UASB的設計計算Word版

1、UASB的設計計算6.1 UASB反應器的有效容積（包括沉淀區(qū)和反應區(qū)）設計容積負荷為進出水COD濃度 ，（去除率85%）V=式中Q設計處理流量C0進出水COD濃度kgCOD/E去除率NV容積負荷，6.2 UASB反應器的形狀和尺寸工程設計反應器3座，橫截面積為矩形。（1） 反應器有效高為則橫截面積：單池面積：（2） 單池從布氺均勻性和經(jīng)濟性考慮，矩形長寬比在2：1以下較合適。設池長，則寬，設計中取單池截面積：（3） 設計反應器總高，其中超高0.5單池總容積：單池有效反應容積：單個反應器實際尺寸：反應器總池面積：反應器總容積：1 / 45總有效反應容積：符合有機負荷要求。UASB反應器體積有效

2、系數(shù)： 在70%-90%之間符合要求。（4） 水力停留時間（HRT）及水力負荷（）根據(jù)參考文獻，對于顆粒污泥，水力負荷故符合要求。6.3 三項分離器構造設計計算（1） 沉淀區(qū)設計根據(jù)一般設計要求，水流在沉淀室內表面負荷率沉淀室底部進水口表面負荷一般小于2.0。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。三項分離器長度：每個單元寬度：沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應器的水平面積即160沉淀區(qū)表面負荷率： bh1h2h3h3b1b2 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°，取式中：單元三項分離器寬度，m；

3、下三角形集氣罩底的寬度，m；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；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；反應器的寬度，即三項分離器的長度b,m；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，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。設式中：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，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

4、設為控制斷面，一般其面積不低于反應器面積的20%，就是，同時要滿足：(3) 氣、液分離設計由上圖2.1知：設則校核氣、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三項分離器長度，m； N每池三項分離器數(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；廢水動力黏滯系數(shù)，g/(cm.s)；液體的運動黏滯系數(shù)，cm2；設氣泡直徑，設水溫30。C，；由于廢水動力黏滯系數(shù)值比凈水的大，取0.02則： 可以脫去的氣泡（4） 三項分離器與UASB高度設

5、計三相分離區(qū)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，配水孔徑取孔距2.0m，每根水管有3個配水孔，每個孔的服務面積孔口

6、向下。6.4.2 布水孔孔徑的計算：流速=布水孔個，出水流速為，則孔徑為：取本裝置采用連續(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反應器底部處。6.4.3 驗證溫度30，容積負荷，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進水COD的濃度 COD的去除率，80%6.5 排泥系統(tǒng)的設計計算6.5.1 UASB反應器中污泥總量

7、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，則一座UASB反應器中污泥總量：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物量有關，當設有相關的動力學常數(shù)時，可根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，一般情況下，可按每去除1kgCOD產(chǎn)生0.050.10kgVSS計算，本工程取。流量，進水COD濃度，COD去除率，則（1）UASB反應器的總產(chǎn)泥量 （2）不同試驗規(guī)模下是不同的，因為規(guī)模越大，被處理的廢水含無機雜質越多，因此取，則單池產(chǎn)泥（3）污泥含水率98%，當污泥含水率95%時，取則污泥產(chǎn)量：單池排泥量： （4） 污泥齡6.6 排泥系統(tǒng)的設計在距UASB反

8、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。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：2臺；用兩臺泵同時給兩組反應器排泥，設每天排泥一次6.7 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出，出水是否均勻對處理效果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

9、6.7.2 單個反應器流量：6.7.3 出水槽設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 溢流堰設計出水溢流堰共有12條（6），每條長10。設計90°三角堰，堰高50，堰口寬100，則堰口水面寬50。每個UASB反應器處理水量5.8，查得溢流負荷為設計溢流負荷為，則溢流堰上水面總長為：三角堰數(shù)：個取140個每條溢流堰三角堰數(shù)：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：按90°三角堰計算公式：則堰上水頭：6.7.5 出水渠設計計算

10、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： 以出水槽槽口為基準計算，出水渠渠深：里出水渠渠口最遠的出水槽到渠口的距離為：出水渠長為：14.75+0.1=14.85出水渠尺寸：向渠口坡度為：0.0016.7.6 UASB排水管設計Q=17.36L/s,選用D=150 mm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/s6.8 沼氣收集系統(tǒng)設計計算（1） 沼氣主要產(chǎn)生于厭氧階段，設計產(chǎn)氣率取總產(chǎn)氣量：則單個UASB反應器產(chǎn)氣量：（2） 集氣管：每個集氣

11、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根據(jù)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%。則單池沼氣主管內最大氣流量：，充滿度設計值為0.7。則流速： 圖 2.3 UASB集氣罩（4） 管內最大氣流量：取D= 200mm; 充滿度0.6; 流速v= 6.9 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

12、兼有隔絕和排除冷凝水作用，每一反應器配一水封罐。6.9.1 水封高度取H=式中反應器至儲氣罐的壓頭損失和儲氣罐的壓頭為保證安全取儲氣罐內壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大取2m,儲氣罐內的壓強為400mm，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。6.9.2 氣水分離器氣水分離器起到對沼氣高燥的作用，選用鋼制氣水分離器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。6.9.3 沼氣柜容積確定由上送股計算知該處理中日產(chǎn)沼氣5712=238

13、，則沼氣柜容積應為4h產(chǎn)氣量的體積來確定，即設計選用300鋼板水槽內導軌濕式貯氣柜，尺寸為：。6.10 UASB的其他設計考慮6.10.1 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。6.10.2 檢修（1） 人孔 為便于檢修，在UASB反應器距地坪1.0m處設置人孔一個（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

14、險，檢修時可向UASB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，溶解的會發(fā)生腐蝕，水泥中的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 2.6 UASB反應池的設計計算1.1.1 2.6.1

15、設計參數(shù)設計流量100m3/d；進水COD=19000mg/L，去除率為75%；容積負荷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：式中 V有效反應器有效容積， m3；Q設計流量，m3/d；S0進水有機物濃度，kgCOD/m3； -COD去除率，%；NV-容積負荷，kg COD /（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h1=7

16、m，則橫截面積 反應器直徑 ，取7.5m則池子橫截面積：水力停留時間（HRT）水力負荷 ，符合要求。1.1.3 2.6.3 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S1=45m2。沉淀區(qū)的表面負荷率 回流縫設計設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，取；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（）可用下式計算： ，符

17、合設計要求。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：則，符合設計要求。確定上下三角形集氣罩相對位置及尺寸，如圖:又 由上述尺寸可計算出上集氣罩上底直徑為：。氣液分離設計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；-廢水的動力粘滯系數(shù)，;-液體的運動粘滯系數(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高度設計圖2-4 三相分離器設計計算草圖三相分離區(qū)總高度 為集氣罩以上的覆蓋水深

18、，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： ，取80mm， 設出水管流速為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 ，在13m2之間，符合設計要求。可設三個圓環(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2-5 UASB布水系統(tǒng)示意圖、內圈6個孔口設計服務面積：折合為服務圓的直徑為：，用此直徑

19、做一虛圓，在該虛圓內等分虛圓面積設一實圓環(huán)，其上布6個孔口，則圓的直徑計算如下：;則;每間隔600布設一個布水點。、中圈12個孔口設計服務面積：折合為服務面積圓直徑為：中間圓環(huán)的直徑如下,則；每間隔300布設一個布水點。、外圈18個孔口設計服務面積：折合為服務面積圓直徑為：則外圓環(huán)的直徑計算如下：,則。 每間隔200布設一個布水點。 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： ，取32mm。 1.1.5 2.6.5 排泥系統(tǒng)設計計算UASB反應器中污泥總量計算

20、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15gVSS/L,則UASB反應器中污泥總量：。產(chǎn)泥量計算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量?。簉=0.1kgMLSS/kgCODUASB反應器總產(chǎn)泥量：，式中 -UASB反應器產(chǎn)泥量，kg VSS /d; r厭氧生物處理污泥產(chǎn)量，kg VSS /kg COD; C0進水COD濃度,kg/m3; E去除率，本設計中取80%。據(jù)VSS/SS=0.8, 污泥含水率為p=98%，當含水率大于95%，取，則污泥產(chǎn)量 ,污泥齡。排泥系統(tǒng)設計 在UASB三相分離器下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DN15

21、0mm。2.6.6 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=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：，溢流堰設計出水設三角堰，堰高50mm,堰上水頭取，則每個三角堰的流量：；三角堰個數(shù)：設計取76個；三角堰中心距：。1.1.6 2.6.7 沼氣收集系統(tǒng)的設計計算沼氣產(chǎn)量計算設計沼氣產(chǎn)率取,每日總產(chǎn)氣量： ，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：取，充滿度為0.

22、6，管內流速為 。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： 式中 -反應器至貯氣罐的壓頭損失和貯氣罐內的壓頭，為保證安全取貯氣罐內壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大取2,貯氣罐內壓強為400mm。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 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

23、由上述計算可知該處理站日產(chǎn)沼氣570m3,則沼氣柜容量應為2h產(chǎn)氣量的體積確定，即，取50 m3 設計選用300鋼板水槽內導軌濕式儲氣柜，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

24、氣位達到某個水平，點火閥自動打開，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，沼氣燃燒器主閥自動打開，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。1.2 3.3 UASB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(chǎn)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

25、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)污泥顆粒化，顆粒污泥的直徑

26、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(chǎn)甲烷活性。污泥顆粒化后，反應器內污泥的平均濃度可達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(jīng)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

27、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，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(jīng)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/（m3·d）。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

28、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(chǎn)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

29、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

30、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525 g（SS）/L或530 g（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

31、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(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

32、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

33、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，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(chǎn)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

34、的固體（或泡沫）產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(jù)不同處理對象，UASB反應器常分為開敞式和封閉式兩大類。2 UASB反應器的設計計算2.1 4.1 UASB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CO

35、D=5152mg/l。2.1.1 4.1.1 UASB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。 2.1.2 4.1.2 UASB反應器的形狀和尺寸UASB反應器的經(jīng)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： 共設四座UASB反應器。每池的面積為：矩形長寬比為約2：1；所以 B=8m；L=16m；則單池的截面積為：128一般應用是反應器的裝液量為7090；設計反應器總高度為8m，其中超高為0.5m。單池容積：總容積：有效容積為3584m³，則體積有效

36、系數(shù)為88，符合有機負荷要求。2.1.3 4.1.3 水力停留時間HRT和水力負荷率Vr對于顆粒污泥，水離負荷率，符合要求。2.2 4.2 進水分配系統(tǒng)的設計2.2.1 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0.52m²，本設計的布水點的負荷面積取2.66m²。布水點的個數(shù)：個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。反應器設置一根進水總管DN=100mm，16根進水支管DN=50mm，支管分布在總管的

37、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/s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。2.2.3 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(chǎn)率r=0.40m³/kgCOD；本設計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

38、求。2.3 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。2.3.1 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.h。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 ；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：bh1h2h4h3b1b2圖2-22.3.2 4.3.2 回流縫設計設上下三角形

39、集氣罩斜面水平夾角為55°；??；式中：b1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：，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；假定a2為控制斷面，那么V2就是最大流速，同時滿足。2.3.3 4.3.3 氣液分離設計CE=CDsin55º=0.3×sin55º=0.24m設

40、AB=0.5m，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；廢水的動力粘滯系數(shù)，g/cm.s；廢水的運動粘滯系數(shù)，cm²/s。設氣泡直徑d=0.01 cm；35下，=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。;； 滿足要求。2.3.4 4.3.4 三相分離器與UASB總高度設計三相分離器總高度

41、： h2 為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)的設計計算2.4.1 4.4.1 UASB反應器中污泥總量計算一般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)泥量計算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取r=0.08kgVSS/kgCOD。流量Q=414.8m³/h，進水COD濃度為5152mg/L，COD去除率為80。UASB反應器總產(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放。2.5.1 4.5.1 出水槽設計 反應池共設八條出水槽，槽寬設計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 溢流堰設計 出水槽溢流堰共有16條，每條長18m，設計90º三角堰，堰高50mm，堰口寬100mm，堰口水面寬50