UASB反應(yīng)器的設(shè)計計算

1、第二章啤酒廢水處理構(gòu)筑物設(shè)計及計算第一節(jié) 格柵的設(shè)計計算一、設(shè)計說明格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在廢水渠道的進口處，用于截留 較大的懸浮物或漂浮物，主要對水泵起保護作用，另外可減輕后續(xù)構(gòu)筑物的處理負 荷。二、設(shè)計參數(shù)取中格柵；柵條間隙d=10mm柵前水深h=0.4m ;格柵前渠道超高h2過柵流速v=0.6m/s ；33安裝傾角a =45°設(shè)計流量 Q=5000n/d=m /s三、設(shè)計計算h2卜一 一二 m 一1 hiH h.L-1 一hhi J圖2.1格柵設(shè)計計算草圖一柵條間隙數(shù)(n)_Q max Jsin a n -bhvx V(sin45 ) *取n=21條式中:設(shè)計

2、流量，m/s格柵傾角，取45° 柵條間隙，柵前水深，取0.4m過柵流速，取O.6m/S ;二柵槽總寬度(B)設(shè)計采用寬10 mm長50 mm,迎水面為圓形的矩形柵條,即1mB=Sx (n-1)+b x n1 x (21-1)+0.01 x 21=0.41 m式中：S 格條寬度，取1mn 格柵間隙數(shù)，b 柵條間隙，三進水渠道漸寬局部長度 設(shè)進水渠道內(nèi)流速為0.5m/s,那么進水渠道寬Bm, 漸寬局部展開角門1取為20°B 32%那么1=(l 1)=(0.41-0.17)式中：l1 進水渠道間寬部位的長度，mL2 格柵槽及出水渠道連接處的漸窄部位的長度，mB 柵槽總寬度，mB

3、1 進水渠道寬度，m門1 進水渠展開角，度四柵槽及出水渠道連接處的漸窄局部長度丨2l2= l 1/2=0.32/26m五過柵水頭損失hj取k=3, B =1.83(柵條斷面為半圓形的矩形)，v=0.6m/s 4/3h o= px S* bx 32* 2寧 g x sin a4/3x* 0.01)x A2*2*x sin45=0.024 mh i=kx ho =3 x=0.072 m式中：h o 計算水頭損失，mhi 過格柵水頭損失，mk系數(shù)，水頭損失增大倍數(shù)B 形狀系數(shù)，及斷面形狀有關(guān)ES格柵條寬度，mb柵條間隙，mv過柵流速，m/s 格柵傾角，度六柵槽總高度（H） 取柵前渠道超高h2柵前槽高

4、H=h+b那么總高度H=h+h+h2=0.4+0.072=0.772 m七柵槽總長度(L)HL=l 1+12+0.5+1.0+- tg45=0.326+0.5+1.0+ -0乙tg45 =2.68 m式中：H 1 格柵前槽高，H1=h+ h2八每日柵渣量(W)取 W=0.06m3/103m K2 那么 w=P W 86400K2 10008xx 86400- 1000=0.27m2 /d （米用機械清渣）式中：q設(shè)計流量，m/sW 1 柵渣量（m3/103m污水），取0.10.01,粗污水流量總變化系數(shù)第二節(jié)調(diào)節(jié)沉淀池的設(shè)計計算一、設(shè)計說明啤酒廢水的水量和水質(zhì)隨時間的變化幅度較大，為了保證后續(xù)

5、處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運行，需對廢水的水量和水質(zhì)進展調(diào)節(jié)，由于啤酒廢水中懸浮物（SS）濃度較高，此調(diào)節(jié)池也兼具有沉淀池的作用，該池設(shè)計有沉淀池的泥斗，有足夠的水力 停留時間，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物能連續(xù)運行，其均質(zhì)作用主要靠池側(cè)的沿程進水， 使同時進入池的廢水轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蟪鏊?，以到達及不同時序的廢水相混合的目的。二、設(shè)計參數(shù)水力停留時間T=6h;設(shè)計流量 Q=5000md=208nf/h=m3/s,采用機械刮泥除渣。表2.1調(diào)節(jié)沉淀池進出水水質(zhì)指標水質(zhì)指標CODBODSS進水水質(zhì)（mg/l）20001010350去除率%7750出水水質(zhì)（mg/l）1860175三、設(shè)計計算調(diào)節(jié)沉淀池的設(shè)計計算草圖見

6、下列圖2.2 :進水/ / J1 L 1 1 1 F耳11 F 1卜卜1 1 L 1 L 彳 F 4 q | b | | 耳 F L 彳 L.彳卜| U |+ p0240001000圖22 調(diào)節(jié)沉淀池設(shè)計計算草圖一 池子尺寸 池子有效容積為：V=QT=20 採 6=1248用取池子總高度H=2.5m,其中超高0.5m,有效水深h=2m那么池面積 A=V/h=1248/2=624m 池長取L=35m池寬取B=20m那么池子總尺寸為LX BX H=35X 20X二 理論上每日的污泥量W= Q*(C °-Ci)/1000(1-0.97)式中：Q 設(shè)計流量，nVdC0 進水懸浮物濃度，mg/

7、LC1 出水懸浮物濃度，mg/LP0 污泥含水率，%3W=/d三污泥斗尺寸取斗底尺寸為500X 500,污泥斗傾角取60°那么污泥斗的高度為：h2=(5-0.2) X tg 60°m污泥斗的容積 V= - h2 ai2+aia2+a23122=1 XX(202+20X 0. 5+0.52)33=mV總W符合設(shè)計要求，采用機械泵吸泥四進水布置進水起端兩側(cè)設(shè)進水堰，堰長為池長 2/3第三節(jié) UASB反響器的設(shè)計計算一、設(shè)計說明UASB即上流式厭氧污泥床，集生物反響及沉淀于一體，是一種構(gòu)造緊湊，效 率咼的厭氧反響器。它的污泥床內(nèi)生物量多，容積負荷率高，廢水在反響器內(nèi)的水力停留時間

8、較短, 因此所需池容大大縮小。設(shè)備簡單，運行方便，勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料，也不需 在反響區(qū)內(nèi)設(shè)機械攪拌裝置，造價相對較低，便于管理，且不存在堵塞問題。二、設(shè)計參數(shù)一參數(shù)選取設(shè)計參數(shù)選取如下：容積負荷NvkgCOD/(md);污泥產(chǎn)率 0.1kgMLSS/kgCOD3產(chǎn)氣率/kgCOD二設(shè)計水質(zhì)表2.2UASB反響器進出水水質(zhì)指標水質(zhì)指標CODBODSS進水水質(zhì)(mg/l)1860175去除率%759087出水水質(zhì)(mg/l)465三設(shè)計水量333Q = 5000m/d=208m 58 m /s、設(shè)計計算一反響器容積計算UASBt效容積：V有效二空§Nv式中：Q 設(shè)計

9、流量，mVsS0 進水 COD含量,mg/lNv 容積負荷,kgCOD/(m3 d)V 有效=5000 X=155om將UASBS計成圓形池子，布水均勻，處理效果好取水力負荷 q = 0.8m3/(m2 h)那么 A= Q = =260吊h=1550/260=mA采用4座一樣的UAS皈響器那么D=A2A= 260/4= 65 m44A1 = (4 X 65/3.14)1/2=m取D=m那么實際橫截面積為a2 = 4 n九1 X 3.14 X4=m實際外表水力負荷為qi=Q/A=208/(4 X 70.85)=0.73故符合設(shè)計要求二配水系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計為圓形布水器，每個 UASB反響器設(shè)36

10、個布水點(1) 參數(shù)每個池子流量：Q = 208/4 = 52 m 3/h(2) 設(shè)計計算布水系統(tǒng)設(shè)計計算草圖見下列圖2.3 :圖2.3UAS布水系統(tǒng)設(shè)計計算草圖圓環(huán)直徑計算：每個孔口效勞面積為：1 _ 2 2a= D /36 m24a在13vm之間，符合設(shè)計要求可設(shè)3個圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè) 6個孔口，中間設(shè)12個，最外圍設(shè)18 個孔口1)內(nèi)圈6個孔口設(shè)計效勞面積：S = 6X1.97=m2折合為效勞圓的直徑為:=(4X 11.82/3.14)1/2=3.9m用此直徑作一個虛圓，在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實圓環(huán)，其上布6個孔口，那么圓的直徑計算如下:(2 X 11.82/3.14)1/2=2.

11、7m2) 中圈12個孔口設(shè)計效勞面積：S=12X 1.97=吊 折合成效勞圓直徑為：4(SSOV 7i=(4X (11.82+23.64)/3.14)1/2=m中間圓環(huán)直徑計算如下：丄 n (2-d22)=丄 S42那么d2=m3外圈18個孔口設(shè)計效勞面積：S3=18X 1.97=吊折合成效勞圈直徑為：4(S1?2 S3)=m外圓環(huán)的直徑d3計算如下:1 n (2-d 32)= 1 Sb42那么d32.4 :三三相別離器設(shè)計三相別離器設(shè)計計算草圖見下列圖ih21:/h5F C' 11 、/._Jy fEph"Il |H D丨Bi i/5(J.十 FiAb1b2b1h1h3圖2

12、.4 UASB三相分離器設(shè)計計算草圖(1) 設(shè)計說明三相別離器要具有氣、液、固三相別離的功能。三相別離器的設(shè)計主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液別離器的設(shè)計。(2) 沉淀區(qū)的設(shè)計三相別離器的沉淀區(qū)的設(shè)計同二次沉淀池的設(shè)計一樣，主要是考慮沉淀區(qū) 的面積和水深，面積根據(jù)廢水量和外表負荷率決定。由于沉淀區(qū)的厭氧污泥及有機物還可以發(fā)生一定的生化反響產(chǎn)生少量氣體，這對固液別離不利，故設(shè)計時應(yīng)滿足以下要求：1沉淀區(qū)水力外表負荷2沉淀器斜壁角度設(shè)為50 ° ,使污泥不致積聚，盡快落入反響區(qū)內(nèi) 3進入沉淀區(qū)前，沉淀槽底逢隙的流速三2m/h4總沉淀水深應(yīng)大于5水力停留時間介于2h如果以上條件均能滿足，那么可

13、到達良好的別離效果沉淀器集氣罩斜壁傾角8=50°沉淀區(qū)面積為：A=1/4 n D2=1/4 X 3.14 X 2=m外表水力負荷為：q=Q/A=208/(4 X 70.85)=0.73 符合設(shè)計要求。(3) 回流縫設(shè)計取 hi=0.3m,h2=0.5m,h3如圖 2.4 所示：bi=h3/tg 0式中：bi 下三角集氣罩底水平寬度，m;0 下三角集氣罩斜面的水平夾角；3 下三角集氣罩的垂直高度， m;1.51=tg502=-2X 1.26=m下三角集氣罩之間的污泥回流逢中混合液的上升流速Vi可用下i=Q/S i3i 反響器中廢水流量， m/h ;. _ 2i 下三角形集氣罩回流逢面積

14、，m；V=X 2/4)m/hV<2m/h,符合設(shè)計要求上下三角形集氣罩之間回流逢中流速(V2)可用下式計算：算:式中:式計V2=Q/S2，式中：Qi反響器中廢水流量，m/h ;S2上三角形集氣罩回流逢之間面積，m；取回流逢寬CD=i.4m,m那么 DH=CDX sin50=i.07 mDE=2DH+CF=2X i.07 +=mS2=n (CF+DE)CD/2=m那么 V2= Q1/S2=208/(4 X 39.0)=1.33m/h<V1<2m/h故符合設(shè)計要求 確定上下三角形集氣罩相對位置及尺寸，由圖可知:=X sin40 = m1 =-(DE-b2)X tg50；(-)X

15、tg 50°AI=Dltg50CH=CDsi n40=m故 h 4=CH+AI=0.9 += mh5由上述尺寸可計算出上集氣罩上底直徑為：CF-2h 5tg40 ° =-2X 1.0 X tg40 ° =mBC=CD/sin40° =1.4/sin40 ° =m1 12=/cos50 ° =m=/cos50 ° =mDI=丄(DE-b2)=丄(-)=m2 -AD=DI/cos50BD=DH/cos50 AB=AD-BD=,T=20°C.一-3,3(4) 氣液別離設(shè)計d=0.01cm(氣泡)3p 1=, p g=1.

16、22/s,pi = V p 1s一般廢水的i 凈水的i ,故取i =0.02g/cm s 由斯托克斯工式可得氣體上升速度為：Vb =g (P1g)d218" g32=XXX 10-x/ 18X 0.02 ha=V2=1.33m/h 那么：乞=,BCVaAB冷 BC ,故滿足設(shè)計要求。VaAB四出水系統(tǒng)設(shè)計采用鋸齒形出水槽，槽寬0.2m,槽高 五排泥系統(tǒng)設(shè)計3產(chǎn)泥量為：1860X 0.75 X 0.1 X 5000X 10 =697.5 kgMLSS/d kgMLSS/dkgMLSS/c可用150mn排泥管，每天排泥一次。六理論上每日的污泥量W= Q*(C o-C1)/1OOO(1-O

17、.97)式中：Q設(shè)計流量，m/dC 0進水懸浮物濃度，mg/L0C 1出水懸浮物濃度，mg/L1P污泥含水率，%03W=/d七產(chǎn)氣量計算-33每日產(chǎn)氣量：1860X 0.75 X 0.5 X 5000X 10 =m/dSBR反響器的設(shè)計計算一、設(shè)計說明經(jīng)UASB處理后的廢水,COD含量仍然很高，要到達排放標準,必須進一步處理,即 采用好氧處理。SBF構(gòu)造簡單，運行控制靈活，本設(shè)計采用 6個SBR反響池，每個 池子的運行周期為6h二、設(shè)計參數(shù)一參數(shù)選取(1) 污泥負荷率Ns取值為 0.13kgBOD/(kgMLSS d)(2) 污泥濃度和SVI污泥濃度采用3000 mgMLSS/L,SVI取10

18、0(3) 反響周期SBF周期采用T=6h，反響器一天內(nèi)周期數(shù)n=24/6=4(4) 周期內(nèi)時間分配反響池數(shù):N=6進水時間：T/N=6/6=1h反響時間： 靜沉時間： 排水時間：(5) 周期進水量QT3Q 0=(5000 X 6)/(24 X m/s24 N二設(shè)計水量水質(zhì)設(shè)計水量為：Q=5000md=208m358m/s設(shè)計水質(zhì)見下表2.3 :表2.3SBR反響器進出水水質(zhì)指水質(zhì)指COBODSSNH4-NTP標D進水水質(zhì)(mg/l)465406去除率%959565出水水質(zhì)(mg/l)三、設(shè)計計算V _ nQ0S0XNs一反響池有效容積式中:nQSX -N反響器一天內(nèi)周期數(shù)3周期進水量，m/s進

19、水BOD含量,mg/l污泥濃度，mgMLSS/L污泥負荷率V= (4 XX 187.86)/(3000 X 0.13)3=m二反響池最小水量3Vmin_Vl-Qo_-_193m三反響池中污泥體積Vx=SVI MLSS W106=100X 3000X /10 6= m3Vmin>VX,合格四校核周期進水量 周期進水量應(yīng)滿足下式：Qv(1- MLSS MLSS /106) V=(1- 100X 3000 /10 6) X3=m而Q=m<m故符合設(shè)計要求五確定單座反響池的尺寸SBF有效水深取5.0m,超高0.5m,那么SBR總高為5.5m, SBR/5=m設(shè)SBR的長：寬=2: 1m池長

20、為：13m.SBF反響池的最低水位為：X 13)_mSBR反響池污泥高度為：X 13) =1.42mm可見，SBF最低水位及污泥位之間的距離為 0.86m,大于的緩沖層高度符合設(shè)計 要求。六鼓風曝氣系統(tǒng)(1) 確定需氧量 O2由公式：Q=a' Q(So-Se)+b / XvV式中：a / 微生物對有機污染物氧化分解過程的需氧率， kgQ 污水設(shè)計流量， m3/dSo 進水 BOD含量,mg/lSe 出水 BOD含量,mg/lb/ 微生物通過內(nèi)源代謝的自身氧化過程的需氧率， kgXv 單位曝氣池容積內(nèi)的揮發(fā)性懸浮固體MLVSS 量,kg/m3取 ax =0.5, b j 出水 Se =m

21、g/L ；Xv=f3；3V=6V1=6X =m3代入數(shù)據(jù)可得：O 2=0.5X5000X(-)/1000+0.15 X2.25Xkg O2/d供氧速率為：R= O 2/24 kg O 2/h(2) 供氣量的計算采用 SX-1 型曝氣器，曝氣口安裝在距池底高處，淹沒深度為，計算溫 度取25C。該曝氣器的性能參數(shù)為：Ea=8%， Ep=2 kgO2/kWh； 效勞面積 1-3m2； 供氧能力20-25m3/h 個；查表知氧在水中飽和容解度為：C s(20) ， Cs(25)擴散器出口處絕對壓力為：3Fb = Po+9.8 X 10 XH5=1.013 X 10 +9.8 X 105=1.47 X

22、10 pa空氣離開反響池時氧的百分比為：Ot空乩79 + 21(1Ea)=21(1 0.08)79 21(10.08)=19.65%反響池中容解氧的飽和度為:C sb(25) = Cs(25)X 105)+Ot/42)55XX 10 X 10+19.65/42)5C sb(20) = Cs(20)2)X 105)+Ot/42)取a =0.85, B =0.95,C=2, p =1,20 C時，脫氧清水的充氧量為:R=RGb(2o)/a(brC sb(25)-= XXX 10.0-2) X5=kg O 2/h供氣量為：Gs= Rj=X 0.08)=1826m3/h=nVmin(3) 布氣系統(tǒng)的計

23、算反響池的平面面積為：6.5 XI 3.0 X 6=507吊每個擴散器的效勞面積取2,那么需507/1.7=299個。取299個擴散器，每個池子需50個。布氣系統(tǒng)設(shè)計如下列圖2.5 :圖2.5 SBR反應(yīng)氣布氣系統(tǒng)設(shè)計草圖(4) 空氣管路系統(tǒng)計算按SBF的平面圖，布置空氣管道，在相鄰的兩個SBR池的隔墻上設(shè)一根 干管，共五根干管，在每根干管上設(shè) 5對配氣豎管，共10條配氣豎管。那么每根配氣豎管的供氣量為：1826 3365.2m3/h5本設(shè)計每個SBR也內(nèi)有50個空氣擴散器那么每個空氣擴散器的配氣量為：18263,36.52m / h50選擇一條從鼓風機房開場的最遠最長管路作為計算管路，在空氣

24、流量變 化處設(shè)計算節(jié)點?？諝夤艿纼?nèi)的空氣流速的選定為：干支管為1015m/s；通向空氣擴散器的豎管、小支管為 45m/s；空氣干管和支管以及配氣豎管的管徑，根據(jù)通過的空氣量和相應(yīng)的流確?？諝夤苈返木植孔枇p失，根據(jù)配件類型按下式L式中：12lo 官道的當量長度，mD管徑，mK長度換算系數(shù)，按管件類型不同確定折算成當量長度損失I。，并計算出管道的計算長度丨I lo(m), 空氣管路的沿程阻力損失，根據(jù)空氣管的管徑D(mm)空氣量m/min ,計算溫度C和曝氣池水深，得空氣管道系統(tǒng)的總壓力損失為：匕m丨h(huán)2)xkpakpa,那么總壓力損失為：0.943+ 5.0 = 5.943 kpa為平安起，設(shè)

25、計取值為9.8kpa那么空壓機所需壓力p=(5- 0.3) x 9.8 x 10 +9.8 x 10=56 kpa又 3/min由此條件可選擇羅茨RME-20型鼓風機轉(zhuǎn)速1170r/min，配套電機功率為75kw七理論上每日的污泥量W= Q*(C 0-C1)/1000(1-0.97)式中：Q 設(shè)計流量，nVdC0 進水懸浮物濃度，mg/LC1 出水懸浮物濃度，mg/LP0 污泥含水率，%W=/d八污泥產(chǎn)量計算選取a=0.6,b=0.075,那么污泥產(chǎn)量為： x=aQSr-bVXv=0.6 x 5000X( -)/1000- 0.075 x=129kgMLVSS/d第三章 污泥局部各處理構(gòu)筑物設(shè)

26、計及計算第一節(jié) 重力濃縮池的設(shè)計計算一、設(shè)計說明為方便污泥的后續(xù)處理機械脫水，減小機械脫水中污泥的混凝劑用量以及機械 脫水設(shè)備的容量，需對污泥進展?jié)饪s處理，以降低污泥的含水率。本設(shè)計采用間歇式重力濃縮池，運行時，應(yīng)先排除濃縮池中的上清液，騰出池容，再投入待濃縮的污泥， 為此應(yīng)在濃縮池深度方向的不同高度上設(shè)上清液排除管。二、設(shè)計參數(shù)一設(shè)計泥量 啤酒廢水處理過程產(chǎn)生的污泥來自以下幾局部：(1) 調(diào)節(jié)池， Q1m3/d, 含水率 97%；(2) UASB反響器，QmVd,含水率98%(3) SBR 反響器， Q3m3/d, 含水率 98%；總污泥量為：3Q= Q1+ Q2+ Q3 m3/d平均含水率

27、為： +98%38.06/70.96 +98%3.7/70.96 =97.6% 二參數(shù)選取固體負荷固體通量M般為1035kg/m3d33取 M=30 kg/m3d3h；濃縮時間取 T=24h；設(shè)計污泥量 Q=71m3/d ；濃縮后污泥含水率為 96%；濃縮后污泥體積： W= 100-97.6/ 100-96X 7仁nVd三、設(shè)計計算 一池子邊長 根據(jù)要求，濃縮池的設(shè)計橫斷面面積應(yīng)滿足：A 三 Qc/M式中:Q 入流污泥量，mVd ;M 固體通量，kg/m d;C 入流固體濃度kg/m3。入流固體濃度C的計算如下：W W2+ W3C 一Q1+ Q2+ Q3Wi =Qi X 1000X (1-97

28、%)=876kg/dW3=Q3 x 1000X (1 -98%)=kg/dW4 =Q4 X 1000X (1 -98%)=74kg/d 那么，Qc=W1 + W2 +W3 =kg/d=kg/hC= kg/m濃縮后污泥濃度為：3C1 =kg/m濃縮池的橫斷面積為：2A=Qc/M=7X mm2取B=7.6m,那么實際面積A=7.6X 7.6=m二池子高度停留時間，取HRT=24h那么有效高度h2=1.3m,取h2超高，取h1緩沖區(qū)高，取h3池壁高比=山+人2+人3三污泥斗污泥斗下錐體邊長取，高度取7m.四總高度H=2.設(shè)計計算草圖見下列圖3.1 :7500圖3.1污泥濃縮池設(shè)計計算草圖第二節(jié)機械脫水間的設(shè)計計算一、設(shè)計說明污泥經(jīng)濃縮后，尚有96%勺含水率，體積仍很大，為了綜合利用和最終處置, 需對污泥作脫水處理。擬采用帶式壓濾機使污泥脫水，它有如下脫水特點：(1) 濾帶能夠回轉(zhuǎn)，脫水效率高(2) 噪聲小，能源節(jié)省(3) 附屬設(shè)備少，維修方便，但必須正確使用有機高分子 混凝劑，形成大而強度高的絮凝。帶式過濾脫水工藝流程見下列圖 3.2 :圖3.2帶式壓濾脫水工藝流程圖二、設(shè)計參數(shù)m3/d ;含水率為96%三、設(shè)計計算據(jù)設(shè)計泥量帶式壓濾機采用 PFM-1000型，帶寬1m主機功率1.5kw,處理后的 污泥含