UASB设计计算(实例)

UASB设计计算

一、设计参数

(1) 污泥参数

设计温度T=25℃

容积负荷N V=8.5kgCOD/(m3.d) 污泥为颗粒状

污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD,

产气率0.5m3/kgCOD

(2) 设计水量Q=2800m3/d=116.67m3/h=0.032 m3/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V

V=QS0/N V

V—反应器的有效容积(m3)

S0—进水有机物浓度(kgCOD/L)

V=3400×3.735÷8.5=1494m3

取有效容积系数为0.8,则实际体积为1868m3

(2) 主要构造尺寸的确定

UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。

取水力负荷q1=0.6m3/（m2·d）

反应器表面积 A=Q/q1=141.67/0.6=236.12m2

反应器高度 H=V/A=1868/236.12=7.9m 取H=8m

采用4座相同的UASB反应器，则每个单池面积A1为：

A1=A/4=236.12/4=59.03m2

取D=9m

则实际横截面积 A2=3.14D2/4=63.6 m2

实际表面水力负荷 q1=Q/4A2=141.67/5 63.6=0.56 m3/（m2·d）q1〈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UASB反应器设30个布水点。

(2) 设计参数

每个池子的流量

Q1=141.67/4=35.42m3/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πD2/4/n>2

即n<πD2/8=3.14×9×9÷8=32 取n=30个

则每个进水口负荷 a=πD2/4/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1

图1 UASB布水系统示意图

①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：

3.14*（3.672-d12）/4=S1/2

②中圈10个孔口设计

服务面积： S2=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 ×(6.362－d22) /4=S2/2

则 d2=5.2m

③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×(92－d32)/4=S3/2

则 d3=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：

沉淀区的表面水力负荷<0.8m/h；

三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5～1.0m；

沉淀区四壁倾斜角度应在45°～60°之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内；

沉淀区斜面高度约为0.5～1.0m；

进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h；

总沉淀水深应≥1.0m；

水力停留时间介于1.5～2h；

分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上；

以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。

(2) 设计计算

本设计采用无导流板的三相分离器

图2 三相分离器设计计算草图

① 沉淀区的设计

沉淀器（集气罩）斜壁倾角 θ=50° 沉淀区面积： A=3.14 *D 2/4=63.6m 2 表面水力负荷

q=Q/A=141.67÷(4 ×63.6)=0.56m 3/(m 2.h)<0.8 m 3/(m 2.h) 符合要求

② 回流缝设计

h2的取值范围为0.5—1.0m, h1一般取0.5 取h1=0.5m h2=0.7m h3=2.4m

b1

b1 b2

依据图2中几何关系，则 b1=h3/tanθ

b1—下三角集气罩底水平宽度，

θ—下三角集气罩斜面的水平夹角

h3—下三角集气罩的垂直高度，m

b1=2.4/tan50=2.0m b2=b－2b1=9－2 2.0=5.0m 下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速V1,可用下式计算：

V1=Q1/S1=4Q1/3.14b22

Q1—反应器中废水流量（m3/s）

S1—下三角形集气罩回流缝面积（m2）

符合要求

上下三角形集气罩之间回流缝流速V2的计算： V2=Q1/S2

S2—上三角形集气罩回流缝面积（m2）

CE—上三角形集气罩回流缝的宽度，CE>0.2m 取CE=1.0m CF—上三角形集气罩底宽，取CF=6.0m