UASB的設計計算

1、6.1 UASB的設計計算UASB反應器的有效容積(包括沉淀區(qū)和反應區(qū))設計容積負荷為Nv5.0kgCOD/(m3/d)進出水COD濃度C011200(mg/L),Ce1680(mg/L)(去除率85%)QC0E150011.20.853V=-02856m3Nv5.0式中Q設計處理流量m3/d3C0一進出水COD濃度kgCOD/mE一去除率6.2 Nv一容積負荷，Nv5.0kgCOD/(m3/d)UASB反應器的形狀和尺寸(1) 計反應器3座，橫截面積為矩形。反應器有效高為h6.0m則橫截面積：SV空更=476(m2)h6.0單池面積：SiS”158.7(m2)n3(2) 單池從布木均勻性和經

2、濟性考慮，矩形長寬比在2:1以下較合適。S；1587設池長l16m,則如b-9.9m,設計中取b10ml16單池截面積：Si'lb1610160(m2)設計反應器總高H7.5m,其中超高0.5m單池總容積：ViSi'H'160(7.50.5)1120(m3)單池有效反應容積：Vi有效Si'h1606960(m3)單個反應器實際尺寸：lbH16m10m7.5m反應器總池面積：SSi'n1603480(m2)反應器總容積:VV'in112033360(m3)總有效反應容積：V有效Vi有效n96032880(m3)2856m3符合有機負荷要求。2880

3、-、“人UASB反應器體積有效系數(shù)：100%85.7%在70%-90%之間符合要求。3360水力停留時間(HRT)及水力負荷(Vr)V2880tHRT2446.08hQ1500Q1500S244800.13m3/(m2.h)0.9m3/(m2.h)故符合要求。根據一般設計要求，水流在沉淀室內表面負荷率6.3 根據參考文獻，對于顆粒污泥，水力負荷Vr0.1三項分離器構造設計計算(1) 沉淀區(qū)設計'32q0.7m/(m.h)譏淀室底部進水口表面負荷一般小于2.0m3/(m2.h)。本工程設計中，與短邊平行，沿長邊每池布置13個集氣罩，構成6個分離單元，則每池設置6個三項分離器。,三項分離器

4、長度：lb10(m)一、，一一，l16每個單兀寬度：b2.7(m)66沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應器的水平面積即160m2沉淀區(qū)表面負荷率：旦20里0.13m3/(m2.h)1.02.0m3/(m2.h)S160bH丫二工h1bib2圖2.2三項分離器(2)回流縫設計設上下三角形集氣罩斜面水平夾角為55。，取h31.3m3bi黑熊0.91(m)b2b2bi2.720.910.88(m)式中：b一單元三項分離器寬度，m；bi一下三角形集氣罩底的寬度，m；b2一相鄰兩個下三角形集氣罩之間的水平距離(即污泥回流縫之一)，m；h3一下三角形集氣罩的垂直高度，m；卜三角集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速

5、：ainb2l'20.881052.8(m2)v16625-0.39(m/h)ai52.83m/h;式中：vi一下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速,ai一下三角形集氣罩回流縫總面積,m2;Vi2m/h,上三角b3CD0.3m3l反應器的寬度，即三項分離器的長度b,m;n反應器三項分離器的單元數(shù);為使回流縫水流穩(wěn)定，固、液分離效果好，污泥回流順利，一般集器罩下端與下三角斜面之間水平距離的回流縫中水流的流速。設V2Qi20.83a2360.58(m/h)a22nb3l260.31036(m2)式中：V2一上三角集氣罩下斷語下三角集氣罩斜面之間水平距離的回流縫中水流的流速,a2一

6、上三角形集氣罩回流縫總面積,b3一上三角形集氣罩回流縫的寬度，m；假設a2為控制斷面Amin,般其面積不低于反應器面積的20%,V2就是Vmax,同時要滿足：V1V2(vmax)2.0m/h氣、液分離設計由上圖2.1知:CECDsin550.3sin550.24(m)CBCE0.24sin35sin35設AB0.5m則0.42(m)h4(ABcos55b2)tan55(0.5cos550.88-)tan551.04(m)校核氣、液分離。如圖2.2所示。假定氣泡上升流速和水流速度不變，根據平行四邊形法則，要使氣泡分離不進入沉淀區(qū)的必要條件是:VbAD.BC或VaABAB沿AB方向水流速度：vaC

7、EQiB2N20.830.72(m/h)0.241026式中：B三項分離器長度,m;N每池三項分離器數(shù)量;氣泡上升速度：Vb1(118g)d2式中：d氣泡直徑，cm;1液體密度,g/cm3；g沼氣密度，g/cm3;一碰撞系數(shù)，取0.95;一廢水動力黏滯系數(shù),g/(cm.s);v一液體的運動黏滯系數(shù),cm2;設氣泡直徑d0.01cm,設水溫30c,11.03g/cm3,g1.13103g/cm3v0.010cm2/s,0.95；0.01011.030.0104g/(cm.s)由于廢水動力黏滯系數(shù)值比凈水的大，取0.02g/(cm.s)則：Vb0.95981180.02(1.031.13103)0

8、.0120.266(cm/s)9.58(m/h)BCAB0.420.50.84Vb9.58-13.31Va0.72VbBC、一可以月去d0.01cm的氣泡VaAB(4)三項分離器與UASB高度設計三相分離區(qū)總高度：hh2h3h4h5式中：h2一集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5m；hq1.3AF-1.59(m)sin55sin55CDDFAFBDAB1.460.5cos551.590.50.520.57mh5DFsin550.57sin550.47(m)則：h0.51.31.040.472.37(m)UASB總高度H=7.5m,沉淀區(qū)高2.5m,污泥床高2.0m,懸浮區(qū)高2.5m,超高0.5m。6

9、.4 布水系統(tǒng)的設計計算反應器布水點數(shù)量設置預處理流量、進水濃度，容積負荷等因素有關，有資料知，顆粒污泥Nv4kgCOD/(m3.d)每個布水點服務2-5m2,出水流速2-5m/s,配水中心距池底一般為20-25cm。6.4.1 配水系統(tǒng)：配水系統(tǒng)形式采用多管多孔配水方式，每個反應器設1根D=100mm的總水管，16根d=50mm的支水管。支管分別位于總水管兩側，同側每根只管之間的中心距為2.0m,配水孔徑取15mm孔距2.0m,每根水管有3個配水孔，每個孔的服務面積2.01.673.34(m2)孔口向下。6.4.2 布水孔孔徑的計算:流速u0.74(m/s)4Qi_420.833600D2-

10、36003.140.12布水孔31648個，出水流速為u2.1m/s,則孔徑為:9.0(mm)取15mmd420.83,36003.14482.1本裝置采用連續(xù)進料方式，布水口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反應器底部反射散布作用，有利于布水均勻，為了污泥和廢水之間的接觸，減少底部進水管的堵塞，建議進水點距反應底部200300mm,本工程設計采用布水管離UASB底部200mm處。布水管設置在距UASB反應器底部200mm處。6.4.3 驗證溫度30C,容積負荷5.0kgCOD/(m3.d),沼氣產率0.4m3/kgCOD,滿足空塔水流速度u1.0m/h,空塔沼氣上升速度：/1.0m/

11、hQ62.50.13(m/h)1.0(m/h)滿足要求。S總480gQCo62.511.20.850.40.50(m/h)1.0(m/h)空塔水流速度：u480空塔氣流速度：ung滿足要求。6.4.4 式中C。一進水COD的濃度一COD的去除率，80%排泥系統(tǒng)的設計計算UASB反應器中污泥總量計算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為20VSS/L,則一座UASB反應器中污泥總量：6.4.5 GVCss28562057120(kg/d)57.12(t/d)污泥產量厭氧生物處理污泥產量取0.08kgMLVSS/kgCOD,剩余污泥量的確定與每天去除的有機物量有關，當設有相

12、關的動力學常數(shù)時，可根據經驗數(shù)據確定，一般情況下，可按每去除IkgCOD產生0.050.10kgVSS計算，本工程取0.08kgVSS/kgCOD。流量Q62.5m3/h,進水COD濃度C011200(mg/L)11.2(kg/m3),COD去除率E85%,貝U(1)UASB反應器的總產泥量xQC0E0.0862.52411.20.851142.4(kgMLVSS/d)(2)不同試驗規(guī)模下MLVSS是不同的,因為規(guī)模越大,MLSS被處理的廢水含無機雜質越多,因此取MLVSSMLSS0.8,則單池產泥xi1142.4-x'1428(kgMLSS/dkgMLSS/

13、d)3(3)污泥含水率98%,當污泥含水率95%時，取1000(kg/m3)則污泥產量：Ws10001428371.4(m/d)(198%)單池排泥量：Wsi71.4323.8(m3/d)(4)污泥齡40(d)6.6 G57120cx'1428排泥系統(tǒng)的設計在距UASB反應器底部100cm和200cm高處個設置兩個排泥口，共4個排泥口。排泥時由污泥泵從排泥管強排。反應器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入集泥井中，排泥管選鋼管DN150mm。6.7 由計算所得污泥量選擇污泥泵，型號為：WQK25153污泥泵,主要性能：流量：Q=25m3/h；揚程：H=15m；電機功率：P=3Kw;數(shù)量

14、：2臺;用兩臺泵同時給兩組反應器排泥，設每天排泥一次出水系統(tǒng)設計計算出水是否均勻對處理效果出水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排出,有很大的影響且形式與三向分離器及沉淀區(qū)設計有關。6.7.1 出水槽設計6.7.2 對于每個反應池有6個單元三項分離器，出水槽共有6條，槽寬0.2m單個反應器流量:qiQi20.8330.0058(m3/s)6.7.3 36003600出水槽設出水槽槽口附近水流速度為0.2m/s0.0058則槽口附近水深60.0242(m)0.20.2取槽口附近槽深為0.20m,出水槽坡度為0.01,出水槽尺寸：10m0.2m0.2m,出水槽數(shù)量為6座。6.7.4溢流堰

15、設計出水溢流堰共有12條(62),每條長10m。設計90°三角堰，堰高50mm,堰口寬100mm,則堰口水面寬50mm。每個UASB反應器處理水量5.8L/S,查得溢流負荷為12L/(m.S)設計溢流負荷為f1.0L/(m.s),則溢流堰上水面總長為:5.8荷5.8(m)三角堰數(shù)：nLb每條溢流堰三角堰數(shù):5.85010314010116個取140個14個一個溢流堰上共有14個100mm的堰口,10個1000mm的間隙。堰上水頭校核每個堰處流率:qiq一n5.81034.14140_510(m/s)按90。三角堰計算公式:1.43h2.5則堰上水頭：h(-q-1.434.141050

16、4().1.430.015(m)6.7.5 出水渠設計計算UASB反應器沿長邊設一條矩形出水渠，6條出水槽的出水流至此出水渠，設出水渠寬0.3m,坡度0.001,出水渠渠口附近水流速度為0.2m/s。渠口附近水深:3q：5.8103q_uo_u_0.097ua0.30.2(m)以出水槽槽口為基準計算，出水渠渠深:0.20.0970.2970.30(m)里出水渠渠口最遠的出水槽到渠口的距離為:162.7V0.114.75(m)出水渠長為:14.75+0.1=14.85(m)出水渠尺寸:14.85m0.30m0.30m向渠口坡度為:0.001UASB排水管設計Q=17.36L/s,選用D=150m

17、m的鋼管排水,充滿度為0.6,設計坡度為0.001,管內水流速度為v=1.02m/s沼氣收集系統(tǒng)設計計算(1)沼氣主要產生于厭氧階段，設計產氣率取0.4m3/kgCOD3總廠氣量：GQC0E0.4150011.20.855712(m/d)則單個UASB反應器產氣量：GG5712331904(m3/d)(2)集氣管：每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，單個池子共有13根集氣管，每根集氣管內最大流量1904243600131.7103(m3/s)根據資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100mm本設計中取100mm,結構圖2.3如下:(3)沼氣主管：每池13根集氣管，選通到一根單池主管然后再匯入兩池沼

18、氣主管，采用鋼管，單池沼氣主管道坡度為0.5%。19043q0.0220(m3/s),D150mm，充滿度設則單池沼氣主管內最大氣流量:243600圖2.3UASB集氣罩5712o(4)官內取大氣流重：q0.0661(m/s)2436006.9 取D=200mm;充滿度0.6;流速v=6066143.51m/s0.220.6水封罐設計水封罐主要是用來控制三項分離器的集氣室中氣、液兩相界面高度的，因為當液面太高或波動時浮渣或浮沫可能會引起出氣管的堵塞或使氣體部分進入沉降室，同時兼有隔絕和排除冷凝水作用，每一反應器配一水封罐。水封高度取H=H1H0式中H0反應器至儲氣罐的壓頭損失和儲氣罐的壓頭為保

19、證安全取儲氣罐內壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大H1取2mH2O，儲氣罐內的壓強H0為400mmH2O,則H=2-0.4=1.6m取水封高度為2.5m,直徑為1500mm，進水管、出氣管各一根，D=200mm.進水管、放空管各一根，D=50mm,并設液面計。6.9.1 氣水分離器氣水分離器起到對沼氣高燥的作用，選用500mmH1800mm鋼制氣水分離器4個,氣水分離器中預裝鋼絲填料，在氣水分離器前設置過濾器以凈化沼氣，在分離器出氣管上裝設流量計及壓力表。6.9.2 沼氣柜容積確定由上送股計算知該處理中日產沼氣5712m3=238m3/h,則沼氣柜容積應為4h產氣量的體積來確定，即Vgqt238495

20、2(m3)設計選用300鋼板水槽內導軌濕式貯氣柜，尺寸為:10000mmH10000mm。6.9.3 UASB的其他設計考慮.取樣管設計在池壁高度上設置若干個取樣管，用以采取反應器內的污泥樣，以隨時掌握污泥在高度方向上的濃度分布情況，在距反應器底1.11.2m位置，沿池壁高度上設置4根，沿反應器高度方向各管相距0.8m,水平方向各管相距2.0m。取樣管選用DN100mm的鋼管，取樣口設于距地面1.1m處，配球閥取樣。6.9.4 檢修(1)人孔為便于檢修，在UASB反應器距地坪1.0m處設置600mm人孔一個(2)風為防治部分容重過大的沼氣在UASB反應器內聚集，影響檢修和發(fā)生危險，檢修時可向U

21、ASB反應器中通入壓縮空氣，因此在UASB一側預埋壓縮空氣管(由鼓風機房引來)(3)采光為保證檢修時采光，除采用臨時燈光外，不設UASB預蓋。6.10.3防腐措施厭氧反應器腐蝕比較嚴重的地方是反應器的上部，此處無論是鋼材或是水泥都會被損壞，因此，UASB反應器應重點進行頂部的防腐處理。在水平面以下，溶解的CO2會發(fā)生腐蝕，水泥中的CaO會因為碳酸的存在而溶解。沉降斜面也會腐蝕，為了延長反應器的使用壽命，反應器的防腐措施是必不可少的。本次設計中，反應器上部2m以上池壁用玻璃鋼防腐，三相分離器-所有裸露的碳鋼部位用玻璃鋼防腐。1.1.1 2.6UASB反應池的設計計算2.6.1設計參數(shù)設計流量10

22、0m3/d；進水COD=19000mg/L,去除率為75%;容積負荷Nv=5kgCOD/(m3.d);污泥產率為0.1kgMLSS/kgCOD;1.1.2 產氣率為0.4m3/kgCOD;2.6.2UASB反應器結構尺寸計算反應器容積計算(包括沉淀區(qū)和反應區(qū))UASB有效容積為：V有效QSoNv1001975%5285m3式中V有效一反應器有效容積，m3;Q設計流量，m3/d;S。一進水有機物濃度，kgCOD/m3；-COD去除率，;NV-容積負荷，kgCOD/(m3.d);UASB反應器的形狀和尺寸，本工程設計單座反應器，由于圓形池子布水均勻，處理效果好，所以橫截面設為圓形;反應器有效高度h

23、1=7m,則蛙邛由壬口cV有效285-2橫截面積S40.8m%7反應器直徑D4V440.87.2m,取7.5m3.14D23147522則池子橫截面積：SD45m244水力停留時間(HRT)tHRTV2852.85dQ100Q100水力負何qS86400450.10m3/(m2h)1.0,符合要求。1.1.32.6.3三相分離器構造設計三相分離器的設計主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設計。沉淀區(qū)設計沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應器的水平面積，即&=45m2。沉淀區(qū)的表面負荷率q-0.1m3/(m2h)1.0S8640045回流縫設計設上下三角形集氣罩斜面水平夾角50,上三角形集氣罩的的頂

24、角為90,取h32m；則h32b11.68mtgtg50式中h3一下三角集氣罩水平寬度，m；-下三角形集氣罩斜面的水平夾角；h3-下三角形集氣罩的垂直高度，m；則相鄰兩個下三角形集氣罩斜面之間的水平距離b2D2bl7.521.684.14m則下三角形回流縫面積為Si23.144.1424一一213.45m卜三角形集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速(Vi)可用下式計算:ViQ-0.32m2.0m/h,符合設計要求。S18640013.45設上三角形集氣罩下端與下三角斜面之間水平距離的回流縫的寬度b3=CD=0.8m,上集氣罩下底寬CF=4.6m,則上三角形回流縫面積為:DHCDsin500

25、.8sin500.62mS(CFDE)3.14(4.60.6224.6)2S2I6.39m22則丫2-Q1000.26m/hv12m/h,符合設計要求。S28640016.39確定上下三角形集氣罩相對位置及尺寸，如圖CHCDsin400.8sin400.52mDE2DHCF20.624.65.84mAIDItg50(DEb2)tg502(5.844.14)tg5021.02m又h4CHAI0.521.021.54mh51.2m由上述尺寸可計算出上集氣罩上底直徑為：CF2h5tg404.621.2tg402.59m。BCCDsin400.8sin401.25mDIDEb225.844.1420.

26、85mADBD_DI_cos50DHcos500.85cos500.62cos501.32m0.96mABADBD1.320.960.36m氣液分離設計由斯托克斯公式可得氣體上升速度為：9.58m/hg.20.959.8132Vb(1g)d(1.031.210)0.10.266cm/s18180.02式中d氣泡直徑，cm;1一液體密度，g/cm3;g-沼氣密度，g/cm3;-碰撞系數(shù)，取0.95;-廢水的動力粘滯系數(shù)，0.02g/cms;v-液體的運動粘滯系數(shù)，cm2/s/s;取d0.01cm（氣泡）,T20C;11.03g/cm3;g1.2103g/cm3;v0.0101cm20.95;v1

27、0.01011.030.0104g/cms。一般廢水的大于凈水的，故取=0.02g/cms;vav20.26m/h則應95836.85,BCY53.47Va0.26AB0.36'vbBC一“一-,故滿足要求。vaAB三相分離器與UASB高度設計圖2-4三相分離器設計計算草圖三相分離區(qū)總高度hh2h3h4h50.521.541.22.84mh2為集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5m,UASB總高度H=9.0m,懸浮區(qū)4.16m,沉淀區(qū)高度2.84m,污泥區(qū)高1.5m,超高h1=0.5m。管道設計設進水管流速為0.4m/s,則進水管管徑為:D1.36004100243.140.40.061m,

28、取480mm設出水管流速為0.4m/s,則，出水管管徑為:D241003600243.140.40.061m,取80mm1.1.42.6.4布水系統(tǒng)設計計算本配水系統(tǒng)采用圓形布水器，共設36個不水點，每個布水孔直徑為。10mm采用連續(xù)進水。圓環(huán)直徑計算:每個孔口服務面積D24n3.147.51.23m2,a在13m2之間，符合設計要436求?？稍O三個圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設6個孔口，中間設12個，最外圍設18個。圖2-5UASB布水系統(tǒng)示意圖a、內圈6個孔口設計折合為服務圓的直徑為:服務面積：S161.237.38m247.383.07m,3.14用此直徑做一虛圓，在該虛圓內等分虛圓面積設一實圓環(huán)

29、，其上布6個孔口，則圓的直di24徑計算如下:27.38.2.17m;3.14每間隔600布設一個布水點。b、中圈12個孔口設計服務面積：S2121.23214.76m折合為服務面積圓直徑為:4(&S2)4(7.3814.76)531m:3.14中間圓環(huán)的直徑如下-22_(5.31d2)S2JJd24.34m；42每間隔300布設一個布水點。C、外圈18個孔口設計服務面積：S3181.2322.14m4(SiS2S3)V折合為服務面積圓直徑為:4I?814762214)7.51m3.14則外圓環(huán)的直徑d3計算如下:22_(7.51d3)S3則d36.51mo42每間隔200布設一個布水

30、點。布水管的設計計算總進水管的管徑為DN80mm而水量為100t/d,布水支管共設6根，每根管長為3.3m,均勻布開，布水支管內的水流速為0.4m/s,則每根布水支管的的直徑為:4吧D3V60.025m,取。32mm3600243.140.41.1.52.6.5排泥系統(tǒng)設計計算15gVSS/L,貝U般UASB虧泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為UAS皈應器中污泥總量：GVGSS285154275kgVSS/do產泥量計算厭氧生物處理污泥產量取：r=0.1kgMLSS/kgCODUAS阪應器總產泥量：XrQC0E0.1100190.75142.5kgMLSS/d,式中X-UASB反

31、應器產泥量，kgVSS/d;r厭氧生物處理?泥產量，kgVSS/kgCOD;C0一進水CODt度,kg/m3;E一去除率，本設計中取80%，一1425一一據VSS/SS=0.8,X179kgSS/d0.8污泥含水率為p=98%,當含水率大于95%,取s1000kg/m3,則污泥產量WsXs(1p)1791000(198%)9m3/d,一一G4275污泥齡c427523.89(d)。X179排泥系統(tǒng)設計在UASA相分離器下0.5m和底部0.4m高處，各設一個排泥口，共兩個排泥口，每天排泥一次，排泥管的直徑為DN150mm2.6.6出水系統(tǒng)設計計算出水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排

32、出，出水是否均勻對處理效果有很大的影響。出水槽設計單設一個沿著圓形池子內壁的出水槽，設槽寬取u=0.1m,出水槽口附近水流速度為a=0.15m/s,出水槽附近水深Q1000.078mua864000.10.15取槽口附近水深為0.2m,出水槽坡度為0.01；出水槽尺寸：BH0.1m0.25m,溢流堰設計出水設90三角堰，堰高50mm,堰上水頭取H10.01m,則每個三角堰的流量：q11.343H：471.3430.012.471.542105m3/s；三角堰個數(shù)：n1Q-575.6個，設計取76個；q1864001.542105三角堰中心距：,L(D2b)3.147.520.10.2Li0.2

33、85m。n1n1761.1.62.6.7沼氣收集系統(tǒng)的設計計算沼氣產量計算設計沼氣產率取r0.4m3/kgCOD,每日總產氣量：XrQC0E0.4100190.75570m3/d,集氣管：每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，每根集氣管內最大氣流量：5703q0.007m/s243600取DN150mm，充滿度為0.6,管內流速為v0.007420.66m/s。0.60.15水封罐設計水封罐主要是用來控制三相分離器的集氣室中氣液兩相界面高度，因為液面太高或波動是，浮渣或浮沫可能會引起出氣管的堵塞或使氣體部分進入沉降室，同時兼有排泥和排除冷凝水作用。水封高度:HH1Ho式中H。-反應器至貯氣罐的壓頭

34、損失和貯氣罐內的壓頭，為保證安全取貯氣罐內壓H0為400mmHzO。頭，集氣罩中出氣氣壓最大Hi取2H2。，貯氣罐內壓強水封罐:水封高度取1.5m,水封罐面積一般為進氣管面積的4倍，則d2S43.140.152240.071m水封罐直徑取0.3m。氣水分離器氣水分離器起到對沼氣干燥的作用，選用400mm1500mm鋼制氣水分離器一個，氣水分離器中預裝鋼絲填料，在氣水分離器前設置過濾器以凈化沼氣，在分離器出氣管上裝設流量計及壓力表。沼氣柜容量確定由上述計算可知該處理站日產沼氣570底則沼氣柜容量應為2h產氣量的體積確定，即Vqt570247.5m3,取50m324設計選用300鋼板水槽內導軌濕式

35、儲氣柜，尺寸為H4000mm4000mm。沼氣燃燒器正常情況下，沼氣全部送入沼氣柜儲存，事故狀態(tài)可啟動沼氣燃燒器燃燒處理。來自于沼氣穩(wěn)壓柜的沼氣流向一個最大燃燒能力為70m3/h的沼氣燃燒器。沼氣燃燒器的操作由沼氣穩(wěn)壓柜的氣位自動控制。沼氣燃燒器的操作由一個輔助燃燒器（由電磁閥控制）、一個主燃燒器、一套點火器和溫度傳感器構成。在正常工作狀態(tài)下主燃燒器管道上的手動閥常開，一旦沼氣壓力達到某個設定值，輔助燃燒器電磁閥打開，點火器即點火，如果溫度探頭檢測到高溫，說明點火火苗在燃燒。如果沼氣穩(wěn)壓柜的氣位達到某個水平，點火閥沼氣燃燒器主閥自動打開，點火器自動開啟。如果沼氣穩(wěn)壓柜氣位達到主閥開啟位水平時,

36、自動打開，沼氣由點火火苗點燃，然后沼氣穩(wěn)壓柜氣位緩慢下降到某個水平，沼氣燃燒器主閥會自動關閉，而點火火苗始終保持燃燒。1.23.3UASB反應器UASB（升流式厭氧污泥床）：糧食類加工的工藝廢水其CODcr、BOD5,濃度較高，若采用好氧生物處理，不僅構筑物容積大，增加投資費用，而且日常的操作費用也較高。因而采用厭氧處理技術，這樣不僅節(jié)省了好氧處理的運行費用，還可以產生沼氣二次能源進行利用。UASB反應器主要從完善三相分離器的結構來提高有機污染物的去除效果。UASB是集生物反應與沉淀于一體的一種結構緊湊、效率高的厭氧反應器。為了滿足池內厭氧狀態(tài)防止臭氣散逸，UASB池頂上部采用蓋板密封，出水管

37、和出氣管分別設置水封裝置，池內所有管道、三相分離器和池壁均做防腐處理。UASB系統(tǒng)的原理是在形成沉淀性能良好的污泥絮凝體的基礎上，并結合在反應器內設置污泥沉淀系統(tǒng)，使氣相、液相和固相三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥（可以是絮狀污泥或顆粒型污泥）是UASB系統(tǒng)良好的運行的根本點。UASB反應器與其他大多數(shù)厭氧生物處理裝置不同之處就是：廢水由下向上流過反應器，污泥無需特殊攪拌設備；反應器頂部裝有三相（氣、液、固）分離器。其最大突出特點是能在反應器內實現(xiàn)污泥顆?；?，顆粒污泥的直徑一般為0.12cm,相對密度為1.041.08,具有良好的沉淀性能和很高產甲烷活性。污泥顆?；?，反應器內污泥的

38、平均濃度可達50gVSS/L左右，污泥齡一般在30天以上，而反應器水力停留時間比較短，所以UASB反應器具有很高的容積負荷。UASB反應器的外形和結構材料反應器的形狀與尺寸UASB反應器的斷面形狀一般為矩形或圓形。這兩種類型的反應器都已大量應用于實際中。圓形反應器的建造費用比具有相同面積的矩形反應器至少要低12%。但是圓形反應器的這一優(yōu)點，僅在采用單個池子才突出。所以采用單個和小的UASB反應器時，應建造圓形池子。而大的反應器經常建成矩形或方形的。當建兩個或兩個以上反應器時，矩形反應器可以采用公用壁。當采用鋼結構時，常采用圓形斷面，當采用鋼筋混凝土結構時，常采用矩形斷面。由于三相分離器構造要求

39、，采用矩形斷面便于設計加工。UASB反應器容積（包括沉淀區(qū)和反應區(qū)）有3種設計方法，但是，負荷設計法是主要的。UASB反應器的最經濟的高度（深度）為46m,并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)最優(yōu)的運行范圍。進水容積負荷一般不超過5kgCOD/(m3d)。本次設計采用6座矩形UASB反應器。(一)UASB反應器的組成(1)進水配水系統(tǒng)該系統(tǒng)功能主要是將廢水均勻地分配到整個反應器，并具有進行水力攪拌的功能，這時候反應器高速運行的關鍵之一。它由布水管和不水管嘴組成。由于廢水是以多點股流的方式流入的，在反應器的一定范圍內，不可避免圍繞每一布水點形成局部的縱向橫流。一般而言，一定強度的縱向環(huán)流能促進反應區(qū)污泥

40、床層底部顆粒污泥的翻騰打旋，促進水污染與污泥粒子的充分接觸，強化反應速率；同時，也有利于底層顆粒污泥上黏附的微小氣泡脫離，防止其浮升于懸浮層，減小污泥固體的流失量。但是，這種由布水股流引起的縱向環(huán)流如果太劇烈，將會引起惡果：一方面，會破壞污泥床層的宏觀穩(wěn)定性，增大懸浮層的污泥濃度，增加污泥流失幾率，另一方面，一部分進水會迅速穿過污泥床層，直接進入懸浮層，造成嚴重的短流現(xiàn)象，惡化出水水質。目前，在生產運行裝置中所采用的進水方式大致可分為間歇式(脈沖式)、連續(xù)式、連續(xù)與間歇會流向結合進水等幾種方式。從布水管的形式有一管多孔、一管一孔和分枝狀等多種形式。反應器布水點數(shù)量設置與處理流量、進水濃度、容積

41、負荷等因素有關。(2)反應區(qū)反應區(qū)是UASB反應器的工作主體，其中裝滿高活性厭氧生物污泥，上部為懸浮污泥層，下部為污泥床，用于生物吸附和降解可生化的有機污染物。共分3個功能區(qū)，即底部的布水區(qū)，中部的反應區(qū)，頂部的分離出水區(qū)。反應區(qū)內的厭氧微生物存在3種狀態(tài)：游離的單個菌體；聚集成微笑絮體的菌體；聚集成較大的顆粒的菌體。高效工作的UASB反應器內，反應區(qū)的污泥眼高程呈兩種分布狀態(tài)。下部約1/31/2的高度范圍內，密集堆存著絮體污泥和顆粒污泥，污泥粒子雖呈一定的懸浮狀態(tài)，但相互之間距離很近，幾乎成搭接之勢。這個區(qū)域內的污泥固體濃度高達4080g(VSS)/L,或60120g(SS)/L,通常稱成為

42、污泥床層，是對廢水中的可生化性有機物進行生物處理(吸附和降解)的主要場所。被降解的有機物中，大約70%90%是在這個區(qū)域內完成的。污泥床層以上約占反應區(qū)總高度2/31/2的區(qū)域，懸浮著粒徑較小的絮體污泥和游離污泥，絮體之間保持著較大的距離。污泥固體的濃度較小，平均約為525g(SS)/L或530g(SS)/L。這個高度范圍通常稱為污泥懸浮層，是防止污泥粒子流失的緩沖層，其進行生物處理（吸附和降解）的作用并不明顯，被降解的有機物中僅有10%30%是在此層完成的。正常工作的UASB反應器內，在污泥床層和污泥懸浮層之間通常存在著一個濃度突變的分界面，稱做污泥層分界面，污泥層分界面的存在及其高低和廢水

43、種類、出水及出氣等條件有關。（3）三相分離器三相分離器的主要功能是進行固體（反應器中的污泥）、氣體（反應過程產生的沼氣）和液體（被處理的廢水）等三相加以分離，將沼氣引入集氣室，將固體顆粒導入反應區(qū)，將處理后廢水引入排水渠。在3種分離功能中，核心的問題是完成固液分離，將上浮的污泥固體截留下來，返回反應區(qū)，同時改善水質。三相分離器中，氣液分離功能主要有合理配置的傾斜導流板和有斜面的導流塊完成；固液分離功能則主要由斜板以上的沉淀室完成。沉淀室的橫斷面積一般等于或小于（當集水槽占去部分過水斷面時）反應區(qū)的橫斷面積（但也有例外）。水流在沉淀室的上升流速等于或略大于在反應區(qū)內的上升速度。氣固分離是指污泥絮

44、體與附著在其表面上的微小氣泡的分離。污泥絮體與附著的氣泡形成了氣固聚合體，使污泥的密度減小，當密度小于1時就會自動上升，很難沉降分離。附著的氣泡總量愈多，聚合體的密度就愈小，上升速度愈快，就愈難分離。當穿過污泥層上升的大氣泡一旦碰到懸浮著的氣固聚合體時，就會將一部分附著的微小氣泡碰落下來；當碰到斜板和導流板地面時，也會碰落一些微小氣泡，從而改善了其沉降性能使聚合體沉降下來。沉淀室通常設置溢流堰以適應氣體壓力的波動，保持液面的穩(wěn)定。聚集于集氣室的生物氣（沼氣）要用導管引出，輸往貯氣柜備用。（4）出水系統(tǒng)其作用是把沉淀區(qū)處理過的水均勻的收集并派出反應器外，通常由出水槽引出。（5）氣室氣室又稱集氣罩

45、，其作用是收集生物氣（沼氣），經脫硫后送往用戶使用。（6）浮渣清除功能其功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室液面的浮渣。如浮渣不多可省略。（7）排泥系統(tǒng)其功能是均勻地排除反應區(qū)的剩余污泥。（8）水封系統(tǒng)與氣體收集裝置水封系統(tǒng)的功能是控制三相分離器的集氣室中氣液兩相界面的高度，是保證集氣室出氣管在反應器運行過程中不被淹沒、運行穩(wěn)定并將沼氣即時排出反應室，以防止浮渣堵塞等問題的關鍵。氣體收集裝置應該能夠有效地收集產生的沼氣，同時保持正常的氣液界面。氣體管徑應該足夠大，避免氣體夾帶的固體（或泡沫）產生堵塞。設置一個在氣體堵塞情況下，使氣體釋放的保護裝置是重要的，它可以避免對反應器結構形成過大的壓力。在出水管堵

46、塞的情況下，UASB反應器中三相分離器中水面會不斷降低直至從反射板溢出，從而避免對反應器結構的破壞。一般在產生的氣體送往貯氣柜之前，需被引導至通過水保持一定氣體壓力的水封罐中釋放，經驗表明水封罐中冷凝水將積累。因此，在水封罐中有一個排除冷凝水的出口，以保持罐中一定水位是必需的。根據不同處理對象，UASB反應器常分為開敞式和封閉式兩大類。2.1 2UASB反應器的設計計算4.1UASB反應器有效容積及主要尺寸的確定設計參數(shù)：Q=9955m3/d;進水COD=5152mg/l。2.1.1 4.1.1UASB反應器的有效容積設計有效容積負荷率Nv=5.0kgCOD/m3.d;COD去除率為80%。V

47、有效Q（C。Ce）Nv995551520.83105.0_38206.11m4.1.2UASB反應器的形狀和尺寸UASB反應器的經濟有效高度為68m,由于建造圓形反應器的三相分離器比矩形復雜,所以本設計采用矩形。設計反應器有效高度H=7m;則橫截面積:V有效H34007486m2共設四座UASB反應器。每池的面積為:S486n4122m2矩形長寬比為約2:1;所以B=8m;L=16m;則單池的截面積為：128m2般應用是反應器的裝液量為70%90%;設計反應器總高度為8m,其中超高為0.5m。單池容積：VSiH128(8.50,5)1024m3總容積：VVin102444096m3有效容積為3

48、584n3,則體積有效系數(shù)為88%,符合有機負荷要求。2.1.34.1.3水力停留時間HRT和水力負荷率Vr3584tHRT嬴2443hQ83.3S5123,2.0.16m/m.h對于顆粒污泥，水離負荷率Vr0.10.9m3/m2.h,符合要求。2.1.2 4.2進水分配系統(tǒng)的設計4.2.1布水點的設置進水方式采用連續(xù)均勻進水方式，布水點的數(shù)量與處理水量、進水濃度、容積負荷等因素有關。所取容積負荷為10.0kgCOD/m3.d,每個布水點的布水面積在0.52n2,本設計的布水點的負荷面積取2.66m2。布水點的個數(shù)：48個2.1.3 2128m22.66m24.2.2配水系統(tǒng)形式配水系統(tǒng)形式采

49、用多管多孔配水方式。反應器設置一根進水總管DN=100mm16根進水支管DN=50mm支管分布在總管的兩側，同側每兩根支管中心間距為2m,孔距為1.0m,每根水管有4個孔，孔口向下并于垂線成45度角。為使配水均勻，要求出口流速不小于2m/s。設u=2m/sd33600nu420.836006423.147.6mm本設計取（）=15mm;為增強污泥和廢水之間的接觸，減少底部進水管的堵塞，建議進水點距池底200250mm,本工程布水管距管底200mm。2.1.4 4.2.3上升水流速度和氣流速度本設計容積負荷Nv=10.0kgCOD/m3.d,沼氣產率r=0.40m3/kgCOD;本設計采用厭氧消

50、化污泥接種，需滿足空塔水流速度和空塔沼氣上升速度均小于1.0m/h?？账魉俣龋篣kQ8330.16m/h1.0m/h滿足要求;S512空塔上升氣流速度：UgQC。0.62m/h<1.0m/h,滿足要求。2.2 4.3三相分離器的設計三相分離器有3個主要功能和3個組成部分：氣液分離、固液分離和污泥回流3個功能以及氣封、沉淀區(qū)和回流縫3個組成部分。2.2.1 4.3.1沉淀區(qū)設計沉淀室內設計日平均表面負荷率小于0.7m3/m2.h;沉淀區(qū)進水口的水流上升速度小于2m3/m2.ho本工程設計中，與短邊平行，沿池邊布設7個集氣罩，構成七個分離單元。三相分離器的長度B=8m,每個單元的寬度b-

51、2.3m；7沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應區(qū)的水平面積，即128m2。沉淀區(qū)的表面負荷率:20.832320.16m/m.h0.7m/m.h128圖2-22.3.24.3.2回流縫設計設上下三角形集氣罩斜面水平夾角a為55。；取h31.2m；h3D0.84mtan55b2b2bl2.320.840.62m式中：bi下三角形集氣罩罩底的寬度，m；B2相鄰兩個三角形集氣罩之間的水平距離，m;B3下三角形集氣罩的垂直高度，m。下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速V1:a1nb2l70.62834.72m2Qi20.8V(一0.6m/h2m/h,滿足要求。a134.72式中：al下三角形集氣罩回流

52、縫總面積，m2。為使回流縫水流穩(wěn)定，固液分離效果良好，污泥能順利回流，一般V1<2m/h。上三角形集氣罩下端與下三角斜面之間的水平距離的回流縫中的水流流速：設b30.3m；3*2a22nb3I270.3833.6mV2Qa220.833.60.62m/h假定a2為控制斷面，那么V2就是最大流速，同時滿足V1V22m/h。4.3.3氣液分離設計CE=CDsin55o=0.3xsin55o=0.24mCBCE0.240.42msin55sin55設AB=0.5m,則:h4(ABcos55b2)tan55(0.5cos550.31)tan550.85m校核氣液分離:假定氣泡上升流速和水流速度不

53、變,根據平行四邊形法則，要使氣泡分離不進入沉淀區(qū)的必要條件是Vb2D或BC。VaABAB沿AB方向的水流速度:20.80.77m/h0.24827式中：B三相分離器的長度;N每池三相分離器的數(shù)量。氣泡上升速度:g18式中：d氣泡的直徑,cm;l液體密度,g/cm3;g/cm3;3碰撞系數(shù)，取0.95科廢水的動力粘滯系數(shù),g/cm.s;V廢水的運動粘滯系數(shù),cm2/so設氣泡直徑d=0.01cm;35CT,l1.03g/cm3,g1.2103g/cm3,2.0.0101cm/s,3=0.95;由于廢水的動力粘滯系數(shù)值比凈水的大，取0.2g/cm.s。Vb0.95981BC180.20.42(1.

54、031.2103)0.0129.58m/hAB0.50.84;VbVa9.5812.44;0.77VbVaBC滿足要求。AB1.1.3 4.3.4三相分離器與UASB總高度設計三相分離器總高度:hh2h3h4h5h2為集氣罩以上的覆蓋水深，取1.5m；AFh31.2sin55sin551.46mDFAFAD1.460.50.520.44mh5DFsin550.44sin550.36mh2h3h4h51.51.20.850.363.19mUASB總高度H=8.5m,沉淀區(qū)高2m,污泥床高2.5m,懸浮區(qū)高3.5m,超高0.5m。2.4.1 4.4排泥系統(tǒng)的設計計算4.4.1UASB反應器中污泥總量計算般UASB虧泥床主要由沉降性能比較好的厭氧污泥組成，平均濃度為15VSS/L,則:2.4.2 GVCss820820123120kg/d4.4.2產泥量計算厭氧生物處理污泥產量取r=0.08kgVSS/kgCOD。流量Q=414.8m3/h,進水COCW度為5152mg/L,COLfe除率為80%。UAS阪應器總產泥量:AX=rQC0E0.08414.8245.1520.83282.4