UASB工艺设计计算.doc

UASB工艺设计计算

（一） 适用性
升流式厌氧污泥床(UASB)工艺设计进水水质通常CODcr应在1000mg/L以上。UASB反应器进水中悬浮物含量通常不宜超出500mg/L,不然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
预处理部分包含以下步骤: 格栅、 调整池、 营养盐和PH值及温度调控系统。预处理部分是UASB及其艳阳设计关键。关系到系统能否正常运行, 应充足考虑其运行可靠性。
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。最终一道格栅格栅间隙宜在1--3mm之间, 宜采取旋转滤网等高效固液分离设备替换一般格栅。
2.调整池
（1）废水进入UASB应设置调整池。
（2）调整池有效时间宜为6--12h。
（3）调整池应含有均质、 均量、 调整PH值、 预防不溶物沉淀功效。
（4）调整池宜设置机械搅拌方法实现均质, 搅拌机容积功率宜为4--8w/m3;对小型废水处理站可采取曝气搅拌方法, 气水比宜控制在（7 : 1）--（10 : 1）。
（5）调整池中应设置碱度补充和营养盐补充装置。
（6）调整池出水端应设置去除浮渣装置。
（7）调整池底部应易于沉淀物清出。
3.PH调整
（1）UASB反应器进水PH值应确保在6.5--7.8之间
（2）酸碱投加应采取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.温度调整
（1）中温厌氧温度应保持在35℃±2℃, 如不能满足应设置加温装置。
（2）热源可采取锅炉蒸汽或沼气发电余热, 管路上应设置电动阀和温度计, 经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反应器有效容积计算
UASB反应器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, 往往是经过试验取得, 而且颗粒污泥和絮状污泥反应器设计负荷是不相同。一旦所需容积负荷（或停留时间）确定, 反应器有效容积可经过以下公式计算。
（1）有机负荷容积算法

式中: V----反应器有效容积; m3
Q----废水流量; m3/d
NV---容积负荷; kgCODcr/(m3d)
----进水有机物浓度; kgCODcr/m3
（2）停留时间算法

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反应池体多采取圆形或巨型结构, 可采取钢筋混凝土、 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）反应器高度设计标准是运行上和经济上两个方面结合考虑, 从运行方面考虑采取反应器高度选择要考虑以下影响原因: ①上升流速增加污水系统扰动行, 所以增加污泥与进水有机物之间接触; ②过高上升流速会造成污泥流失, 为保持足够多污泥, 上升流速不能超出一定限值, 从而反应器高度就会受到限制: ③采取传统UASB系统情况下, 上升流速平均值通常不超出0.5m/h;④最经济反应器水深通常在4--6m之间: ⑤三项分离器顶与水面高度差应不少于0.6--1.0m;⑥应依据设计进水流量, 设置2个或2个以上反应器。最大单体反应器不宜大于m3。
（2）反应器面积和长、 宽 在确定反应器容积后和高度后, 对矩形池必需确定反应器长、 宽。单池从布水均匀性和经济性考虑, 矩形池长宽比为 2 : 1以下比较为适宜。长宽比在4 : 1时费用增加显著; 对采取共壁（或多组）矩形池, 池长宽比对造价有较大影响, 不过影响原因对应增加, 这是在设计中需要优化参数; 从现在实践来看, 反应器单池宽度不宜大于20m是成功; 反应器长度在采取渠道或者管道布水时不受限制。
（3）反应器分格 采取分格厌氧反应器对运行操作和管理是有益。首先分格反应器单元尺寸小, 可避免单体过大带来布水均匀问题。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运行。
4.工艺参数
（1）对某种特定废水, 反应器工艺参数通常应经过试验确定, 假如有同类废水处理资料能够参考选择（下表）

废水CODcr浓度/（mg/L）
在35℃采取污泥负荷/kgCODcr/(m3*d)
≤
3--8
--6000
6--10
≥6000
8--15
高温情况下反应器污泥负荷能够在上表基础上合适提升。
（2） UASB反应器沼气产率通常取0.35--0.45m3/kgCODcr;沼气产量计算公式以下

式中: Qq----沼气产量; m3/d
Q------废水流量; m3/d
-----沼气产率; m3/kgCODcr
So----进水有机物浓度kgCODcr/m3

Se-----出水有机物浓度kgCODcr/m3

（3）污泥产率通常取0.05--0.10kgMLSS/kgCODcr
（4）反应器温度通常控制在35℃±2℃或者55℃±2℃。通常不宜在常温下运行。

（四） UASB反应器系统设计
1.三项分离器设计
可采取形式有以下图两种

多层结构三项分离器 单层结构分离器
（1） 集气室隙缝部分面积应占反应器全部面积15%--20%。
（2） 集气室高度应在1.5m--2.0m之间。
（3） 三相分离器分离板倾脚45°--60°之间。
（4） 在集气室内应保持气液界面以释放和搜集气体, 阻止浮渣层形成。分离器下液界面面积依据气体释放速率计算, 气体释放速率大约是1--3m3/(m2*h).
（5） 反射板与隙缝之间遮盖应该在100mm--200mm, 避免上升气体进入沉淀室。
（6） 气管直径应该充足, 以确保从集气室引出沼气。
（7） 在大型集气室上部消泡喷嘴。
2.补水系统设计
（1）UASB采取多点布水系统, 一个进水点服务最大面积对于污泥菌种程度不一样时推荐进水管负荷见下表。
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）布水系统可采取一管多孔式布水、 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, 位于服务面积中心, 通常在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多个进水孔由一个进水管负担, 孔口流速大于2m/s;配水管直径大于50cm;可采取脉冲间歇进水。
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降低弯头等非直管使用; 废水经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. 出水搜集系统设计
（1）UASB反应器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）出水搜集应设置在UASB反应器顶部, 尽可能均匀搜集处理过废水。
（3）采取矩形反应器时出水采取几组平行出水堰多槽出水方法。
（4）采取圆形反应器时宜采取放射状多槽或多边形槽出水。
4.排泥系统设计
（1）UASB反应器排泥通常采取重力排泥方法。
（2）UASB反应器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, 能够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反应器加热装置宜采取热交换器加热或者蒸汽直接加热,加热装置能够直接加热进水, 也能够采取循环加热或反应器内部加热等方法。
（3）反应器进水加热采取热交换方法时, 热交换器选型应依据废水特征、 介质温度和人交换后温度确定。热交换器换热面积应依据热平衡计算, 计算结果应使设计传人面积相比传热计算面积留有10%--20%富余量。
（4）加热装置需热量计算
①加热废水到35℃时热量Qh

式中: -----需热量; W
Q-------废水流量: m3/h
-----密度; t/m3（对于水该值为1）
T------废水温度; ℃
-----比热容; kJ/（kg·℃）; （对于水该值为4.187）
②保持反应器温度需要热量

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·℃)
----气温 ; ℃
K能够用以下公式计算

式中: 、 ----反应器内、 外层热传导分数
、 ----第一、 第二保温层厚度
、 ----第一、 第二层热传导率
----（液----壁）值是8380---16760kJ/(m·h·℃)

----（液---气）值是84kJ/(m·h·℃)

总需热量
（5）因为结构原因当反应器壁总总传热系数过大, 所需加热量过高时, 应采取聚氨酯保温板、 聚苯乙烯板或玻璃丝绵板进行保温。