41V ABa匕BC故满足设计要求。VABa（四）出水系统设计采用锯齿形出水槽，槽宽0. 槽高0.（五）排泥系统设计产泥量为：1×）0.75×0.1×5000×10 7.5每日产泥量7.5，则每个日产泥量17排泥管，每天排泥一次。（六）理论上每日的污泥量Q*（C0-=）∕1000（1-0.97）式中：设计流量，0 进水悬浮物浓度，I 出水悬浮物浓度，0 污泥含水率，5000 175 .75 100010001可用150.0（七）产气量计算每日产气量：1X）0.75×0.5×5000×10 7.5反应器的设计计算一、设计说明经 处理后的废水 含量仍然很高要达到排放标准必须进一步处理即采用好氧处理。 结构简单，运行控制灵活，本设计采用个反应池，每个池子的运行周期为二、设计参数（一）参数选取污泥负荷率

取值为污泥浓度和污泥浓度采用

反应周期周期采用周期内时间分配

反应池数

进水时间：

反应时间：

静沉时间：

排水时间：周期进水量QT-24N（二）设计水量水质

设计水量为：取反应器一天内周期数XX设计水质见下表表反应器进出水水质指水质指标 进水水质/） 3 30去除率（） 出水水质/）3 三、设计计算（一）反应池有效容积_nQS= 0-01XNS式中：反应器一天内周期数周期进水量3/进水含量/污泥浓度 /污泥负荷率=×0×3 ）∕×CB0OB）101Bb（二）反应池最小水量=q01B0 3=131 0（三）反应池中污泥体积=∙ ∙/10=100×3000×013/6=10331合格（四）校核周期进水量周期进水量应满足下式：1 ∙ ）/100=1100×3000/10）×013= 031而=0 3< 03故符合设计要求0（五）确定单座反应池的尺寸有效水深取0超高0则总高为的面积为013/=0设 的长：宽=21则的池宽为：；池长为：13反应池的最低水位为：3/(×53=2.2m反应池污泥高度为：20.3/(×53 =.2m2.2 .2=0.m可见， 最低水位与污泥位之间的距离为0. 大于0.5m的缓冲层高度符合设计要求。(六)鼓风曝气系统(确定需氧量2由公式：=a('X2 0式中：' 微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kg污水设计流量，m3/进水含量mg/0出水含量mg/' 微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，kgX 单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体(L)量kg/m取'=0.5 '=0.5出水=.33mg/LX=×X=0.75X3000=2250mg/L=2.25kg/m3；=6=X0.3=2073m1代入数据可得：=0.5X5000X( 7. .33/X)0025×2507.2=25.kg/供氧速率为：2=/22=25./2=52.5/⅛2(2供气量的计算采用SX-1型曝气器，曝气口安装在距池底0.3m高处，淹没深度为4.7m,计算温度取25℃。该曝气器的性能参数为：=, =2kg/h2服务面积 3m供氧能力2025mzh•个；查表知氧在水=饱和容解度为：

0.扩散器出口处绝对压力为：P=P+9.8×103×Hb0=1.013×10+9.8×103×4.7=8.38=1.47×10空气离开反应池时氧的百分比为:C21(1-E)O= ^ t79+21(1-E)A二 21(1-0.08)79+21(1-0.08)=19.反应池中容解氧的饱和度为：×10+ 4=8.38×1.4×10 .0210+19. 4=10.0= ×105+ 40 0=9.17 ×10.)+ 4=10.9取α=0.8β=0.9ρ=1 ℃0时，脱氧清水的充氧量为:= ×1. ( 00 0=8.8610.90.8×0.9×10.0 ×1.4=43.8供气量为： =R.30×0.08=43.8 0.33 =18=30.4333布气系统的计算反应池的平面面积为：.×13.0×=07每个扩散器的服务面积取1.7则需071.7=个9。取99个扩散器，每个池子需（个。布气系统设计如下图.：图2.5SBR反应气布气系统设计草图空气管路系统计算按的平面图，布置空气管道，在相邻的两个 池的隔墙上设一根干管，共五根干管，在每根干管上设对配气竖管，共条配气竖管。则每根配气竖管的供气量为：ɪ====365.2m3/h

5本设计每个池内有个空气扩散器则每个空气扩散器的配气量为：1826 .. =36.52m3/h50选择一条从鼓风机房开始的最远最长管路作为计算管路，在空气流量变化处设计算节点。空气管道内的空气流速的选定为：干支管为〜 ；通向空气扩散器的竖管、小支管为〜 /空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应的流确定。空气管路的局部阻力损失，根据配件类型按下式式中：l 管道的当量长度，0管径，-度换算系数，按管件类型不同确定折算成当量长度损失l，并计算出管道的计算长度l+l()0 0空气管路的沿程阻力损失，根据空气管的管径(，空气量3计算温度℃和曝气池水深，得空气管道系统的总压力损失为：S(h+h)=96.21×9.81 2=0.93空气扩散器的压力损失为5.0 P则总压力损失为：0.93÷5.0=5.93为安全起，设计取值为9.8则空压机所需压力二(50.3)×9.8×103+9.8×103=56又=37.63由此条件可选择罗茨 型鼓风机转速1170m配套电机功率为75(七)理论上每日的污泥量Q*(C0-C1)∕1000(1-0.97)式中：设计流量，30 进水悬浮物浓度，I 出水悬浮物浓度，0 污泥含水率，=5000(22.757.96) (10001000(10.98)3=3.7(八)污泥产量计算选取=0.6 =0.0贝5污泥产量为：△==0.6×5000×(187.869.393)1000.075×207.×2.25=129第三章污泥部分各处理构筑物设计与计算第一节重力浓缩池的设计计算一、设计说明为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计采用间歇式重力浓缩池，运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。二、设计参数（一）设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：调节池， 含水率7反应器， 含水率8反应器， 含水率8总污泥量为：平均含水率为：（ ） 9 ） （ ）（二）参数选取固体负荷（固体通量）一般为〜取 h浓缩时间取 2设计污泥量 ；浓缩后污泥含水率为；浓缩后污泥体积： （（ ）（ ））×三、设计计算（一）池子边长根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：>式中:入流污泥量，固体通量，入流固体浓度入流固体浓度()的计算如下：厂W+W+WC=-1 2 3Q+Q+Q1 2 3WQ×1000×(11 1WQ×1000×(1 13WQ×1000×(1\o"CurrentDocument"4那么，WWWIn 11 2 3111 1浓缩后污泥浓度为：CIn 01

浓缩池的横断面积为：

XnO01设计三座正方形浓缩池，则每座边长为取 则实际面积 ×（二）池子高度停留时间，取则有效高度h2 1取h2 1超高，取h20 2缓冲区高，，取h30池壁高Hhhh112 3（三）污泥斗污泥斗下锥体边长取O5高度取（四）总高度设计计算草图见下图 ：17500∖/

∖500/030100污泥浓缩池设计计算草图第二节机械脱水间的设计计算一、设计说明污泥经浓缩后，尚有 的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。拟采用带式压滤机使污泥脱水，它有如下脱水特点：滤带能够回转，脱水效率高噪声小，能源节省附属设备少，维修方便，但必须正确使用有机高分子混凝剂，形成大而强度高的絮凝。带式过滤脱水工艺流程见下图.图3.2带式压滤脱水工艺流程图二、设计参数设计泥量 6含水率为。三、设计计算据设计泥量带式压滤机采用 型，带宽，主机功率处理后的污泥含水率为~0处理能力为~ 按每天工作小时设计。外形尺寸：长X宽X高 XX第三节污水提升泵房的设计与计算一、设计说明污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污