UASB的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、uasb的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1 uasb反應(yīng)器的有效容積（包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)）設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為進(jìn)出水cod濃度 ，（去除率85%）v=式中q設(shè)計(jì)處理流量c0進(jìn)出水cod濃度kgcod/e去除率nv容積負(fù)荷，6.2 uasb反應(yīng)器的形狀和尺寸工程設(shè)計(jì)反應(yīng)器3座，橫截面積為矩形。（1） 反應(yīng)器有效高為則橫截面積：?jiǎn)纬孛娣e：（2） 單池從布?xì)炀鶆蛐院徒?jīng)濟(jì)性考慮，矩形長(zhǎng)寬比在2：1以下較合適。設(shè)池長(zhǎng)，則寬，設(shè)計(jì)中取單池截面積：（3） 設(shè)計(jì)反應(yīng)器總高，其中超高0.5單池總?cè)莘e：?jiǎn)纬赜行Х磻?yīng)容積：?jiǎn)蝹€(gè)反應(yīng)器實(shí)際尺寸：反應(yīng)器總池面積：反應(yīng)器總?cè)莘e：總有效反應(yīng)容積：符合有機(jī)負(fù)荷要求。uasb反應(yīng)器體積有效系數(shù)： 在7

2、0%-90%之間符合要求。（4） 水力停留時(shí)間（hrt）及水力負(fù)荷（）根據(jù)參考文獻(xiàn)，對(duì)于顆粒污泥，水力負(fù)荷故符合要求。6.3 三項(xiàng)分離器構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 沉淀區(qū)設(shè)計(jì)根據(jù)一般設(shè)計(jì)要求，水流在沉淀室內(nèi)表面負(fù)荷率沉淀室底部進(jìn)水口表面負(fù)荷一般小于2.0。本工程設(shè)計(jì)中，與短邊平行，沿長(zhǎng)邊每池布置13個(gè)集氣罩，構(gòu)成6個(gè)分離單元，則每池設(shè)置6個(gè)三項(xiàng)分離器。三項(xiàng)分離器長(zhǎng)度：每個(gè)單元寬度：沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積即160沉淀區(qū)表面負(fù)荷率： bh1h2h3h3b1b2 圖2.2 三項(xiàng)分離器(2) 回流縫設(shè)計(jì)設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角為55°，取式中：?jiǎn)卧?xiàng)分離器寬度，m；下三角形集氣

3、罩底的寬度，m；相鄰兩個(gè)下三角形集氣罩之間的水平距離（即污泥回流縫之一），m；下三角形集氣罩的垂直高度，m；下三角集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速:式中：下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速，m/h；下三角形集氣罩回流縫總面積，m2；反應(yīng)器的寬度，即三項(xiàng)分離器的長(zhǎng)度b,m；反應(yīng)器三項(xiàng)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，上三角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(shè)式中：上三角集氣罩下斷語(yǔ)下三角集氣罩斜面之間水平距離的回流縫中水流的流速，m/h；上三角形集氣罩回流縫總面積，m2；上三角形集氣罩回流縫的寬度，m；假設(shè)為控制斷面

4、，一般其面積不低于反應(yīng)器面積的20%，就是，同時(shí)要滿足：(3) 氣、液分離設(shè)計(jì)由上圖2.1知：設(shè)則校核氣、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(jù)平行四邊形法則，要使氣泡分離不進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是：或沿ab方向水流速度：式中：b三項(xiàng)分離器長(zhǎng)度，m； n每池三項(xiàng)分離器數(shù)量；氣泡上升速度：式中：氣泡直徑，cm；液體密度，g/cm3；沼氣密度，g/cm3；碰撞系數(shù)，取0.95；廢水動(dòng)力黏滯系數(shù)，g/(cm.s)；液體的運(yùn)動(dòng)黏滯系數(shù)，cm2；設(shè)氣泡直徑，設(shè)水溫30。c，；由于廢水動(dòng)力黏滯系數(shù)值比凈水的大，取0.02則： 可以脫去的氣泡（4） 三項(xiàng)分離器與uasb高度設(shè)計(jì)三相分離區(qū)

5、總高度：式中：集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5m；則：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。6.4 布水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算反應(yīng)器布水點(diǎn)數(shù)量設(shè)置預(yù)處理流量、進(jìn)水濃度，容積負(fù)荷等因素有關(guān)，有資料知，顆粒污泥每個(gè)布水點(diǎn)服務(wù)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(gè)反應(yīng)器設(shè)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(cè)，同側(cè)每根只管之間的中心距為2.0m，配水孔徑取孔距2.0m，每根水管有3個(gè)配水孔，每個(gè)孔的服務(wù)面積孔口向下。6.4

6、.2 布水孔孔徑的計(jì)算：流速=布水孔個(gè)，出水流速為，則孔徑為：取本裝置采用連續(xù)進(jìn)料方式，布水口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于uasb反應(yīng)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(jìn)水管的堵塞，建議進(jìn)水點(diǎn)距反應(yīng)底部200300mm，本工程設(shè)計(jì)采用布水管離uasb底部200mm處。布水管設(shè)置在距uasb反應(yīng)器底部處。6.4.3 驗(yàn)證溫度30，容積負(fù)荷，沼氣產(chǎn)率，滿足空塔水流速度，空塔沼氣上升速度：空塔水流速度：滿足要求?？账饬魉俣龋簼M足要求。式中 c0進(jìn)水cod的濃度 cod的去除率，80%6.5 排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.5.1 uasb反應(yīng)器中污泥總量計(jì)算一般ua

7、sb污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為，則一座uasb反應(yīng)器中污泥總量：6.5.2 污泥產(chǎn)量 厭氧生物處理 污泥產(chǎn)量取，剩余污泥量的確定與每天去除的有機(jī)物量有關(guān)，當(dāng)設(shè)有相關(guān)的動(dòng)力學(xué)常數(shù)時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，一般情況下，可按每去除1kgcod產(chǎn)生0.050.10kgvss計(jì)算，本工程取。流量，進(jìn)水cod濃度，cod去除率，則（1）uasb反應(yīng)器的總產(chǎn)泥量 （2）不同試驗(yàn)規(guī)模下是不同的，因?yàn)橐?guī)模越大，被處理的廢水含無(wú)機(jī)雜質(zhì)越多，因此取，則單池產(chǎn)泥（3）污泥含水率98%，當(dāng)污泥含水率95%時(shí)，取則污泥產(chǎn)量：?jiǎn)纬嘏拍嗔浚?（4） 污泥齡6.6 排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在距uasb反應(yīng)器底部10

8、0cm和200cm高處個(gè)設(shè)置兩個(gè)排泥口，共4個(gè)排泥口。排泥時(shí)由污泥泵從排泥管強(qiáng)排。反應(yīng)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。由計(jì)算所得污泥量選擇污泥泵，型號(hào)為：wqk25153污泥泵，主要性能： 流量：q=25m3/h；揚(yáng)程：h=15m；電機(jī)功率：p=3kw；數(shù)量：2臺(tái)；用兩臺(tái)泵同時(shí)給兩組反應(yīng)器排泥，設(shè)每天排泥一次6.7 出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)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出，出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊懬倚问脚c三向分離器及沉淀區(qū)設(shè)計(jì)有關(guān)。6.7.1 出水槽設(shè)計(jì)對(duì)于每個(gè)反應(yīng)池有6個(gè)單元三項(xiàng)分離器，出水槽共有6條，槽寬0.2m6.7.2

9、單個(gè)反應(yīng)器流量：6.7.3 出水槽設(shè)出水槽槽口附近水流速度為0.2則槽口附近水深取槽口附近槽深為0.20m，出水槽坡度為0.01，出水槽尺寸：，出水槽數(shù)量為6座。6.7.4 溢流堰設(shè)計(jì)出水溢流堰共有12條（6），每條長(zhǎng)10。設(shè)計(jì)90°三角堰，堰高50，堰口寬100，則堰口水面寬50。每個(gè)uasb反應(yīng)器處理水量5.8，查得溢流負(fù)荷為設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷為，則溢流堰上水面總長(zhǎng)為：三角堰數(shù)：個(gè)取140個(gè)每條溢流堰三角堰數(shù)：個(gè)一個(gè)溢流堰上共有14個(gè)100mm的堰口，10個(gè)1000mm的間隙。堰上水頭校核每個(gè)堰處流率：按90°三角堰計(jì)算公式：則堰上水頭：6.7.5 出水渠設(shè)計(jì)計(jì)算uasb反應(yīng)

10、器沿長(zhǎng)邊設(shè)一條矩形出水渠，6條出水槽的出水流至此出水渠，設(shè)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： 以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，出水渠渠深：里出水渠渠口最遠(yuǎn)的出水槽到渠口的距離為：出水渠長(zhǎng)為：14.75+0.1=14.85出水渠尺寸：向渠口坡度為：0.0016.7.6 uasb排水管設(shè)計(jì)q=17.36l/s,選用d=150 mm的鋼管排水，充滿度為0.6，設(shè)計(jì)坡度為0.001，管內(nèi)水流速度為v=1.02m/s6.8 沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 沼氣主要產(chǎn)生于厭氧階段，設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率取總產(chǎn)氣量：則單個(gè)uasb反應(yīng)器產(chǎn)氣量：（2） 集氣管：每個(gè)集氣罩的沼氣用一

11、根集氣管收集，單個(gè)池子共有13根集氣管，每根集氣管內(nèi)最大流量根據(jù)資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100mm本設(shè)計(jì)中取100mm，結(jié)構(gòu)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氣主管，采用鋼管，單池沼氣主管道坡度為0.5%。則單池沼氣主管內(nèi)最大氣流量：，充滿度設(shè)計(jì)值為0.7。則流速： 圖 2.3 uasb集氣罩（4） 管內(nèi)最大氣流量：取d= 200mm; 充滿度0.6; 流速v= 6.9 水封罐設(shè)計(jì)水封罐主要是用來(lái)控制三項(xiàng)分離器的集氣室中氣、液兩相界面高度的，因?yàn)楫?dāng)液面太高或波動(dòng)時(shí)浮渣或浮沫可能會(huì)引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室，同時(shí)兼有隔絕和排

12、除冷凝水作用，每一反應(yīng)器配一水封罐。6.9.1 水封高度取h=式中反應(yīng)器至儲(chǔ)氣罐的壓頭損失和儲(chǔ)氣罐的壓頭為保證安全取儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大取2m,儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓強(qiáng)為400mm，則h=2-0.4=1.6m取水封高度為2.5m,直徑為1500mm,進(jìn)水管、出氣管各一根，d=200mm.進(jìn)水管、放空管各一根，d=50mm,并設(shè)液面計(jì)。6.9.2 氣水分離器氣水分離器起到對(duì)沼氣高燥的作用，選用鋼制氣水分離器4個(gè)，氣水分離器中預(yù)裝鋼絲填料，在氣水分離器前設(shè)置過(guò)濾器以凈化沼氣，在分離器出氣管上裝設(shè)流量計(jì)及壓力表。6.9.3 沼氣柜容積確定由上送股計(jì)算知該處理中日產(chǎn)沼氣5712=238，則沼氣柜容

13、積應(yīng)為4h產(chǎn)氣量的體積來(lái)確定，即設(shè)計(jì)選用300鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式貯氣柜，尺寸為：。6.10 uasb的其他設(shè)計(jì)考慮6.10.1 取樣管設(shè)計(jì)在池壁高度上設(shè)置若干個(gè)取樣管，用以采取反應(yīng)器內(nèi)的污泥樣，以隨時(shí)掌握污泥在高度方向上的濃度分布情況，在距反應(yīng)器底1.11.2m 位置，沿池壁高度上設(shè)置4根，沿反應(yīng)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(shè)于距地面1.1m處，配球閥取樣。6.10.2 檢修（1） 人孔 為便于檢修，在uasb反應(yīng)器距地坪1.0m處設(shè)置人孔一個(gè)（2） 風(fēng) 為防治部分容重過(guò)大的沼氣在uasb反應(yīng)器內(nèi)聚集，影響檢修和發(fā)生危險(xiǎn)，檢修時(shí)可

14、向uasb反應(yīng)器中通入壓縮空氣，因此在uasb一側(cè)預(yù)埋壓縮空氣管（由鼓風(fēng)機(jī)房引來(lái)）（3） 采光為保證檢修時(shí)采光，除采用臨時(shí)燈光外，不設(shè)uasb預(yù)蓋。6.10.3 防腐措施厭氧反應(yīng)器腐蝕比較嚴(yán)重的地方是反應(yīng)器的上部，此處無(wú)論是鋼材或是水泥都會(huì)被損壞，因此，uasb反應(yīng)器應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行頂部的防腐處理。在水平面以下，溶解的會(huì)發(fā)生腐蝕，水泥中的會(huì)因?yàn)樘妓岬拇嬖诙芙?。沉降斜面也?huì)腐蝕，為了延長(zhǎng)反應(yīng)器的使用壽命，反應(yīng)器的防腐措施是必不可少的。本次設(shè)計(jì)中，反應(yīng)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 2.6 uasb反應(yīng)池的設(shè)計(jì)計(jì)算1.1.1 2.6.1 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)

15、流量100m3/d；進(jìn)水cod=19000mg/l，去除率為75%；容積負(fù)荷nv =5kgcod/（m3.d）；污泥產(chǎn)率為0.1kgmlss/kgcod；產(chǎn)氣率為0.4 m3/ kg cod；1.1.2 2.6.2 uasb反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算反應(yīng)器容積計(jì)算(包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū))uasb有效容積為：式中 v有效反應(yīng)器有效容積， m3；q設(shè)計(jì)流量，m3/d；s0進(jìn)水有機(jī)物濃度，kgcod/m3； -cod去除率，%；nv-容積負(fù)荷，kg cod /（m3.d）；uasb反應(yīng)器的形狀和尺寸，本工程設(shè)計(jì)單座反應(yīng)器，由于圓形池子布水均勻，處理效果好，所以橫截面設(shè)為圓形；反應(yīng)器有效高度h1=7m，則橫截面

16、積 反應(yīng)器直徑 ，取7.5m則池子橫截面積：水力停留時(shí)間（hrt）水力負(fù)荷 ，符合要求。1.1.3 2.6.3 三相分離器構(gòu)造設(shè)計(jì)三相分離器的設(shè)計(jì)主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設(shè)計(jì)。沉淀區(qū)設(shè)計(jì)沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積，即s1=45m2。沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率 回流縫設(shè)計(jì)設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角，上三角形集氣罩的的頂角為，??；則 式中 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； -下三角形集氣罩的垂直高度，m；則相鄰兩個(gè)下三角形集氣罩斜面之間的水平距離 則下三角形回流縫面積為下三角形集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速（）可用下式計(jì)算： ，符合設(shè)計(jì)要求。

17、設(shè)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：則，符合設(shè)計(jì)要求。確定上下三角形集氣罩相對(duì)位置及尺寸，如圖:又 由上述尺寸可計(jì)算出上集氣罩上底直徑為：。氣液分離設(shè)計(jì)由斯托克斯公式可得氣體上升速度為： 式中 氣泡直徑，cm; -液體密度，g/cm3;-沼氣密度，g/cm3;-碰撞系數(shù)，取0.95；-廢水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，;-液體的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，cm2/s一般廢水的大于凈水的，故取=則，,，故滿足要求。三相分離器與uasb高度設(shè)計(jì)圖2-4 三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算草圖三相分離區(qū)總高度 為集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5m

18、,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h(yuǎn)1=0.5m。管道設(shè)計(jì)設(shè)進(jìn)水管流速為0.4m/s,則進(jìn)水管管徑為： ，取80mm， 設(shè)出水管流速為0.4m/s,則，出水管管徑為： ，取80mm。1.1.4 2.6.4 布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算本配水系統(tǒng)采用圓形布水器，共設(shè)36個(gè)不水點(diǎn)，每個(gè)布水孔直徑為10mm，采用連續(xù)進(jìn)水。圓環(huán)直徑計(jì)算：每個(gè)孔口服務(wù)面積 ，在13m2之間，符合設(shè)計(jì)要求?？稍O(shè)三個(gè)圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè)6個(gè)孔口，中間設(shè)12個(gè)，最外圍設(shè)18個(gè)。圖2-5 uasb布水系統(tǒng)示意圖、內(nèi)圈6個(gè)孔口設(shè)計(jì)服務(wù)面積：折合為服務(wù)圓的直徑為：，用此直徑做一虛圓，在

19、該虛圓內(nèi)等分虛圓面積設(shè)一實(shí)圓環(huán)，其上布6個(gè)孔口，則圓的直徑計(jì)算如下：;則;每間隔600布設(shè)一個(gè)布水點(diǎn)。、中圈12個(gè)孔口設(shè)計(jì)服務(wù)面積：折合為服務(wù)面積圓直徑為：中間圓環(huán)的直徑如下,則；每間隔300布設(shè)一個(gè)布水點(diǎn)。、外圈18個(gè)孔口設(shè)計(jì)服務(wù)面積：折合為服務(wù)面積圓直徑為：則外圓環(huán)的直徑計(jì)算如下：,則。 每間隔200布設(shè)一個(gè)布水點(diǎn)。 布水管的設(shè)計(jì)計(jì)算總進(jìn)水管的管徑為dn80mm，而水量為100t/d,布水支管共設(shè)6根，每根管長(zhǎng)為3.3m，均勻布開，布水支管內(nèi)的水流速為0.4m/s,則每根布水支管的的直徑為： ，取32mm。 1.1.5 2.6.5 排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算uasb反應(yīng)器中污泥總量計(jì)算 一般uasb

20、污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為15gvss/l,則uasb反應(yīng)器中污泥總量：。產(chǎn)泥量計(jì)算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量?。簉=0.1kgmlss/kgcoduasb反應(yīng)器總產(chǎn)泥量：，式中 -uasb反應(yīng)器產(chǎn)泥量，kg vss /d; r厭氧生物處理污泥產(chǎn)量，kg vss /kg cod; c0進(jìn)水cod濃度,kg/m3; e去除率，本設(shè)計(jì)中取80%。據(jù)vss/ss=0.8, 污泥含水率為p=98%，當(dāng)含水率大于95%，取，則污泥產(chǎn)量 ,污泥齡。排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在uasb三相分離器下0.5m和底部0.4m高處，各設(shè)一個(gè)排泥口，共兩個(gè)排泥口，每天排泥一次，排泥管的直徑為dn150mm。2.

21、6.6 出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)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出，出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊?。出水槽設(shè)計(jì) 單設(shè)一個(gè)沿著圓形池子內(nèi)壁的出水槽，設(shè)槽寬取u=0.1m，出水槽口附近水流速度為=0.15m/s,出水槽附近水深 取槽口附近水深為0.2m，出水槽坡度為0.01；出水槽尺寸：，溢流堰設(shè)計(jì)出水設(shè)三角堰，堰高50mm,堰上水頭取，則每個(gè)三角堰的流量：；三角堰個(gè)數(shù)：設(shè)計(jì)取76個(gè)；三角堰中心距：。1.1.6 2.6.7 沼氣收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算沼氣產(chǎn)量計(jì)算設(shè)計(jì)沼氣產(chǎn)率取,每日總產(chǎn)氣量： ，集氣管：每個(gè)集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，每根集氣管內(nèi)最大氣流量：取，充滿度為0.6，管內(nèi)流速

22、為 。水封罐設(shè)計(jì)水封罐主要是用來(lái)控制三相分離器的集氣室中氣液兩相界面高度，因?yàn)橐好嫣呋虿▌?dòng)是，浮渣或浮沫可能會(huì)引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室，同時(shí)兼有排泥和排除冷凝水作用。水封高度： 式中 -反應(yīng)器至貯氣罐的壓頭損失和貯氣罐內(nèi)的壓頭，為保證安全取貯氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大取2,貯氣罐內(nèi)壓強(qiáng)為400mm。水封罐：水封高度取1.5m，水封罐面積一般為進(jìn)氣管面積的4倍，則 水封罐直徑取0.3m。氣水分離器氣水分離器起到對(duì)沼氣干燥的作用，選用鋼制氣水分離器一個(gè)，氣水分離器中預(yù)裝鋼絲填料，在氣水分離器前設(shè)置過(guò)濾器以凈化沼氣，在分離器出氣管上裝設(shè)流量計(jì)及壓力表。沼氣柜容量確定由上述計(jì)算可

23、知該處理站日產(chǎn)沼氣570m3,則沼氣柜容量應(yīng)為2h產(chǎn)氣量的體積確定，即，取50 m3 設(shè)計(jì)選用300鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式儲(chǔ)氣柜，尺寸為。沼氣燃燒器正常情況下，沼氣全部送入沼氣柜儲(chǔ)存，事故狀態(tài)可啟動(dòng)沼氣燃燒器燃燒處理。來(lái)自于沼氣穩(wěn)壓柜的沼氣流向一個(gè)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(dòng)控制。沼氣燃燒器的操作由一個(gè)輔助燃燒器（由電磁閥控制）、一個(gè)主燃燒器、一套點(diǎn)火器和溫度傳感器構(gòu)成。在正常工作狀態(tài)下主燃燒器管道上的手動(dòng)閥常開，一旦沼氣壓力達(dá)到某個(gè)設(shè)定值，輔助燃燒器電磁閥打開，點(diǎn)火器即點(diǎn)火，如果溫度探頭檢測(cè)到高溫，說(shuō)明點(diǎn)火火苗在燃燒。如果沼氣穩(wěn)壓柜的氣位達(dá)到某個(gè)

24、水平，點(diǎn)火閥自動(dòng)打開，點(diǎn)火器自動(dòng)開啟。如果沼氣穩(wěn)壓柜氣位達(dá)到主閥開啟位水平時(shí)，沼氣燃燒器主閥自動(dòng)打開，沼氣由點(diǎn)火火苗點(diǎn)燃，然后沼氣穩(wěn)壓柜氣位緩慢下降到某個(gè)水平，沼氣燃燒器主閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，而點(diǎn)火火苗始終保持燃燒。1.2 3.3 uasb反應(yīng)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(gòu)筑物容積大，增加投資費(fèi)用，而且日常的操作費(fèi)用也較高。因而采用厭氧處理技術(shù)，這樣不僅節(jié)省了好氧處理的運(yùn)行費(fèi)用，還可以產(chǎn)生沼氣二次能源進(jìn)行利用。uasb反應(yīng)器主要從完善三相分離器的結(jié)構(gòu)來(lái)提高有機(jī)污染物的去除效果。uasb是集生物反應(yīng)與沉淀于一體的一種

25、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的厭氧反應(yīng)器。為了滿足池內(nèi)厭氧狀態(tài)防止臭氣散逸，uasb池頂上部采用蓋板密封，出水管和出氣管分別設(shè)置水封裝置，池內(nèi)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(chǔ)上，并結(jié)合在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)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(yùn)行的根本點(diǎn)。uasb反應(yīng)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(guò)反應(yīng)器，污泥無(wú)需特殊攪拌設(shè)備；反應(yīng)器頂部裝有三相（氣、液、固）分離器。其最大突出特點(diǎn)是能在反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)污泥顆?；?，顆粒污泥的直徑一般為0.1

26、2cm，相對(duì)密度為1.041.08，具有良好的沉淀性能和很高產(chǎn)甲烷活性。污泥顆?；?，反應(yīng)器內(nèi)污泥的平均濃度可達(dá)50gvss/l左右，污泥齡一般在30天以上，而反應(yīng)器水力停留時(shí)間比較短，所以u(píng)asb反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷。uasb反應(yīng)器的外形和結(jié)構(gòu)材料反應(yīng)器的形狀與尺寸uasb反應(yīng)器的斷面形狀一般為矩形或圓形。這兩種類型的反應(yīng)器都已大量應(yīng)用于實(shí)際中。圓形反應(yīng)器的建造費(fèi)用比具有相同面積的矩形反應(yīng)器至少要低12%。但是圓形反應(yīng)器的這一優(yōu)點(diǎn)，僅在采用單個(gè)池子才突出。所以采用單個(gè)和小的uasb反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)建造圓形池子。而大的反應(yīng)器經(jīng)常建成矩形或方形的。當(dāng)建兩個(gè)或兩個(gè)以上反應(yīng)器時(shí)，矩形反應(yīng)器可以采用公

27、用壁。當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，常采用圓形斷面，當(dāng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，常采用矩形斷面。由于三相分離器構(gòu)造要求，采用矩形斷面便于設(shè)計(jì)加工。uasb反應(yīng)器容積（包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)）有3種設(shè)計(jì)方法，但是，負(fù)荷設(shè)計(jì)法是主要的。uasb反應(yīng)器的最經(jīng)濟(jì)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(yùn)行范圍。進(jìn)水容積負(fù)荷一般不超過(guò)5kgcod/（m3·d）。本次設(shè)計(jì)采用6座矩形uasb反應(yīng)器。（一） uasb反應(yīng)器的組成（1）進(jìn)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(gè)反應(yīng)器，并具有進(jìn)行水力攪拌的功能，這時(shí)候反應(yīng)器高速運(yùn)行的關(guān)鍵之一。它由布水管和不水管嘴組成。由于廢水是以多點(diǎn)股流的方式流

28、入的，在反應(yīng)器的一定范圍內(nèi)，不可避免圍繞每一布水點(diǎn)形成局部的縱向橫流。一般而言，一定強(qiáng)度的縱向環(huán)流能促進(jìn)反應(yīng)區(qū)污泥床層底部顆粒污泥的翻騰打旋，促進(jìn)水污染與污泥粒子的充分接觸，強(qiáng)化反應(yīng)速率；同時(shí)，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(huì)引起惡果：一方面，會(huì)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(jìn)水會(huì)迅速穿過(guò)污泥床層，直接進(jìn)入懸浮層，造成嚴(yán)重的短流現(xiàn)象，惡化出水水質(zhì)。目前，在生產(chǎn)運(yùn)行裝置中所采用的進(jìn)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(huì)流向結(jié)合進(jìn)

29、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(yīng)器布水點(diǎn)數(shù)量設(shè)置與處理流量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等因素有關(guān)。（2）反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)是uasb反應(yīng)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(jī)污染物。共分3個(gè)功能區(qū)，即底部的布水區(qū)，中部的反應(yīng)區(qū)，頂部的分離出水區(qū)。反應(yīng)區(qū)內(nèi)的厭氧微生物存在3種狀態(tài)：游離的單個(gè)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(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)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(nèi)，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

30、很近，幾乎成搭接之勢(shì)。這個(gè)區(qū)域內(nèi)的污泥固體濃度高達(dá)4080g（vss）/l，或60120g（ss）/l，通常稱成為污泥床層，是對(duì)廢水中的可生化性有機(jī)物進(jìn)行生物處理（吸附和降解）的主要場(chǎng)所。被降解的有機(jī)物中，大約70%90%是在這個(gè)區(qū)域內(nèi)完成的。污泥床層以上約占反應(yīng)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525 g（ss）/l或530 g（ss）/l。這個(gè)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(jìn)行生物處理（吸附和降解）的作用并不明顯，被降解的有機(jī)物中僅有10%30%是在此層完成的。正常工作的uasb

31、反應(yīng)器內(nèi)，在污泥床層和污泥懸浮層之間通常存在著一個(gè)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種類、出水及出氣等條件有關(guān)。（3）三相分離器三相分離器的主要功能是進(jìn)行固體（反應(yīng)器中的污泥）、氣體（反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)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(dǎo)入反應(yīng)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(wèn)題是完成固液分離，將上浮的污泥固體截留下來(lái)，返回反應(yīng)區(qū)，同時(shí)改善水質(zhì)。三相分離器中，氣液分離功能主要有合理配置的傾斜導(dǎo)流板和有斜面的導(dǎo)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(dāng)集水槽占去部分

32、過(guò)水?dāng)嗝鏁r(shí)）反應(yīng)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(yīng)區(qū)內(nèi)的上升速度。氣固分離是指污泥絮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(dāng)密度小于1時(shí)就會(huì)自動(dòng)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(dāng)穿過(guò)污泥層上升的大氣泡一旦碰到懸浮著的氣固聚合體時(shí)，就會(huì)將一部分附著的微小氣泡碰落下來(lái)；當(dāng)碰到斜板和導(dǎo)流板地面時(shí)，也會(huì)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(lái)。沉淀室通常設(shè)置溢流堰以適應(yīng)氣體壓力的波動(dòng)，保持液面的穩(wěn)定。聚集于集氣室的生物氣（沼氣）要用導(dǎo)管引出，輸往貯

33、氣柜備用。（4）出水系統(tǒng)其作用是把沉淀區(qū)處理過(guò)的水均勻的收集并派出反應(yīng)器外，通常由出水槽引出。（5）氣室氣室又稱集氣罩，其作用是收集生物氣（沼氣），經(jīng)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(yīng)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(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中不被淹沒(méi)、運(yùn)行穩(wěn)定并將沼氣即時(shí)排出反應(yīng)室，以防止浮渣堵塞等問(wèn)題的關(guān)鍵。氣體收集裝置應(yīng)該能夠有效地收集產(chǎn)生的沼氣，同時(shí)保持正常的氣液界面。氣體管徑應(yīng)該足夠大，避免氣體夾帶的固體（或泡

34、沫）產(chǎn)生堵塞。設(shè)置一個(gè)在氣體堵塞情況下，使氣體釋放的保護(hù)裝置是重要的，它可以避免對(duì)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形成過(guò)大的壓力。在出水管堵塞的情況下，uasb反應(yīng)器中三相分離器中水面會(huì)不斷降低直至從反射板溢出，從而避免對(duì)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的破壞。一般在產(chǎn)生的氣體送往貯氣柜之前，需被引導(dǎo)至通過(guò)水保持一定氣體壓力的水封罐中釋放，經(jīng)驗(yàn)表明水封罐中冷凝水將積累。因此，在水封罐中有一個(gè)排除冷凝水的出口，以保持罐中一定水位是必需的。根據(jù)不同處理對(duì)象，uasb反應(yīng)器常分為開敞式和封閉式兩大類。2 uasb反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 4.1 uasb反應(yīng)器有效容積及主要尺寸的確定設(shè)計(jì)參數(shù)：q=9955m³/d；進(jìn)水cod=5152

35、mg/l。2.1.1 4.1.1 uasb反應(yīng)器的有效容積設(shè)計(jì)有效容積負(fù)荷率nv=5.0kgcod/m³.d；cod去除率為80。 2.1.2 4.1.2 uasb反應(yīng)器的形狀和尺寸uasb反應(yīng)器的經(jīng)濟(jì)有效高度為68m，由于建造圓形反應(yīng)器的三相分離器比矩形復(fù)雜，所以本設(shè)計(jì)采用矩形。設(shè)計(jì)反應(yīng)器有效高度h=7m；則橫截面積： 共設(shè)四座uasb反應(yīng)器。每池的面積為：矩形長(zhǎng)寬比為約2：1；所以 b=8m；l=16m；則單池的截面積為：128一般應(yīng)用是反應(yīng)器的裝液量為7090；設(shè)計(jì)反應(yīng)器總高度為8m，其中超高為0.5m。單池容積：總?cè)莘e：有效容積為3584m³，則體積有效系數(shù)為88，

36、符合有機(jī)負(fù)荷要求。2.1.3 4.1.3 水力停留時(shí)間hrt和水力負(fù)荷率vr對(duì)于顆粒污泥，水離負(fù)荷率，符合要求。2.2 4.2 進(jìn)水分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.2.1 4.2.1 布水點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)水方式采用連續(xù)均勻進(jìn)水方式，布水點(diǎn)的數(shù)量與處理水量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等因素有關(guān)。所取容積負(fù)荷為10.0kgcod/m³.d,每個(gè)布水點(diǎn)的布水面積在0.52m²，本設(shè)計(jì)的布水點(diǎn)的負(fù)荷面積取2.66m²。布水點(diǎn)的個(gè)數(shù)：個(gè)2.2.2 4.2.2 配水系統(tǒng)形式配水系統(tǒng)形式采用多管多孔配水方式。反應(yīng)器設(shè)置一根進(jìn)水總管dn=100mm，16根進(jìn)水支管dn=50mm，支管分布在總管的兩側(cè)，同側(cè)每

37、兩根支管中心間距為2m，孔距為1.0m，每根水管有4個(gè)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(shè)u=2m/s本設(shè)計(jì)取=15mm；為增強(qiáng)污泥和廢水之間的接觸，減少底部進(jìn)水管的堵塞，建議進(jìn)水點(diǎn)距池底200250mm，本工程布水管距管底200mm。2.2.3 4.2.3 上升水流速度和氣流速度本設(shè)計(jì)容積負(fù)荷nv=10.0kgcod/m³.d，沼氣產(chǎn)率r=0.40m³/kgcod；本設(shè)計(jì)采用厭氧消化污泥接種，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?滿足要求；空塔上升氣流速度： <1.0m/h，滿足要求。2.3

38、4.3 三相分離器的設(shè)計(jì)三相分離器有3個(gè)主要功能和3個(gè)組成部分：氣液分離、固液分離和污泥回流3個(gè)功能以及氣封、沉淀區(qū)和回流縫3個(gè)組成部分。2.3.1 4.3.1 沉淀區(qū)設(shè)計(jì)沉淀室內(nèi)設(shè)計(jì)日平均表面負(fù)荷率小于0.7m³/m².h；沉淀區(qū)進(jìn)水口的水流上升速度小于2m³/m².h。本工程設(shè)計(jì)中，與短邊平行，沿池邊布設(shè)7個(gè)集氣罩，構(gòu)成七個(gè)分離單元。三相分離器的長(zhǎng)度 b=8m，每個(gè)單元的寬度 ；沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)區(qū)的水平面積，即128m²。沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率：bh1h2h4h3b1b2圖2-22.3.2 4.3.2 回流縫設(shè)計(jì)設(shè)上下三角形集氣罩斜面水

39、平夾角為55°；取；式中：b1下三角形集氣罩罩底的寬度，m；b2相鄰兩個(gè)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：，滿足要求。式中：a1下三角形集氣罩回流縫總面積，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(shè)；假定a2為控制斷面，那么v2就是最大流速，同時(shí)滿足。2.3.3 4.3.3 氣液分離設(shè)計(jì)ce=cdsin55º=0.3×sin55º=0.24m設(shè)ab=0.5

40、m，則： 校核氣液分離：假定氣泡上升流速和水流速度不變，根據(jù)平行四邊形法則，要使氣泡分離不進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是。沿ab方向的水流速度：式中：b三相分離器的長(zhǎng)度； n每池三相分離器的數(shù)量。氣泡上升速度：， 式中：d氣泡的直徑，cm；液體密度，g/cm³；沼氣密度，g/cm³；碰撞系數(shù)，取0.95；廢水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，g/cm.s；廢水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，cm²/s。設(shè)氣泡直徑d=0.01 cm；35下，=0.95；由于廢水的動(dòng)力粘滯系數(shù)值比凈水的大，取0.2g/cm.s。;； 滿足要求。2.3.4 4.3.4 三相分離器與uasb總高度設(shè)計(jì)三相分離器總高度： h2 為

41、集氣罩以上的覆蓋水深，取1.5m；uasb總高度h=8.5m，沉淀區(qū)高2 m，污泥床高2.5m，懸浮區(qū)高3.5m，超高0.5m。2.4 4.4 排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.1 4.4.1 uasb反應(yīng)器中污泥總量計(jì)算一般uasb污泥床主要 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 4.4.2 產(chǎn)泥量計(jì)算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取r=0.08kgvss/kgcod。流量q=414.8m³/h，進(jìn)水cod濃度為5152mg/l，cod去除率為80。uasb反應(yīng)器總產(chǎn)泥量：x=據(jù)vss/ss為0.8，x=污泥含水率為98，則污泥產(chǎn)量： 單池排泥量： 污泥齡： g/x=30d2.5 4.5 出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)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放。2.5.1 4.5.1 出水槽設(shè)計(jì) 反應(yīng)池共設(shè)八條出水槽，槽寬設(shè)計(jì)出水槽槽口附近水流速度為槽口附近水深： 取槽口附近水槽深為0.2m，出水槽坡度為0.01，出水槽尺寸0.2×0.3×18m。2.5.2 4.5.2 溢流堰設(shè)計(jì) 出水槽溢流堰共有