厌氧塔设计计算任务书.doc

1.厌氧塔设计计算
1.1反应器结构尺寸设计计算
（1） 反应器有效容积
设计容积负荷为
进出水COD浓度 ，E=0.70
V= ，取为8400
式中Q——设计处理流量
C0——进出水COD浓度kgCOD/
E——去除率
NV——容积负荷
（2） 反应器形状和尺寸。
工程设计反应器3座，横截面积为圆形。
1） 反应器有效高为则
横截面积：
单池面积：
2) 单池从布水均匀性和经济性考虑，高、直径比在1.2：1以下较适宜。
设直径，则高，设计中取
单池截面积：
设计反应器总高，其中超高1.0
单池总容积：
单个反应器实际尺寸：
反应器总池面积：
反应器总容积：

（3） 水力停留时间（HRT）及水力负荷（）

依据参考文件，对于颗粒污泥，水力负荷故符合要求。
1.7.2 三相分离器结构设计计算
（1） 沉淀区设计
依据通常设计要求，水流在沉淀室内表面负荷率沉淀室底部进水口表面负荷通常小于2.0。
本工程设计中，和短边平行，沿长边每池部署8个集气罩，组成7个分离单元，则每池设置7个三项分离器。
三项分离器长度：
每个单元宽度：
沉淀区沉淀面积即为反应器水平面积即288
沉淀区表面负荷率：
（2） 回流缝设计
设上下三角形集气罩斜面水平夹角为55°，取

式中：—单元三项分离器宽度，m；
—下三角形集气罩底宽度，m；
—相邻两个下三角形集气罩之间水平距离（即污泥回流缝之一），m；
—下三角形集气罩垂直高度，m；
设上下三角形集气罩斜面水平夹角为55°，取

式中：—单元三项分离器宽度，m；
—下三角形集气罩底宽度，m；
b
h1

h2

h4
h3
b1 b2

图4三相分离器计算草图
—相邻两个下三角形集气罩之间水平距离（即污泥回流缝之一），m；
—下三角形集气罩垂直高度，m；
下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速

式中：—下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速，m/h；
—下三角形集气罩回流缝总面积，m2；
—反应器宽度，即三项分离器长度b,m；
—反应器三项分离器单元数；
为使回流缝水流稳定，固、液分离效果好，污泥回流顺利，通常，上三角集器罩下端和下三角斜面之间水平距离回流缝中水流流速。设

式中：—上三角集气罩下断语下三角集气罩斜面之间水平距离回流缝中水流流速，m/h；
—上三角形集气罩回流缝总面积，m2；
—上三角形集气罩回流缝宽度，m；
假设为控制断面，通常其面积不低于反应器面积20%，就是，同时要满足：
（3） 气、液分离设计由上图1知：

设则

校核气、液分离。图2所表示。假定气泡上升流速和水流速度不变，依据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区必需条件是：
或
沿AB方向水流速度：
式中：B—三项分离器长度，m；
N—每池三项分离器数量；
气泡上升速度：
式中：—气泡直径，cm；
—液体密度，g/cm3；
—沼气密度，g/cm3；
—碰撞系数，取0.95；
—废水动力黏滞系数，g/(cm.s)；
—液体运动黏滞系数，cm2；
设气泡直径，设水温30。C，，
，；
因为废水动力黏滞系数值比净水大，取0.02
则：

能够脱去气泡
（4）三项分离器和UASB高度设计
三相分离区总高度：
式中：—集气罩以上覆盖水深，取0.5m；

则：
UASB总高度H=7.5m，沉淀区高2.5m，污泥床高2.0m,悬浮区高2.5m，超高0.5m。
1.7.3 布水系统设计计算
反应器布水点数量设置预处理流量、进水浓度，容积负荷等原因相关，有资料知，颗粒污泥每个布水点服务2-5m2,出水流速2-5m/s，配水中心距池底通常为20-25cm。
（1） 配水系统：
配水系统形式采取多管多孔配水方法，每个反应器设1根D=100mm总水管，16根d=50mm支水管。支管分别在总水管两侧，同侧每根只管之间中心距为2.0m，配水孔径取孔距2.0m，每根水管有3个配水孔，每个孔服务面积孔口向下。
（2） 布水孔孔径计算：
流速=
布水孔个，出水流速为，则孔径为：
取
本装置采取连续进料方法，布水口向下，有利于避免管口堵塞，而且因为UASB反应器底部反射散布作用，有利于布水均匀，为了污泥和废水之间接触，降低底部进水管堵塞，提议进水点距反应底部200~300mm，本工程设计采取布水管离UASB底部200mm处。布水管设置在距UASB反应器底部处。
1.7.4 排泥系统设计计算
（1） UASB反应器中污泥总量计算
通常UASB污泥床关键由沉降性能良好厌氧污泥组成，平均浓度为，则UASB反应器中污泥总量：

厌氧生物处理 污泥产量取
剩下污泥量确实定和天天去除有机物量相关，当设有相关动力学常数时，可依据经验数据确定，通常情况下，可按每去除1kgCOD产生0.05~0.10kgVSS计算，本工程取
流量，进水COD浓度，COD去除率，则
1） UASB反应器总产泥量

2） 不一样试验规模下是不一样，因为规模越大，被处理废水含无机杂质越多，所以取，则

单池产泥
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

1.7.5 排泥系统设计
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。反应器天天排泥一次，各池污泥由污泥泵抽入集泥井中，排泥管选钢管DN150mm。
由计算所得污泥量选择污泥泵，型号为：WQK25—17—4污泥泵，
关键性能： 流量：Q=25m3/h；扬程：H=17m；电机功率：P=4Kw；数量：3台；
用2台泵同时给两组反应器排泥，设天天排泥一次
1.7.6 出水系统设计计算
出水系统作用是把沉淀区液面澄清水均匀搜集并排出，出水是否均匀对处理效果有很大影响且形式和三向分离器及沉淀区设计相关。
（1） 出水槽设计
对于每个反应池有7个单元三项分离器，出水槽共有7条，槽宽0.2m
（2） 单个反应器流量：

（3） 设出水槽槽口周围水流速度为0.3
则槽口周围水深
取槽口周围槽深为0.20m，出水槽坡度为0.01，出水槽尺寸：，出水槽数量为7座。
（4） 溢流堰设计
出水溢流堰共有17条（7），每条长10。设计90°三角堰，堰高50，堰口宽100，则堰口水面宽50。
每个UASB反应器处理水量31.8，查得溢流负荷为
设计溢流负荷为，则溢流堰上水面总长为：

三角堰数：个，取354个
每条溢流堰三角堰数：个，取为36个
一个溢流堰上共有36个100mm堰口
堰上水头校核
每个堰处流率：
按90°三角堰计算公式：
则堰上水头：
1.7.7 出水渠设计计算
UASB反应器沿长边设一条矩形出水渠，7条出水槽出水流至此出水渠，设出水渠宽0.3m，坡度0.001，出水渠渠口周围水流速度为0.2m/s。
渠口周围水深：
以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：
出水渠渠口最远出水槽到渠口距离为：16.6
出水渠长为：16.6+0.1=16.7
出水渠尺寸：
向渠口坡度为：0.001
1.7.8 UASB排水管设计
Q=17.67L/s,选择D=200 mm钢管排水，充满度为0.6，设计坡度为0.001，管内水流速度为v=0.14m/s
1.7.9 沼气搜集系统设计计算
（1） 沼气产量计算
1） 沼气关键产生于厌氧阶段，设计产气率取
总产气量：
则单个UASB反应器产气量：
2） 集气管：每个集气罩沼气用一根集气管搜集，单个池子共有13根集气管，每根集气管内最大流量
依据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm本设计中取100mm，结构图5以下：
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，采取钢管，单池沼气主管道坡度为0.5%。
则单池沼气主管内最大气流量：，
充满度设计值为0.8。则流速：
4） 管内最大气流量：
取D= 500mm; 充满度0.6; 流速v=

DN100

图5集气管结构示意图

1.7.10 水封罐设计
水封罐关键是用来控制三项分离器集气室中气、液两相界面高度，因为当液面太高或波动时浮渣或浮沫可能会引发出气管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。
水封高度取H=
式中-反应器至储气罐压头损失和储气罐压头
为确保安全取储气罐内压头，集气罩中出气气压最大取2m,储气罐内压强为400mm，则H=2-0.4=1.6m
取水封高度为2.5m,直径为1500mm,进水管、出气管各一根，D=200mm.
进水管、放空管各一根，D=50mm,并设液面计。
（1） 气水分离器
气水分离器起到对沼气高燥作用，选择钢制气水分离器4个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。
1.7.11 沼气柜容积确定
由上述计算知该处理中日产沼气31416=1309，则沼气柜容积应为3h产气量体积来确定，即，选择3座沼气柜，则每座沼气柜容积为： 3927/3=1309。
设计选择800钢板水槽内导轨湿式贮气柜，尺寸为：
1.7.12 UASB其它设计考虑
（1） 取样管设计
在池壁高度上设置若干个取样管，用以采取反应器内污泥样，以随时掌握污泥在高度方向上浓度分布情况，在距反应器底1.1~1.2m 位置，沿池壁高度上设置4根，沿反应器高度方向各管相距0.8m，水平方向各管相距2.0m。取样管选择DN100mm钢管，取样口设于距地面1.1m处，配球阀取样。
（2） 检修
1） 人孔
为便于检修，在UASB反应器距地坪1.0m处设置人孔一个
2） 风
为防治部分容重过大沼气在UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，所以在UASB一侧预埋压缩空气管（由鼓风机房引来）
3） 采光
为确保检修时采光，除采取临时灯光外，不设UASB预盖。
（3） 防腐方法
厌氧反应器腐蚀比较严重地方是反应器上部，此处不管是钢材或是水泥全部会被损坏，所以，UASB反应器应关键进行顶部防腐处理。在水平面以下，溶解会发生腐蚀，水泥中会因为碳酸存在而溶解。沉降斜面也会腐蚀，为了延长反应器使用寿命，反应器防腐方法是必不可少。此次设计中，反应器上部2m以上池壁用玻璃钢防腐，三相分离器-全部裸露碳钢部位用玻璃钢防腐。