UASB及斜板沉淀池设计计算

UASB反应器设计计算

已知参数：流量50m3/h，COD 10000mg/L,去除率80%，其他为给出参数视为满足UASB反应器进水要求或按设计规范取值。

设计计算

一、反应池容积

采用容积负荷计算法

V=Q×S0

1000×N v =50×24×10000

1000×10

=1200m3

式中：V—反应器有效容积，m3；

Q--UASB反应器设计流量，m3/d；

N v—容积负荷，kgCOD Cr/(m3·d)，取值为10 kgCOD Cr/(m3·d)；

S0—UASB反应器进水有机物浓度，mgCOD Cr/L。

沉淀池有效水深H=8m

A==V

H =1200

8

=150m

则反应器表面负荷为

q=Q

A =50

150

=0.33m3/（m2·h）

由于是单个池子，采用圆形池子，则

D=√4×A

π=√4×150

π

=13.83m 13.824

二、配水系统设计

本系统设计为圆形布水器，布水装置进水点距反应器池底200mm。

每个进水口的布水面积为4m2，

Ｑ＝50 m3/h

(2)设计计算

布水系统设计计算草图见下图2.3：

孔数:

n=150/4＝38

则每个孔的出水量为1.316 m3/h，取孔口尺寸为15mm，则孔口面积为1.767×10-4m2，孔口流速为2.07m/s。设3个圆环， 3环各设9个，13个，16个孔口

内圈9个孔口设计

服务面积：S1=9×4=36m2

折合成服务圆直径为：

D1=√4S1

π=√4×36

3.14

=6.77m

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9个孔口，则圆的直径计算如下：

π×(6.772−d22)

4=S1

2

d1=4.79m 取管内流速为0.8m/s，则管径为

d11=√4Q1

π×v =√4×9×1.316

3.14×0.8×3600

=0.724mm

取管径为75mm。

中圈13个孔口设计

服务面积：S2=13×4=52m2

折合成服务圆直径为：

D3=√4(S1 +S2)

π=√4×(36+52)

3.14

=10.585m

π×(10.5852−d22)

4=S2

2

d2=8.89m 取管内流速为0.8m/s，则管径为

d22=√4Q2

π×v =√4×13×1.316

3.14×0.8×3600

=88mm

取管径为100mm，则实际流速为0.605m/s。

中圈16个孔口设计

服务面积：S3=16×4=64m2

折合成服务圆直径为：

D3=√4×150

π=√4×150

3.14

=13.83m

π×(13.832−d32)

4=S3

2

d3=12.27m 取管内流速为0.8m/s，则管径为

d33=√4Q2

π×v =√4×16×1.316

3.14×0.8×3600

=0.965mm

取管径为100mm。

三、三相分离器设计计算

1）沉淀区的设计

沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ=45°

沉淀区面积： A=150m2

表面水力负荷

q=Q/A=50/150=0.33m3/(m2.h)<1.0 m3/(m2.h) 符合要求

2) 回流缝设计

取h1=0.5m h2=1.5m h3=2.5m

依据图中几何关系，则

b1=h3/tanθ

式中：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=2.5/tan45=2.5m

b2=b－2b1=13.83－2×2.5=8.83m

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=

4Q

3.14b22

=

4×50

3.14×8.832

=0.817m/h

符合要求

上下三角形集气罩之间回流缝流速v2的计算：

v2=Q/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=1.8m CF—上三角形集气罩底宽，取CF=10m

EH=CE ×sin45=1.8×sin45=1.273m

EQ=CF+2EH=10.0+2×1.273=12.546m

S2=3.14(CF+EQ) CE/2=3.14 ×(10.0+12.546) ×1.8/2=63.75m2 v2=50/63.75=0.784m/h

v2

3)确定上下集气罩相对位置及尺寸

BC=CE/cos45=1.8/cos45=2.546m

HG=(CF－b2)/2=（10-8.83）/2=0.585m

EG=EH+HG=1.273+0.585=1.858m

AE=EG/sin45=1.858/sin45=2.63m

BE=CE ×tan45=1.8m

AB=AE－BE=0.83m

DI=CD×sin45=AB ×sin45=0.83× sin45=0.587m

h4=AD+DI=BC+DI=0.83+0.587=1.42m

h5=1.5m

4）气液分离设计校核

由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角形集气罩回流缝再进入沉淀区，其水流状态比较复杂。当混合液上升到A点后将沿着AB方向斜面流动，并设流速为v a，同时假定A点的气泡以速度v b垂直上升，所以气泡的运动轨迹将沿着v a和v b合成速度的方向运动，根据速度合成的平行四边形法则，则有：