厌氧塔计算手册.doc

1、1.厌氧塔的设计计算1.1 反应器结构尺寸设计计算（1 ） 反应器的有效容积设计容积负荷为 )/(0.53dmkgCODNv进出水 COD浓度 ，E=0.70 2LV= ，取为 840030 840.573EQCv3式中 Q设计处理流量 dm/3C0进出水 COD浓度 kgCOD/ 3E去除率NV容积负荷 （2 ） 反应器的形状和尺寸。工程设计反应器 3座，横截面积为圆形。1） 反应器有效高为 则mh0.17横截面积： )(495.82VS有 效单池面积： 1632ni2) 单池从布水均匀性和经济性考虑，高、直径比在 1.2：1 以下较合适。设直径 ，则高 ，设计中取mD158.*5.mDh

2、mh18单池截面积： )(6.7143)2(*4.322Si 设计反应器总高 ，其中超高 1.0H8单池总容积： )(30).8(6.7 3Vii 单个反应器实际尺寸： mD15反应器总池面积： )(.29.nSi反应器总容积： 03 3Vi （3） 水力停留时间（HRT）及水力负荷（ ）rVvNhQVtHRT724309)./(.6.1223mSr根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷 故符合要求。)./(9.0123hmVr1.7.2 三相分离器构造设计计算（1） 沉淀区设计根据一般设计要求，水流在沉淀室内表面负荷率 沉淀室底部进水)./(7.023 hq口表面负荷一般小于 2.0 。)./

3、(23hm本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置 8个集气罩，构成 7个分离单元，则每池设置 7个三项分离器。三项分离器长度： )(16bl每个单元宽度： 57.28 m沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即 288 2沉淀区表面负荷率： )./(0.1)./(39.028.1423hmhSQi （2） 回流缝设计设上下三角形集气罩斜面水平夹角 为 55，取4.3)(98.05tan4.1t31 mhb4.1.2.12式中： 单元三项分离器宽度，m；b下三角形集气罩底的宽度，m；1相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一）2，m；下三角形集气罩的垂直高度，m；3h设上下三角形集

4、气罩斜面水平夹角 为 55，取mh4.13)(98.05tan4.1t31 mhb4.1.2.12式中： 单元三项分离器宽度，m；b下三角形集气罩底的宽度，m；1bh1h2h4h3b1 b2图 4 三相分离器计算草图相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一）2b，m；下三角形集气罩的垂直高度，m；3h下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速 )(48.160.7221lnba)/(98.04.1651 hmaQvi式中： 下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速，m/h；下三角形集气罩回流缝总面积，m 2；1反应器的宽度，即三项分离器的长度 b,m；l反应器三项分离器的

5、单元数；n为使回流缝水流稳定，固、液分离效果好，污泥回流顺利，一般 ，上hmv/21三角集器罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速。设 CDb3.03)(2.6713.07232lnba)/(658142hmQvi式中： 上三角集气罩下断语下三角集气罩斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速，2vm/h；上三角形集气罩回流缝总面积，m 2；2a上三角形集气罩回流缝的宽度，m；3b假设 为控制断面 ，一般其面积不低于反应器面积的 20%， 就是 ，同2minA2vmax时要满足： hv/0.2)(ax21（3） 气、液分离设计由上图 1知： )(4.5sin3.5sinCDE20i4i

6、mB设 则0.Am )(15.tan)204.15cos.(5tan)2cos( 4 mbh 校核气、液分离。如图 2所示。假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是：或bavADBC沿 AB方向水流速度： )/(72.31624.0/587hmNBEQvia 式中：B三项分离器长度，m；N每池三项分离器数量；气泡上升速度： 21)(8dgVgb式中： 气泡直径， cm；d液体密度，g/cm 3；1沼气密度，g/cm 3；g碰撞系数，取 0.95；废水动力黏滞系数，g/(cm.s)；液体的运动黏滞系数，cm 2；v设气泡直径 ，设水温 30。 C，

7、 ，cmd01.31/0.cmg31.0/ggcm， ；sv/.295. )./(4. s由于废水动力黏滞系数值比净水的大，取 0.02 )/(sc则： 320.9581(.01)06/)9.58(/)2bV mh.4.BCA.7.589AbV可以脱去 的气泡Vabcmd01.（4）三项分离器与 UASB高度设计三相分离区总高度： 5432hh式中： 集气罩以上的覆盖水深，取 0.5m；2)(71.5sin4.i.3mhAF )(69.052ABD)(si690si5h则： 4154. mUASB总高度 H=7.5m，沉淀区高 2.5m，污泥床高 2.0m,悬浮区高 2.5m，超高0.5m。1

8、.7.3 布水系统的设计计算反应器布水点数量设置预处理流量、进水浓度，容积负荷等因素有关，有资料知，颗粒污泥 每个布水点服务 2-5m2,出水流速 2-5m/s，配水中心距池底)./(43dmkgCODNv一般为 20-25cm。（1 ） 配水系统：配水系统形式采用多管多孔配水方式，每个反应器设 1根 D=100mm的总水管，16根 d=50mm的支水管。支管分别位于总水管两侧，同侧每根只管之间的中心距为 2.0m，配水孔径取 孔距 2.0m，每根水管有 3个配水孔，每个孔的服务面积15m孔口向下。22.0673.4()（2 ） 布水孔孔径的计算：流速 =2360DQui)/(05.41.36

9、/8742sm布水孔 个，出水流速为 ，则孔径为：18/u取)(0.1.24.3605d5本装置采用连续进料方式，布水口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于 UASB反应器底部反射散布作用，有利于布水均匀，为了污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，建议进水点距反应底部 200300mm，本工程设计采用布水管离 UASB底部 200mm处。布水管设置在距 UASB反应器底部 处。m201.7.4 排泥系统的设计计算（1 ） UASB反应器中污泥总量计算一般 UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为，则 UASB反应器中污泥总量：20/VSL )/(36.19)/(19630

10、28dtdkgCGs 厌氧生物处理 污泥产量取 .8MLVSCOD剩余污泥量的确定与每天去除的有机物量有关，当设有相关的动力学常数时，可根据经验数据确定，一般情况下，可按每去除 1kgCOD产生 0.050.10kgVSS计算，本工程取 0.8/kgVSCOD流量 ，进水 COD浓度 ，COD 去除率hmQ5673 )/(6.5)/(5603mkgl，则%E1） UASB反应器的总产泥量)/(2.6835.0245.6870.0 dkgMLVSECx 2） 不同试验规模下 是不同的，因为规模越大，被处理的废水含无机杂质越MLVS多，因此取 ，则. )/(7854.0263dkgMLSx单池产泥

11、 19i3） 污泥含水率 98%，当污泥含水率95%时，取 )/(103mkgs则污泥产量： )/(7.392%)81(07543dWs单池排泥量： /.6.392msi4) 污泥龄 )(0.57841dxGc1.7.5 排泥系统的设计在距 UASB反应器底部 100cm和 200cm高处个设置两个排泥口，共 4个排泥口。排泥时由污泥泵从排泥管强排。反应器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入集泥井中，排泥管选钢管 DN150mm。由计算所得污泥量选择污泥泵，型号为：WQK25174 污泥泵，主要性能： 流量：Q=25m 3/h；扬程：H=17m；电机功率：P=4Kw；数量：3 台；用 2台泵同

12、时给两组反应器排泥，设每天排泥一次1.7.6 出水系统设计计算出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出，出水是否均匀对处理效果有很大的影响且形式与三向分离器及沉淀区设计有关。（1 ） 出水槽设计对于每个反应池有 7个单元三项分离器，出水槽共有 7条，槽宽 0.2m（2 ） 单个反应器流量： )/(032.658.1430smQqii （3 ） 设出水槽槽口附近水流速度为 0.3则槽口附近水深 )(0762.3.7auqi 取槽口附近槽深为 0.20m，出水槽坡度为 0.01，出水槽尺寸：，出水槽数量为 7座。10.2.m（4 ） 溢流堰设计出水溢流堰共有 17条（7 ） ，每条长

13、10 。设计 90三角堰，堰高2m50 ，堰口宽 100 ，则堰口水面宽 50 。每个 UASB反应器处理水量 31.8 ，查得溢流负荷为sL/ )./(21sL设计溢流负荷为 ，则溢流堰上水面总长为：)./(8.1mf673fqLi三角堰数： 个，取 354个3510bn每条溢流堰三角堰数： 个，取为 36个4.一个溢流堰上共有 36个 100mm的堰口堰上水头校核每个堰处流率： )/(109.4351067. 5smnqi 按 90三角堰计算公式： 5.2431hq则堰上水头： )(0164.).9().(40 mh1.7.7 出水渠设计计算UASB反应器沿长边设一条矩形出水渠，7 条出水

14、槽的出水流至此出水渠，设出水渠宽0.3m，坡度 0.001，出水渠渠口附近水流速度为 0.2m/s。渠口附近水深： )(295.0.3167mauqi 以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深： )(5.04出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为：16.6 ()出水渠长为：16.6+0.1=16.7 ()m出水渠尺寸： 30.5.6.1向渠口坡度为：0.0011.7.8 UASB排水管设计Q=17.67L/s,选用 D=200 mm的钢管排水，充满度为 0.6，设计坡度为 0.001，管内水流速度为 v=0.14m/s1.7.9 沼气收集系统设计计算（1 ） 沼气产量计算1） 沼气主要产生于厌氧阶段，

15、设计产气率取 kgCODm/4.03总产气量： )/(16856154.03dEQCG则单个 UASB反应器产气量： 2Gi2） 集气管：每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单个池子共有 13根集气管，每根集气管内最大流量 )/(106.4302453sm根据资料，集气室沼气出气管最小直径 d=100mm本设计中取 100mm，结构图 5如下：3 ） 沼气主管：每池 13根集气管，选通到一根单池主管然后再汇入两池沼气主管，采用钢管，单池沼气主管道坡度为 0.5%。则单池沼气主管内最大气流量： ，)/(061.32453smqi mD150充满度设计值为 0.8。则流速： )/(8.015.2sv

16、4） 管内最大气流量： )/(83602413sq取 D= 500mm; 充满度 0.6; 流速 v= smv/5.16.42DN100 图 5 集气管结构示意图1.7.10 水封罐设计水封罐主要是用来控制三项分离器的集气室中气、液两相界面高度的，因为当液面太高或波动时浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有隔绝和排除冷凝水作用，每一反应器配一水封罐。水封高度取 H= 10H式中 -反应器至储气罐的压头损失和储气罐的压头0为保证安全取储气罐内压头，集气罩中出气气压最大 取 2m ,储气罐内的压1H2O强 为 400mm ，则 H=2-0.4=1.6m0H2O取水封高度为

17、 2.5m,直径为 1500mm,进水管、出气管各一根，D=200mm.进水管、放空管各一根，D=50mm,并设液面计。（1 ） 气水分离器气水分离器起到对沼气高燥的作用，选用 钢制气水分离器mH18054个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。1.7.11 沼气柜容积确定由上述计算知该处理中日产沼气 31416 =1309 ，则沼气柜容积应为 3h产3m3/h气量的体积来确定，即 ，选用 3座沼气柜，则每座沼气柜)(92710qtVg容积为： 3927/3=1309 。3m设计选用 800钢板水槽内导轨湿式贮气柜，尺寸为： mH8

18、01.7.12 UASB的其他设计考虑（1 ） 取样管设计在池壁高度上设置若干个取样管，用以采取反应器内的污泥样，以随时掌握污泥在高度方向上的浓度分布情况，在距反应器底 1.11.2m 位置，沿池壁高度上设置 4根，沿反应器高度方向各管相距 0.8m，水平方向各管相距 2.0m。取样管选用 DN100mm的钢管，取样口设于距地面 1.1m处，配球阀取样。（2 ） 检修1） 人孔为便于检修，在 UASB反应器距地坪 1.0m处设置 人孔一个60m2） 风为防治部分容重过大的沼气在 UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向 UASB反应器中通入压缩空气，因此在 UASB一侧预埋压缩空气管（由鼓风机房引来）3） 采光为保证检修时采光，除采用临时灯光外，不设 UASB预盖。（3 ） 防腐措施厌氧反应器腐蚀比较严重的地方是反应器的上部，此处无论是钢材或是水泥都会被损坏，因此，UASB 反应器应重点进行顶部的防腐处理。在水平面以下，溶解的 会发生腐蚀，2CO水泥中的 会因为碳酸的存在而溶解。沉降斜面也会腐蚀，为了延长反应器的使用寿命，CaO反应器的防腐措施是必不可少的。本次设计中，反应器上部 2m以上池壁用玻璃钢防腐，三相分离器-所有裸露的碳钢部位用玻璃钢防腐。