1、1UASB 反应器设计说明（1）设计作用UASB反应器是进行废水处理的主要构筑物之一，对高浓度的废水进行厌氧发酵，去除大部分的有机污染物。（2）设计参数选用设计资料参数如下： 参数选取：容积负荷（Nv）为：6kgCOD/(m 3d) ；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD ；产气率为：0.5m 3/kgCOD 。 设计水质：UASB反应器进出水水质指标如表3-4：表 2-1UASB 反应器进出水水质指标水质指标 进水水质(mg/l) 去除率（%） 出水水质(mg/l)COD 2572 85 385.8BOD 1109 85 166.35SS 150 60 60 设计水量：Q = 1200
2、m3/d = 50m3/h = 0.0139m3/s（3）工作原理UASB，即上流式厌氧污泥床反应器，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑、效率高的厌氧反应器，由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的
3、反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间2较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题 7。（4）设计计算 反应器容积计算：UASB有效容积为：V 有
4、效 = V0NSQe(3.6)式中：V 有效 反应器有效容积，m 3；S0、S e 进出水 COD 的浓度,kgCOD/m 3；Q 设计流量，m 3/d；Nv 容积负荷,kgCOD/(m 3d)。V 有效 = 685.072.10= 437.24m3采用2座相同的UASB 反应器 , 则每座反应器的有效容积为：437.24/2 = 218.62m3。根据经验，UASB 最经济的高度一般在 36m之间，并且大多数情况下，这也是系统最优的运行范围。取有效水深h = 6m , 则：m26.4.218A采用公壁建造矩形池比圆形池较经济。有关资料显示，当长宽比在 2：1 左右时，基建投资最省。取长 L
5、= 8m ，宽 B = 5m ，则实际横截面积为：A1 = LB = 85 = 40m2实际总横截面积为：A = 402 = 80m2 本工程设计中反应器总高取H = 6.2m(超高h 1=0.2m)，则单个反应池的容积为：V = LBH = 856 = 240m3反应池的总容积为V 总 = 2402 = 480m3。水力停留时间为：h 9h 748.50.2QtHRT(3.7)表面水力负荷为:3= 0.625m3/( m2h) 40251AQq(3.8)对于颗粒污泥，表面水力负荷 q = 0.1-0.9m3/( m2h)，故符合设计要求。三相分离器设计：三相分离器设计计算草图见图3-2： h
6、3C0b1BA5DIH1224Fb1E图4-1三相分离器示意图a.设计说明：三相分离器要具有气、液、固三相分离、污泥回流的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。本工程设计中，每池设置 1 个三相分离器，三相分离器的长度为 l=6m，宽度为：b = 8m。b.沉淀区的设计：三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：沉淀区水力表面负荷 ,故满足设计要求。e.三相分离器与 UASB的高度设计：三相分离
7、器总高度：h = h 2 + h4+h5=0.5+2.23+0.7=3.43m3.4m6UASB的总高 H = 6.2m(超高h 1=0.2m)，沉淀区高 3.4m，反应区高2.6m，其中污泥区高1.6m，悬浮区高1m。进水系统设计：a.布水点的设置：进水方式的选择应根据进水浓度及进水流量来定，本设计采用连续均匀的进水方式，一管多点的布水方式。一共设置 32 个出水孔，每个反应池各 16 个出水孔。所取容积负荷为 6kgCOD/(m3d)，据资料，每个点的布水负荷面积大于 2m2。每个布水点的负荷面积为：40/12 = 3.3m 2 2m 2，满足设计要求。b. 布水管的设置：每个反应池采用树
8、枝穿孔管配水，每个反应池中设置 4 根支管，布水支管的直径采用 DN100mm。布水支管的中心距为 2m，管与墙的距离为 1m；出水孔孔距 1.2m，出水孔距墙为 0.7m。孔口向下并与垂线呈 45角。两个池子的总管管径取 DN200mm，流速为 1.5m/s；每个池子的总管管径取 DN150mm，长 L=10m，流速为 1.35 m/s。为了使穿孔管隔空出水均匀，要求出口流速不小于 2m/s，取其流速为 u = 2m/s，则布水孔孔径为：= = 0.0135m，取 15mm。unQd3604214.305为了增强污泥与废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，进水点距反应池池底 200-500m
9、m，本设计布水管离池底 300mm。布水系统设计图如图 3-3：出水系统设计：a.出水槽设计：为了保持出水均匀，沉淀区的出水系统通常采用出水槽。此设计中沿反应器的短边图 4-2 布水系统设计示意图7设置两条出水槽，而出水槽每隔一定的距离设三角出水堰。每个反应池有 1 个单元三相分离器，出水槽共有 2 条，槽宽 be = 0.3m。反应器流量： m3/s069.624q取出水槽口附近水流速度为 vc = 0.3m/s，槽口附近水深为 0.3m，出水槽坡度为 0.1；出水槽尺寸 5m0.5m0.5m。b.溢流堰设计：每个反应器中出水槽溢流堰有 2 条，每条长 5m。设计 900 三角堰，堰高5mm
10、，堰口宽为 100mm，则堰口水面宽 b=50mm。每个 UASB 反应器处理水量 6.9L/s，查知溢流负荷为 1-2L/（ms） ，设计溢流负荷 f = 1.156 L/（ms） ，则堰上水面总长为：m67.951.6fqL三角堰数量： 个，每条溢流堰三角堰数量：120/6=20 个。20.bn一条溢流堰上共有 20 个 10mm 的堰口，20 个 10mm 的间隙。c.出水渠设计：每个反应器沿长边设 1 条矩形出水渠，长为 8.6m， 2 条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽 0.8m，坡度 0.01，出水渠渠口附近水流速度为 0.3m/s，则渠口附近水深: m。38.06.9以出水槽
11、槽口为基准计算，出水渠渠深：0.3+0.038=0.338m ，出水渠取0.6m 深，出水渠的尺寸为：8m0.8m0.6m。d.UASB 排水管设计：每个 UASB 反应器排水量为 6.9L/s，选用 DN150 钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为： m/s，设计坡度为 0.01；总管651.0.6.0942v流量为 13.8L/s，选用 DN200 钢管排水，充满度为 0.6，管内水流速度为：= 0.74m/s，设计坡度为 0.01。2.06.1394v排泥系统设计：每日产生的悬浮固体：PSS = Q（S 0-Se）E (3.10)式中：Q 设计流量，m 3/d； 污泥产率，kgSS/
12、kgCOD；S0、S e 进出水 COD 的浓度,kgCOD/m 3；8E 去除率，本设计中取 85%。PSS = （2572-385.8）0.850.1120010 -3 = 222.30kgSS/d每日产泥量为：W = rP-10s(3.11)式中：Pss 产生的悬浮固体，kgSS/d ；P 污泥含水率，以 98%计； 污泥密度，以1000kg/m 3计。rW = = 11.12m3/d10982.每日产泥量 11.12m3/d，则每个 USAB 日产泥量 5.56m3/d。在每个 UASB反应器距离底部 0.3m 处沿长度方向均匀设置排泥管一根，以便均匀排除污泥区的污泥。USAB 反应器
13、每天排泥一次，排泥管选用 DN150 的钢管，排泥总管选用 DN200 的钢管。必要时布水管兼做排泥管用。产气量计算：采用每去除 1 千克 COD 产生 0.5 立方米沼气做参数，则每日产气量为：Qg = Q（S 0-Se） E (3.12)Q 设计流量，m 3/d； 产气率，m 3/kgCOD；S0、S e 进出水 COD 的浓度，kgCOD/m 3；E 去除率，本设计中取 85%。Qg =（2572-385.8 ）0.850.5120010 -3 = 1114.962m3/d上升水流速度和气流速度的计算：常温下，产气率为：0.5m 3/kgCOD；需满足空塔水流速度 uk1.0 m/h，空塔沼气上升流速 ug1.0 m/h。空塔水流速度： m/h1.0m/h 符合要求。25.608Ak空塔气流速度：m/h 1.0m/h,符合要58.0.3.57.200 AESQueg求。
