UASB工艺设计计算

UASB 工艺设计计算
（一）适用性
升流式厌氧污泥床(UASB)工艺设计进水水质一般CODcr 应在1000mg/L 以上。

UASB 反应器进水中悬浮物的含量一般不宜超过500mg/L,否则应设置混凝沉淀或混凝气浮进行处理。

当进水悬浮物过高或可生化性较差是，宜设置水解池进行预酸化。

（二）预处理要求
预处理部分包括以下环节：格栅、调节池、营养盐和PH 值及温度调控系统。

预处理部分是UASB 及其艳阳设计的关键。

关系到系统能否正常运行，应充分考虑其运行的可靠性。

1.格栅
UASB 废水处理工艺系统前应设置细格栅、粗格栅或水力筛。

最后一道
格栅的格栅间隙宜在1--3mm 之间，宜采用旋转滤网等高效的固液分离设备代替普通格栅。

2.调节池
（1）废水进入UASB 应设置调节池。

（2）调节池的有效时间宜为6--12h 。

（3）调节池应具备均质、均量、调节PH 值、防止不溶物沉淀的功能。

（4）调节池宜设置机械搅拌的方式实现均质，搅拌机的容积功率宜为4--8w/m 3;对小型废水处理站可采用曝气搅拌方式，气水比宜控制在（7 ：1）--
（10 ：1）。

（5）调节池中应设置碱度补充和营养盐补充装置。

（6）调节池的出水端应设置去除浮渣装置。

（7）调节池的底部应易于沉淀物的清出。

3.PH 调节
（1）UASB 反应器的进水PH 值应保证在 6.5--7.8之间
（2）酸碱的投加应采用计量泵自动投加装置，中和池出水应设置PH
自动检测系统，与前端计量泵联动。

4.温度调节
（1）中温厌氧的温度应保持在35℃±2℃，如不能满足应设置加温装置。

（2）热源可采用锅炉蒸汽或沼气发电余热，管路上应设置电动阀和温
度计，通过显示温度自动调接开关，实现自动控制。

（三）UASB 反应器设计计算
1.UASB 反应器有效容积的计算
UASB 反应器的设计参数是容积负荷或水力停留有时间。

这两个参数难
以从理论上推导得到，往往是通过试验取得，而且颗粒污泥和絮状污泥反应器的设计负荷是不相同的。

一旦所需容积负荷（或停留时间）确定，反应器的有效容积可通过以下公式计算。

（1）有机负荷容积算法
V
N QS V 0
式中：V----反应器有效容积；m3
Q----废水流量；m3/d
N V---容积负荷；kgCODcr/(m3?d)
S----进水有机物浓度；kgCODcr/m3
（2）停留时间算法
V?
HRT
KQ
式中，HTR----水力停留时间；d
K----常数（安全系数）
2.反应池体结构
UASB反应池体多采用圆形或巨型结构，可采用钢筋混凝土、不锈钢、碳钢
家加腐涂层、搪池拼装、利浦罐、玻璃碳钢等结构材料。

3.反应池几何尺寸
（1）反应器高度设计的原则是运行上和经济上两个方面的结合考虑，从运
行方面考虑采用反应器高度的选择要考虑以下影响因素：①上升流速增加污水系统扰动行，因此增加污泥与进水有机物之间的接触；②过高的上升流速会导致污
泥流失，为保持足够多的污泥，上升流速不能超过一定的限值，从而反应器的高度就会受到限制：③采用传统的UASB系统情况下，上升流速的平均值一般不
超过0.5m/h;④最经济的反应器水深一般在4--6m之间：⑤三项分离器顶与水面
的高度差应不少于0.6--1.0m;⑥应根据设计进水流量，设置2个或2个以上的反应器。

最大的单体反应器不宜大于2000m3。

（2）反应器的面积和长、宽在确定反应器的容积后和高度后，对矩形池必须确定反应器的长、宽。

单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比为 2 ：1以下比较为合适。

长宽比在 4 ：1时费用增加显著；对采用共壁的（或多组）
的矩形池，池的长宽比对造价有较大的影响，但是影响因素相应增加，这是在设计中需要优化的参数；从目前实践来看，反应器的单池宽度不宜大于20m是成功的；反应器的长度在采用渠道或者管道布水时不受限制。

（3）反应器的分格采用分格的厌氧反应器对运行操作和管理是有益的。

首先分格反应器的单元尺寸小，可避免单体过大带来的布水均匀问题。

同时多池有利于维护检修，可放空一池进行检修不影响整个废水处理厂的运行。

4.工艺参数
（1）对某种特定废水，反应器的工艺参数一般应通过实验确定，如果有同
类的废水处理资料可以参考选用（下表）
废水CODcr浓度/（mg/L）在35℃采用的污泥负荷
/kgCODcr/(m3*d)
≤2000 3--8
2000--6000 6--10
≥6000 8--15
高温情况下的反应器污泥负荷可以在上表的基础上适当提高。

（2）UASB反应器的沼气产率一般取0.35--0.45m3/kgCODcr;沼气产量的计算公式如下
)
(0e q S S Q Q 式中：Qq----沼气产量；m 3
/d
Q------废水流量；m 3/d
-----沼气产率；m 3/kgCODcr
So----进水有机物浓度kgCODcr/m 3Se-----出水有机物浓度kgCODcr/m 3
（3）污泥的产率一般取0.05--0.10kgMLSS/kgCODcr
（4）反应器的温度一般控制在35℃±2℃或者55℃±2℃。

一般不宜在常温下运行。

（四）UASB 反应器系统设计
1.三项分离器设计
可采用的形式有如下图两种
多层结构三项分离器单层结构分离器
（1）集气室的隙缝部分的的面积应占反应器全部面积的15%--20%。

（2）集气室的高度应在 1.5m--2.0m 之间。

（3）三相分离器分离板的倾脚45°--60°之间。

（4）在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体，阻止浮渣层的形成。

分离器下液界面的面积根据气体释放速率计算，气体释放速率大约是
1--3m 3/(m 2*h).
（5）反射板与隙缝之间的遮盖应该在100mm--200mm ，避免上升的气体进入沉淀室。

（6）气管的直径应该充足，以保证从集气室引出沼气。

（7）在大型集气室的上部消泡喷嘴。

2.补水系统设计
（1）UASB 采用多点布水系统，一个进水点服务最大面积对于污泥菌种程
度不同时推荐的进水管负荷见下表。

污泥类型每个进水口负荷/m3
颗粒污泥1----2
凝絮状污泥8----3
（2）布水系统可采用一管多孔式布水、一管一孔式布水或枝状布水。

①枝状布水时支管出水口向下距池底200mm ，位于服务面积的中心，一般在15--25mm 之间；出水孔需设45°导流板使出水布散池底。

②一管多孔式布水时几个进水孔由一个进水管负担，孔口流速不小于2m/s;配水管直径不小于50cm;可采用脉冲间歇进水。

③一管一孔式布水时，宜用布水器布水；从布水器到布水口应尽可能减少弯头等非直管的使用；废水通过布水器进入池内时在管道垂直段流速（或顶部）应低于0.2--0.30m/s ；管道垂直段上部管径应大于下部。

3.出水收集系统设计
（1）UASB 反应器的出水堰应在汇水槽上加设三角堰；出水负荷参考二沉
池负荷，堰上水头大于25mm ，水位与三角堰1/2处。

（2）出水收集应设置在UASB 反应器顶部，尽可能均匀的收集处理过的废水。

（3）采用矩形反应器时出水采用几组平行出水堰的多槽出水方式。

（4）采用圆形反应器时宜采用放射状的多槽或多边形槽出水。

4.排泥系统设计
（1）UASB 反应器排泥一般采用重力排泥方式。

（2）UASB 反应器的排泥点宜设在反应器底部（UASB 反应器排泥点宜设在污泥区中上部和底部两点，中上部排泥点距清水区下高度0.5--1.5m 处）
（3）对于矩形池排泥应沿池纵向多点排泥。

（4）对于一管多孔式布水管，可以考虑进水管兼做排泥管、放空管。

5.加热和保温系统
（1）UASB 反应器内温度控制在35℃±2℃或55℃±2℃；废水进入UASB 系统前如不满足要求应设置家人系统。

（2）UASB 反应器的加热装置宜采用热交换器加热或者蒸汽直接加热,加热装置可以直接加热进水，也可以采用循环加热或反应器内部加热等方式。

（3）反应器的进水加热采用热交换方式时，热交换器选型应根据废水的特
性、介质温度和人交换后的温度确定。

热交换器的换热面积应根据热平衡计算，计算结果应使设计传人面积相比传热的计算面积留有10%--20%的富余量。

（4）加热装置的需热量计算
①加热废水到35℃时的热量Qh
6
.3)35(T C Q Q f f h 式中：h Q -----需热量；W
Q-------废水流量：m3/h
f -----密度；t/m3（对于水该值为1）
T------废水温度；℃
f C -----比热容；kJ/（k
g ·℃）；（对于水该值为 4.187）
②保持反应器温度需要的热量
6
.3)35(00T AK Q 式中：Qo----需热量；W
A------反应器外表面积；m2
K-----总传热系数；kJ/(m2·h ·℃)
0T ----气温；℃
K 可以用以下公式计算
2211
11a d d a K
式中：1a 、0a ----反应器内、外层热传导分数
1d 、2d ----第一、第二保温层厚度
1、2----第一、第二层的的热传导率
1a ----（液----壁）的值是8380---16760kJ/(m ·h ·℃
) 0a ----（液---气）的值是84kJ/(m ·h ·℃)
总的需热量0
Q Q Q h t （5）由于结构原因当反应器壁的总总传热系数过大，所需加热量过高时，应采用聚氨酯保温板、聚苯乙烯板或玻璃丝绵板进行保温。