UASB的设计计算
UASB设计计算详解
UASB设计计算详解UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 是一种高效的厌氧废水处理技术,适用于有机废水的处理。
UASB反应器设计需要考虑污水的处理量、COD(化学需氧量)负荷、有机负荷、气水比等因素。
首先,需要确定UASB反应器的决定性因素,即COD负荷。
COD负荷是指进入反应器的废水中化学需氧量的总量。
常用的计算公式为:COD负荷=废水流量×废水COD浓度接下来,需要计算有机负荷,有机负荷是指单位功率和单位反应器体积的甲烷产生速率。
常用的计算公式为:有机负荷=COD负荷/反应器有效体积然后,需要确定反应器的高度、直径和有效体积。
反应器高度可以根据废水的停留时间来确定,一般情况下,停留时间为4-12小时。
停留时间由废水流量和反应器有效体积决定:停留时间=反应器有效体积/废水流量反应器直径可以通过确定反应器的表面载荷来确定,反应器表面载荷可以根据废水流量和反应器有效面积来计算:表面载荷=废水流量/反应器有效面积有效面积的计算通常需要考虑污泥浓度和污泥沉降速度。
最后,需要确定反应器的气水比。
气水比是指进入反应器的气体和液体的体积比。
一般情况下,气水比为1:1或2:1、气水比的大小决定了甲烷气体的产生速率。
需要注意的是,在UASB反应器设计过程中,还需要考虑反应器的温度、PH值、进水水质和污泥沉积速度等因素。
这些因素对反应器的甲烷产生速率和处理效果都有一定影响。
总结起来,UASB反应器的设计计算主要包括COD负荷、有机负荷、停留时间、表面载荷、反应器直径、反应器高度、反应器有效体积和气水比等参数的计算。
通过合理的设计计算,可以确保UASB反应器能够高效地处理有机废水并产生甲烷气体。
UASB地设计计算
UASB 的设计计算6.1 UASB 反响器的有效容积〔包括沉淀区和反响区〕设计容积负荷为)//(0.53d m kgCOD N v =进出水COD 浓度)/(112000L mg C = ,)/(1680L mg C e =〔去除率85%〕 V=3028560.585.02.111500m N E QC v =⨯⨯= 式中Q —设计处理流量d m /3C 0—进出水COD 浓度kgCOD/3mE —去除率N V —容积负荷,)//(0.53d m kgCOD N v =6.2 UASB 反响器的形状和尺寸工程设计反响器3座,横截面积为矩形。
(1) 反响器有效高为m h 0.6=如此 横截面积:)(4760.628562m h V S =有效== 单池面积:)(7.15834762m n S S i === (2) 单池从布氺均匀性和经济性考虑,矩形长宽比在2:1以下较适宜。
设池长m l 16=,如此宽m l S b i 9.9167.158===,设计中取m b 10= 单池截面积:)(16010162'm lb S i =⨯==(3) 设计反响器总高m H 5.7=m单池总容积:)(1120)5.05.7(160'3'm H S V i i =-⨯=⨯=单池有效反响容积:)(96061603'm h S V i i =⨯=⨯=有效单个反响器实际尺寸:m m m H b l 5.71016⨯⨯=⨯⨯反响器总池面积:)(48031602'm n S S i =⨯=⨯=反响器总容积:)(336031120'3m n V V i =⨯=⨯=总有效反响容积:332856)(28803960m m n V V i >=⨯=⨯=有效有效符合有机负荷要求。
UASB 反响器体积有效系数:%7.8510033602880=⨯% 在70%-90%之间符合要求。
UASB反应器设计计算
(1) 设计说明本工程所处理工业废水属高浓度有机废水,生物降解性好,UASB反器作为处理工艺的主体,拟按下列参数设计。
设计流量1200 m³/d =50m³/h进水浓度CODcr=5000mg/L COD去除率为% 容积负荷Nv=(m³•d)产气率r=0.4m³/kgCOD污泥产率X=0.15kg/kgCOD(2)UASB反应器工艺构造设计计算① UASB总容积计算UASB总容积:V = QSr/Nv = 1200×5×%/ = 807.7 m³(3-1)选用两座反应器,则每座反应器的容积Viˊ= V/2 = 404 m³设UASB的体积有效系数为87%,则每座反应器的实需容积Vi = 404/87%= 464m³若选用截面为8m×8m 的反应器两座,则水力负荷约为0.3m³/(m²•h)<1.0m³/(m²•h)符合要求求得反应器高为8m,其中有效高度7.5m,保护高0.5m.② 三相分离器的设计UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造,三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。
对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用,根据已有的研究和工程经验,三相分离器应满足以下几点要求:a.液进入沉淀区之前,必须将其中的气泡予以脱出,防止气泡进入沉淀区影响沉淀效果。
b. 沉淀区的表面水力负荷应在0.7m³/(m²•h)以下,进入沉淀区前,通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h。
c. 沉淀斜板倾角不小于50°,使沉泥不在斜板积累,尽快回落入反应区内。
d.出水堰前设置挡板以防止上浮污泥流失,某些情况下应设置浮渣清除装置。
三相分离器设计需确定三相分离器数量,大小斜板尺寸、倾角和相互关系。
UASB设计计算(实例)
UASBS计计算一、设计参数(1) 污泥参数设计温度T=25C容积负荷N/=8.5kgCOD/(mLd) 污泥为颗粒状污泥产率O.lkgMLSS/kgCOD,产气率0.5m3/kgCOD(2) 设计水量Q=2800md=116.67m3/h=0.032 m 3/s(3) 水质指标表1 UASB反应器进出水水质指标二、UASB 反应器容积及主要工艺尺寸的确定(1) UASB 反应器容积的确定本设计采用容积负荷法确立其容积 VV 二QS/N VV —反应器的有效容积(m‘)S o —进水有机物浓度(kgCOD/L)V=3400X 3.735 - 8.5=1494m f3取有效容积系数为0.8,则实际体积为1868m(2) 主要构造尺寸的确定UAS 取应器采用圆形池子,布水均匀,处理效果好。
取水力负荷q 1=0.6m 3/ (m • d )反应器表面积反应器高度 H=8m采用4座相同的UASBZ 应器,则每个单池面积 A1为:A 仁 A/4=236.12/4=59.03m 2A=Q/q 仁141.67/0.6=236.12m H=V/A=1868/236.12=7.9m3 148.67PM取D=9m则实际横截面积A2=3.14D2/4=63.6 m 23 2实际表面水力负荷q i二Q/4A=141.67/5 63.6=0.56 m / (m • d) q i〈0.8m/h,符合设计要求。
二、UASB进水配水系统设计(1) 设计原则①进水必须要反应器底部均匀分布,确保各单位面积进水量基本相等,防止短路和表面负荷不均;②应满足污泥床水力搅拌需要,要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌;③易于观察进水管的堵塞现象,如果发生堵塞易于清除。
本设计采用圆形布水器,每个UAS阪应器设30个布水点。
(2) 设计参数每个池子的流量3Q=141.67/4=35.42m /h(3) 设计计算查有关数据,对颗粒污泥来说,容积负荷大于4nV(m2.h)时,每个进水口的负荷须大于2m则布水孔个数n必须满足n D74/n>2即 n<n D/8=3.14 X 9X 9-8=32 2贝S 每个进水口负荷 a= n D/4/n=3.14 X 9X 9 -4-230=2.12m 可设3个圆环,最里面的圆环设5个孔口,中间设10个,最外围设15个,其草图见图1① 内圈5个孔口设计服务面积:S 1=5 X 2.12=10.6m 2折合为服务圆的直径为:用此直径作一个虚圆,在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环,其上布5个孔口,则圆环的直径计算如下:2 23.14* (3.67 -d i )/4=S i /2 取n=30个图1 UASB 布水系统示意图②中圈10个孔口设计服务面积:S2=10 x 2.12=21.2m2折合为服务圆的直径为:则中间圆环的直径计算如下:2 23.14 x (6.36 —d2)/4二S2/2贝卩 d 2=5.2m③外圈15个孔口设计服务面积:S3=15 x 2.12=31.8m2折合为服务圆的直径为(4x(10 6+21.2+31 8) “则中间圆环的直径计算如下:3.14 x (92—d32)/4=S 3/2 贝卩 d 3=7.8m布水点距反应器池底120mm孔口径15cm三、三相分离器的设计(1) 设计说明UASB勺重要构造是指反应器内三相分离器的构造,三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。
UASB工艺设计计算
U A S B工艺设计计算-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIANUASB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/m3;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。
UASB工艺设计计算
UASB工艺设计计算UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)是一种高效的厌氧生物处理技术,广泛应用于污水、有机废水、生活垃圾等废弃物的处理。
本文将介绍UASB工艺的设计和计算方法。
1.设计参数的确定在进行UASB工艺设计计算之前,首先需要确定以下几个设计参数:-污水流量:根据实际情况确定。
-污水COD(化学需氧量)浓度:根据污水的COD浓度进行测定。
-反应器温度:UASB反应器的适宜温度通常在25-35摄氏度之间。
-核心高度:反应器内活性污泥的高度。
根据所处理废水的COD浓度和水力停留时间(HRT)进行估计。
2.水力停留时间(HRT)的计算水力停留时间是指污水在反应器内停留的平均时间,通常以小时为单位。
根据污水COD浓度和污水流量进行计算。
HRT=反应器容积/污水流量3.反应器高度的计算反应器高度通常根据反应器中活性污泥的沉降速度来确定,以确保活性污泥在反应器内停留足够长的时间进行有机物的降解。
反应器高度=水力停留时间×重力沉降速度4.气液比的计算气液比是指反应器中气体和污水的体积比。
根据所处理废水的COD浓度进行估计。
气液比=反应器中气体体积/反应器中污水体积5.COD去除率的计算COD去除率是反应器中有机物去除的效果,通常以百分比表示。
COD去除率=(进水COD浓度-出水COD浓度)/进水COD浓度×100%6.设计反应器内污泥中悬浮物的浓度UASB反应器中的污泥主要分为悬浮污泥和沉积污泥。
悬浮物的浓度需要根据UASB反应器的设计和运行参数进行计算。
以上就是UASB工艺设计计算的基本内容,根据具体情况,还可以进行其他设计参数的计算,如产气量、污泥产生速率等。
通过合理设计和计算,可以确保UASB工艺在污水处理中的高效性和可行性。
uasb设计计算
uasb设计计算UASB设计计算UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)是一种高效的生物处理系统,广泛应用于废水处理领域。
UASB设计计算是指对UASB 反应器进行设计和计算,以确保其能够达到预期的处理效果和稳定运行。
一、UASB设计参数UASB设计计算需要考虑的主要参数包括:进水流量、进水COD浓度、反应器有效容积、污泥停留时间(HRT)、温度、pH值等。
这些参数将直接影响到UASB反应器的设计和运行。
进水流量是指单位时间内进入UASB反应器的废水流量,通常以立方米/小时(m³/h)表示。
进水COD浓度是指废水中COD(化学需氧量)的浓度,常以毫克/升(mg/L)表示。
反应器有效容积是指UASB反应器的容积,通常以立方米(m³)表示。
污泥停留时间(HRT)是指废水在UASB反应器中停留的时间,通常以小时(h)表示。
温度和pH值对于UASB反应器内的微生物活动和反应速率有重要影响。
二、UASB设计计算方法1. 确定进水负荷:进水负荷是指单位时间内进入UASB反应器的COD负荷,通常以千克COD/立方米/天(kgCOD/m³/d)表示。
根据进水流量和进水COD浓度,可以计算出进水负荷。
2. 确定反应器有效容积:根据进水负荷和污泥停留时间,可以计算出反应器的有效容积。
通常,污泥停留时间在4-12小时之间,具体取决于废水的特性和要求。
3. 确定污泥量:污泥量是指UASB反应器中所需的污泥量,通常以千克污泥/立方米/天(kgSS/m³/d)表示。
根据进水COD浓度和污泥负荷系数,可以计算出污泥量。
4. 确定气体产生量:UASB反应器在处理废水的过程中,会产生大量的沼气。
根据废水的COD负荷和沼气产量系数,可以计算出气体产生量。
5. 确定反应器尺寸:根据反应器有效容积和反应器高度与直径的比值,可以确定反应器的尺寸。
一般来说,反应器的高度与直径的比值在4-6之间。
(完整版)UASB的设计计算
UASB 的设计计算6.1 UASB 反应器的有效容积(包括沉淀区和反应区)设计容积负荷为)//(0.53d m kgCOD N v =进出水COD 浓度)/(112000L mg C = ,)/(1680L mg C e =(去除率85%) V=3028560.585.02.111500m N E QC v =⨯⨯= 式中Q —设计处理流量d m /3C 0—进出水COD 浓度kgCOD/3mE —去除率N V —容积负荷,)//(0.53d m kgCOD N v = 6.2 UASB 反应器的形状和尺寸工程设计反应器3座,横截面积为矩形。
(1) 反应器有效高为m h 0.6=则 横截面积:)(4760.628562m h V S =有效== 单池面积:)(7.15834762m n S S i === (2) 单池从布氺均匀性和经济性考虑,矩形长宽比在2:1以下较合适。
设池长m l 16=,则宽m l S b i 9.9167.158===,设计中取m b 10= 单池截面积:)(16010162'm lb S i =⨯==(3) 设计反应器总高m H 5.7=,其中超高0.5m单池总容积:)(1120)5.05.7(160'3'm H S V i i =-⨯=⨯=单池有效反应容积:)(96061603'm h S V i i =⨯=⨯=有效单个反应器实际尺寸:m m m H b l 5.71016⨯⨯=⨯⨯反应器总池面积:)(48031602'm n S S i =⨯=⨯=反应器总容积:)(336031120'3m n V V i =⨯=⨯=总有效反应容积:332856)(28803960m m n V V i >=⨯=⨯=有效有效符合有机负荷要求。
UASB 反应器体积有效系数:%7.8510033602880=⨯% 在70%-90%之间符合要求。
UASB设计计算
UASB设计说明UASB一般包括进水配水区、反应区、三相分离区、气室等部分UASB 反应器的工艺基本出发点如下:1、为污泥絮凝提供有利得物理—化学条件,厌氧污泥即可获得并保持良好的沉淀性能。
2、良好的污泥床长可以形成一种相当稳定的生物相,能抵抗较强的冲击,较大的絮体具有良好的沉降性能,从而提高设备内污泥浓度。
3、通过在反应器内设置一个沉淀区,使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一千絮凝和沉淀,然后回流入反应器。
UASB设计计算3.5 UASB反应器的设计计算3.5.1 设计参数(1) 污泥参数设计温度T=25℃容积负荷NV=6.0kgCOD/(m3.d)产气率0.5m3/kgCOD(2) 设计水量Q=1150m3/d=47.92m3/h=0.013 m3/s。
(3) 水质指标表5 UASB反应器进出水水质指标采用4座相同的UASB反应器,则每个单池面积A1为:A1=A/4=73.72/4=18.43 m2取D=9m则实际横截面积A2=3.14D2/4=57.9 m2际表面水力负荷q1=Q/A2=47.92/257.9=0.83q1在0.5—1.5m/h之间,符合设计要求。
3.5.3 UASB进水配水系统设计(1) 设计原则①进水必须要反应器底部均匀分布,确保各单位面积进水量基本相等,防止短路和表面负荷不均;②应满足污泥床水力搅拌需要,要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌;③易于观察进水管的堵塞现象,如果发生堵塞易于清除。
本设计采用圆形布水器,每个UASB反应器设30个布水点。
(2) 设计参数每个池子的流量Q1=47.92/4=11.98m3/h(3) 设计计算查有关数据,对颗粒污泥来说,容积负荷大于4m3/(m2.h)时,每个进水口的负荷须大于2m2则布水孔个数n必须满足пD2/4/n>2即n<пD2/8=3.14*9*9/8=32取n=30个则每个进水口负荷a=пD2/4/n=3.14* 9* 9/4/30=2.12m2可设3个圆环,最里面的圆环设5个孔口,中间设10个,最外围设15个,其草图见图4①内圈5个孔口设计服务面积:S1=5 *2.12=10.6m2折合为服务圆的直径为:用此直径用一个虚圆,在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环,其上布5个孔口则圆环的直径计算如下:3.14*d12/4=S1/2②中圈10个孔口设计服务面积:S1=10 *2.12=21.2m2折合为服务圆的直径为:则中间圆环的直径计算如下:3.14 *(6.36^2-d2^2)/4=S2/2则d2=5.2m③外圈15个孔口设计服务面积:S3=15 *2.12=31.8m2折合为服务圆的直径为则中间圆环的直径计算如下:3.14* (9^2-d3^2)=S3/2则d3=7.8m布水点距反应器池底120mm;孔口径15cm图4 UASB布水系统示意图3.5.4 三相分离器的设计(1) 设计说明 UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造,三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。
(完整版)UASB的设计计算
UASB 的设计计算6.1 UASB 反应器的有效容积(包括沉淀区和反应区)设计容积负荷为)//(0.53d m kgCOD N v =进出水COD 浓度)/(112000L mg C = ,)/(1680L mg C e =(去除率85%) V=3028560.585.02.111500m N E QC v =⨯⨯= 式中Q —设计处理流量d m /3C 0—进出水COD 浓度kgCOD/3m E —去除率N V —容积负荷,)//(0.53d m kgCOD N v =6.2 UASB 反应器的形状和尺寸工程设计反应器3座,横截面积为矩形。
(1) 反应器有效高为m h 0.6=则 横截面积:)(4760.628562m hV S =有效==单池面积:)(7.15834762m n S S i ===(2) 单池从布氺均匀性和经济性考虑,矩形长宽比在2:1以下较合适。
设池长m l 16=,则宽m l S b i 9.9167.158===,设计中取m b 10= 单池截面积:)(16010162'm lb S i =⨯==(3) 设计反应器总高m H 5.7=,其中超高0.5m单池总容积:)(1120)5.05.7(160'3'm H S V i i =-⨯=⨯=单池有效反应容积:)(96061603'm h S V i i =⨯=⨯=有效 单个反应器实际尺寸:m m m H b l 5.71016⨯⨯=⨯⨯反应器总池面积:)(48031602'm n S S i =⨯=⨯= 反应器总容积:)(336031120'3m n V V i =⨯=⨯=总有效反应容积:332856)(28803960m m n V V i >=⨯=⨯=有效有效符合有机负荷要求。
UASB 反应器体积有效系数:%7.8510033602880=⨯% 在70%-90%之间符合要求。
UASB的设计计算
(3)污泥含水率98%,当污泥含水率〉95%时,取
则污泥产量:
单池排泥量:
(4) 污泥龄
6.6 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。
(4)水力停留时间(HRT)及水力负荷( )
根据参考文献,对于颗粒污泥,水力负荷 故符合要求。
6.3 三项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 沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0 。
本工程设计中,与短边平行,沿长边每池布置13个集气罩,构成6个分离单元,则每池设置6个三项分离器。
则单池沼气主管内最大气流量: , 充满度设计值为0.7。则流速:
图 2.3 UASB集气罩
(4) 管内最大气流量:
取D=200mm; 充满度0.6; 流速v=
6.9 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。
6.8 沼气收集系统设计计算
(1) 沼气主要产生于厌氧阶段,设计产气率取
总产气量:
则单个UASB反应器产气量:
(2) 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
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2.3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%。
uasb的设计计算
uasb的设计计算UASB(上升流固定床)是一种广泛应用于废水处理和沼气发酵的高效生态工艺。
该工艺通过利用一系列微生物来将有机废水中的污染物转化成沼气和沉积物,从而实现污水处理和能源回收的双重效益。
UASB的设计计算包括以下几个方面:反应器尺寸计算、水力负荷计算、气体产率计算以及厌氧池反应器参数的确定。
首先,设计师需要根据水流量和水质参数,计算出UASB反应器的尺寸。
反应器的尺寸主要包括直径和高度。
直径的计算通常根据水力停留时间(HRT)和有效床高度来确定。
高度的计算通常根据HRT、比负荷和水力停留时间分布来确定。
根据这些参数,可以使用经验公式或数值模拟方法计算出反应器尺寸。
其次,设计师需要计算水力负荷(hydraulic loading rate,HLR)。
HLR是指单位时间内通过反应器的水流量。
通过计算入水流量和反应器尺寸,可以得到水力负荷值。
根据水质参数,可以确定最佳的水力负荷范围,以保证反应器的最佳运行效果。
气体产率计算也是UASB设计计算的重要部分。
气体产率通常是指单位废水中产生的沼气流量(体积流量)和化学需氧量(COD)负荷之比。
通过测定废水中COD的浓度,可以计算出化学需氧量负荷。
然后,根据反应器运行的污泥负荷和废水中COD浓度,可以计算沼气产量。
最后,设计师还需要确定厌氧池反应器的一些参数。
厌氧池反应器中微生物的生长速率和COD的去除效率对于UASB的性能有重要影响。
通过测定反应器中的污泥负荷、微生物的生长速率以及COD的去除效率,可以确定适合的反应器参数。
UASB的设计计算是一个复杂的过程,需要结合实际情况和具体要求进行综合考虑。
除了上述所提到的几个方面,还应考虑到废水的峰值水量、温度、pH值等因素。
只有对这些因素充分了解和综合考虑,才能设计出满足要求的高效UASB反应器。
UASB设计计算
UASB设计计算UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)是一种高效的厌氧消化技术,可用于处理有机废水并产生可再生能源。
设计UASB反应器时,需要考虑反应器体积、沉淀池体积、进水COD负荷以及沉淀池沉降时间等参数。
下面以废水处理厂为例,介绍UASB设计计算的步骤和关键参数。
1.确定进水COD负荷:进水COD负荷是设计UASB系统的重要参数,可以通过样品化验或历史数据得到。
假设进水COD浓度为5000 mg/L,流量为500 m3/d,则进水COD负荷为:COD负荷=进水COD浓度*进水流量= 5000 mg/L * 500 m3/d= 2500 kg/d2.确定UASB反应器体积:UASB反应器体积的计算可以根据理论和经验公式进行估算。
常用的公式包括Métcalf & Eddy公式、Chen Mishra公式等。
这里以Métcalf & Eddy公式为例,该公式计算的UASB反应器体积为:V = (Q * HRT * log(S0/S)) / (F * K)其中,V为反应器体积(m3/d),Q为进水流量(m3/d),HRT为水力停留时间(d),S0为反应器进水COD浓度(mg/L),S为反应器出水COD浓度(mg/L),F为反应器降解系数(kgCOD/kgVSS∙d),K为反应器速率系数(d-1)。
假设选择HRT为6小时(0.25 d),反应器出水COD浓度为200mg/L,降解系数为0.80 kgCOD/kgVSS∙d,速率系数为0.05 d-1,则反应器体积计算为:V = (500 m3/d * 0.25 d * log(5000 mg/L / 200 mg/L)) / (0.80 kgCOD/kgVSS∙d * 0.05 d-1)=7812.5m3/d3.确定沉淀池体积:沉淀池体积需要根据进水悬浮物浓度确定。
通常情况下,沉淀池沉降时间为2小时(0.08 d)较为合适。
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.UASB的设计计算:
1.1 设计说明:
厌氧反应器一般可采用矩形和圆形结构,对于圆形反应器在同样面积下,其周长比矩形少12%,但是圆形反应器这一优点仅在采用单独池子时才成立,当采用两个或两个以上时,矩形反应器可以采用共用壁。
本工程厌氧反应器进水水质:水量1200 m3/d COD30000mg/l,BOD20000mg/l,SS2000mg/l。
SS去除率19%,CODcr去除率40%,BOD5去除率45%。
本工程选用四座座矩形UASB反应器,钢筋混凝土结构,体积有效系数90%。
1.2 设计计算:
1.反应器几何尺寸:
(1)容积负荷法:参考工程实际及本工程的水质条件,容积负荷选用9.5kgCOD/( m3/d)。
反应器体积V=QS0/q
其中Q—反应器有效体积,m3 q—容积负荷,kgCOD/( m3/d)
S0—进水有机物浓度,gCOD/L
则V=1200×30/9.5=3789.47 m3
选用4座同样规格的池子,则每个池子体积不小于3789.47/4=947.37 m3,假定UASB体积有效系数取90%,则每池总容积不小于1052m3。
(2)池子几何尺寸(以单池为计算模型):
一般UASB的生产性装置的有效高度常采用5—8m,浓度较高的废水水力停留时间长时,常采用较大的反应器高度,鉴于此垃圾渗滤液的浓度较高,从微生物代谢及投资费用方面考虑,最大高度为10.5m。
沉淀区水力负荷不超过0.7。
本工程有效高度H取10.5m,超高H2取0.7m。
则表面积A=V/H1
其中A—厌氧反应器表面积,m2;H1—厌氧反应器高度,m;
A=1052/11.2=93.9 m3。
由于矩形池在同样面积下比正方形的周长大,从而矩形UASB需要更多的建筑材料,但从单池布水的均匀性和经济性考虑,选择正方形的池子较为合理,从实际工程来看,反应器的宽度在20m以下是成功的。
综上:长取10m,宽取10m,则实际表面积为A=10×10=100m3>93.9 m3,表明设计合理。
实际有效容积为V=100×10.5=1050>947.37 m3
总容积100×11.2=1120>1052 m3
容积负荷q= QS0E0/V=1200×30/(1050×4)
=8.57 kgCOD/( m3/d)。
介于5—15之间,
(3)反应器的升流速度v:反应器的升流速度Vr=0.25~3.0m/h ,对于颗粒污泥,选取0.5m/h
2.三相分离器:
1)设计说明:UASB的重要构造是三相分离器,其直接影响气,液,固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果,三相分离器的设计应满足如下几点要求:
混合液进入沉淀区之前,必须将其中的气泡予以脱出,防止气泡进入沉淀区影响沉淀。
沉淀区的表面水力负荷应在0.7以下,进入沉淀区前,通过沉淀槽底缝隙流速不大于2m/h。
沉淀斜板倾角不小于50度,使沉淀不在斜板积聚,尽快回落入反应区内。
2)三相分离器参数设计计算:
下三角形集气罩斜面水平夹角β=60°
上三角形集气罩斜面水平夹角β=60°
三相分离器液面保护高度h1=0.5m
上三角形顶罩水深h2=0.6m
下三角形高度h3=0.5m
单元三相分离器宽度b=2.0m
下三角集气罩的宽度b1=0.29m
下三角集气罩的回流缝宽度b2=1.4m
集气罩的单元个数N=5组
本池采用矩形池,设计宽度B=10m
回流缝b2的总面积a1=b2*B*N=71.1m2
上三角集气罩的设计回流缝宽度b4设计为0.6
回流缝b4的总面积a2=2*b4*B*N=60 m2
a2占反应器总面积的比例=60%
三相分离器设计示意图
下三角回流缝的速度v1=ur=0.7m/h
上三角回流缝的速度v2=0.8m/h
通常情况下,为了使回流缝里的水流稳定,固液分离效果良好,污泥能顺利回流,建议v1<2m/h;
A2的面积一般不低于反应器面积的20%;
对于颗粒污泥,v1<v2<2m/h;
CE=b4*sinα=0.5m
BC=CE/cosα=1.0m
AB=0.5m
沿AB方向的水流速度va=0.96m/h
设气泡上升速度vb=9.58m/h(0.1mm直径的气泡)
BC/AB=2.07
Vb/va=9.96
如果(vb/va)>( BC/AB),则可以脱除直径大于0.1mm的气泡
上三角集气罩的高度h4=1.67m
上三角集气罩的底部到下三角集气罩的底部的距离h6=BC+AB sinα=1.02m 整个三相分离器部分的高度H=3.3m
1.3 反应器的配水系统的设计
一个进水点服务的最大面积问题是应该进行深入的实验研究。
对于UASB 反应器Lettinga建议在完成了起动之后,每个进水点负担2.0到4.0m2对获得满意的去除效率是足够的。
但是在温度低于20℃或低负荷的情况,产气率较低并且污泥和进水的混合不充分时,需要较高密度的布水点。
对于城市污水De Man 和Van der Last (1990)建议1~2m2/孔。
表4是Lettinga等人根据UASB反应器的大量实践推荐的进水管负荷。
进水分配系统的合理设计对UASB处理厂的良好运转是至关重要的,进水系统兼有配水和水力搅拌的功能,为了这两个功能的实现,需要满足如下原则:
a) 确保单位面积的进水量基本相同,以防止短路等现象发生;
b) 尽可能满足水力搅拌需要,保证进水有机物与污泥迅速混合;
c) 很容易观察到进水管的堵塞;
d) 当堵塞被发现后,很容易被清除。
在生产装置中采用的进水方式大致可分为间歇式(脉冲式)、连续流、连续与间歇相结合等方式;从布水管的形式有一管多孔、一管一孔和分枝状等多种形式。
1) 连续进水方式(一管一孔)
为了确保进水均匀分布,每个进水管线仅仅与一个进水点相连接,是最为理想的情况(图2)。
为保证每一个进水点的流量相等,建议用高于反应器的水箱(或渠道式)进行分配,通过渠道或分配箱之间的三角堰来保证等量的进水。
这种系统的好处是容易观察到堵塞情况。