厌氧塔计算手册.docx

1、厌氧塔计算手册1. 厌氧塔的设计计算1.1 反应器结构尺寸设计计算（1） 反应器的有效容积设计容积负荷为5.0/(3/)N vkgCODmd进出水 COD浓度 C0 2000( mg / L)， E=0.70QC0 E3000200.708400m33V=5.0，取为 8400 mNv式中 Q设计处理流量m3 / dC0进出水 COD浓度 kgCOD/3mE去除率NV容积负荷（2）反应器的形状和尺寸。工程设计反应器 3 座，横截面积为圆形。1） 反应器有效高为h17.0m则横截面积： SV有效8400 495(m 2 )h17.0单池面积： SiS495165(m 2 )n32)单池从布水均匀

2、性和经济性考虑，高、直径比在1.2 ： 1 以下较合适。设直径 D15 m ，则高 hD*1.215 * 1.2m18 ，设计中取 h 18m单池截面积： Si3.14 * ( D )2 h3.147.52176.6( m2 )2设计反应器总高H18m ，其中超高 1.0m单池总容积： ViSiH 176.6(18.01.0)3000( m3 )单个反应器实际尺寸：D H 15m 18m反应器总池面积：S Si n176.6 3 529.8(m 2 )反应器总容积： VV i n30003 9000(m3 )1（3）水力停留时间（ HRT）及水力负荷（ Vr） N vtHRTV900072hQ

3、243000VrQ30000.24m3/( m2 .h)S24 176.63根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷0.10.93/(2. ) 故符合要求。Vrmm h1.7.2 三相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0.73/(2. ) 沉淀室底部进水qmm h口表面负荷一般小于2.03/(2. ) 。mm h本工程设计中， 与短边平行，沿长边每池布置 8 个集气罩，构成 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： l b 16(m)每个单元宽度： b l182.57(m)77沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即 288 m2沉淀

4、区表面负荷率：Qi114.580.39m3 /(m2 . )1.0 2.0m3/(m2 . )S288hh（2）回流缝设计设上下三角形集气罩斜面水平夹角为 55，取 h31.4mh31.40.98(m)b1tan 55.tanb2 b 2b13.02 0.981.04(m)式中： b 单元三项分离器宽度， m；b1 下三角形集气罩底的宽度， m；b2 相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一）， m；h3 下三角形集气罩的垂直高度， m；2设上下三角形集气罩斜面水平夹角为 55，取 h3 1.4mh31.40.98(m)b1tan 55.tanb2 b 2b13.0 2 0.98

5、1.04(m)式中： b 单元三项分离器宽度， m；b1 下三角形集气罩底的宽度， m；bh1h2h4h3b1 b 2图 4 三相分离器计算草图b2 相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一）， m；h3 下三角形集气罩的垂直高度， m；下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速a1 nb2 l 7 1.04 16 116.48(m2 )3v1Qi114.580.98(m / h)a1116.48式中： v1 下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速，m/h；2a1 下三角形集气罩回流缝总面积， m；l 反应器的宽度，即三项分离器的长度b,m；n 反应器三项分离器的单元数

6、；为使回流缝水流稳定，固、液分离效果好，污泥回流顺利，一般v1 2m / h ，上三角集器罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速。设b3CD0.3ma2 2nb3l 2 7 0.3 16 67.2(m2 )v2Qi114.58a21.7(m / h)67.2式中： v2 上三角集气罩下断语下三角集气罩斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速，m/h；a2 上三角形集气罩回流缝总面积，2m；b3 上三角形集气罩回流缝的宽度，m；假设 a2 为控制断面 Amin ，一般其面积不低于反应器面积的20%， v2 就是 vmax ，同时要满足： v1v2 (vmax ) 2.0m / h（3）气

7、、液分离设计由上图1 知：CECD sin 550.3 sin 550.24( m)CBCE0.240.42(m)sin 35sin 35设 AB0.5m 则h4( AB cos55. b2) tan 55.(0.5 cos55. 1.04 ) tan 55.1.15(m)22校核气、液分离。如图 2 所示。假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是：4vbADBCvaAB或AB沿 AB方向水流速度：Qi687.5 / 63.72( m / h)va0.24 16 2 7CEB2N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：

8、 Vbg( 1g ) d 218式中： d 气泡直径， cm；1 液体密度， g/cm 3；g 沼气密度， g/cm3；碰撞系数，取 0.95 ；废水动力黏滞系数， g/(cm.s) ；2v 液体的运动黏滞系数， cm；设气泡直径 d0.01cm，设水温 30。C，1 1.03g / cm3 ， g 1.13 10 3 g / cm3v 0.010cm 2 / s ，0.95 ；0.01011.03 0.0104 g /(cm.s)由于废水动力黏滞系数值比净水的大，取0.02g /(cm.s)则： Vb0.95 981(1.031.1310 3 ) 0.0120.266(cm / s) 9.5

9、8(m / h)180.02BC0.42Vb9.582.58AB0.84VA3.720.5VbBC0.01cm 的气泡Va可以脱去 dAB（4）三项分离器与 UASB高度设计三相分离区总高度：h h2 h3 h4 h5式中： h2 集气罩以上的覆盖水深，取0.5m；h31.41.71( m)AFsin 55 .sin 55.5DF AF BD AB 1.71 0.5 0.52 0.69(m)h5 DF sin 55.0.69sin 55.0.56( m)则： h 0.5 1.41.150.562.49( m)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

10、，超高 0.5m。1.7.3 布水系统的设计计算反应器布水点数量设置预处理流量、 进水浓度，容积负荷等因素有关， 有资料知， 颗粒污泥Nv4/(3 . ) 每个布水点服务2, 出水流速2-5m/s ，配水中心距池底一般2-5mkgCODm d为 20-25cm。（1） 配水系统：配水系统形式采用多管多孔配水方式，每个反应器设 1 根 D=100mm的总水管， 16 根d=50mm的支水管。支管分别位于总水管两侧，同侧每根只管之间的中心距为 2.0m，配水孔径取 15mm 孔距 2.0m，每根水管有 3 个配水孔，每个孔的服务面积 2.0 1.67 3.34(m2 )孔口向下。（2） 布水孔孔径

11、的计算：流速 u4Qi=4687.5 / 64.05(m / s)3600D23.14236000.1布水孔 3 1648 个，出水流速为 u2.1m / s ，则孔径为：d114.5810.03(mm) 取 15mm36003.14482.1本装置采用连续进料方式，布水口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于 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的接触， 减少底部进水管的堵塞，建议进水点距反应底部 200300mm，本工程设计采用布水管离 UASB底部 200mm处。布水管设置在距 UASB反应器底部 200mm 处。1.7.4 排泥系统的设计计算（ 1） UA

12、SB 反应器中污泥总量计算一般 UASB 污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为20VSS / L ，则 UASB反应器中污泥总量：G V Css 9818 20 196360(kg / d) 196.36(t / d )6厌氧生物处理 污泥产量取 0.08kgMLVSS / kgCOD剩余污泥量的确定与每天去除的有机物量有关，当设有相关的动力学常数时，可根据经验数据确定， 一般情况下， 可按每去除 1kgCOD产生 0.050.10kgVSS 计算，本工程取 0.08kgVSS / kgCOD流量 Q 687.5m3 / h ，进水 COD浓度 C0 5600(mg / l )

13、5.6( kg / m3 ) ， COD去除率E 85% ，则1） UASB反应器的总产泥量x Q C0 E 0.08 687.5 24 5.6 0.85 6283.2(kgMLVSS/ d )2） 不同试验规模下MLVSS 是不同的， 因为规模越大， 被处理的废水含无机杂质越多，MLSS因此取 MLVSS0.8，则MLSS6283.27854(kgMLSS / d)x0.8单池产泥 xix 78541309(kgMLSS / d )663）污泥含水率98%，当污泥含水率95%时，取 s 1000(kg / m3 )则污泥产量： Ws10007854392.7(m3 / d)(198%)单池排

14、泥量： Wsi392.765.45( m3 / d )64)污泥龄G196360c25.0(d )x78541.7.5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。由计算所得污泥量选择污泥泵，型号为：WQK25 17 4 污泥泵，3；扬程： H=17m；电机功率： P=4Kw；数量： 3 台；主要性能： 流量： Q=25m/h用 2 台泵同时给两组反应器排泥，设每天排泥一次1.7.6 出水系统设计计算7出水系统的作用是把沉淀区

15、液面的澄清水均匀的收集并排出， 出水是否均匀对处理效果有很大的影响且形式与三向分离器及沉淀区设计有关。（ 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：qiQi114.580.032( m3/ s)36003600（ 3） 设出水槽槽口附近水流速度为0.3 m / sqi0.032则槽口附近水深770.0762(m)u a 0.30.2取槽口附近槽深为0.20m，出水槽坡度为0.01 ，出水槽尺寸： 10 m0.2m 0.2m ，出水槽数量为 7 座。（ 4） 溢流堰设计出水溢流堰共有17 条（72 ），每条长10 m 。设

16、计 90三角堰，堰高 50 mm，堰口宽 100 mm，则堰口水面宽50 mm。每个 UASB反应器处理水量31.8 L / s ，查得溢流负荷为 1 2L /( m.s)设计溢流负荷为 f1.8L /(m.s) ，则溢流堰上水面总长为：qi31.8L17.67(m)f1.8L17.67353 个，取354 个三角堰数： n50 103b每条溢流堰三角堰数：35435.4 个，取为36 个10一个溢流堰上共有 36 个 100mm的堰口堰上水头校核每个堰处流率：qqi17.67 10 34.99 105 (m/ )sn 354按 90三角堰计算公式： q 1.43h 2.5则堰上水头：hq)0

17、.4(4.99 10 5) 0.40.0164( )(1.43m1.4381.7.7 出水渠设计计算UASB反应器沿长边设一条矩形出水渠， 7 条出水槽的出水流至此出水渠，设出水渠宽0.3m，坡度 0.001 ，出水渠渠口附近水流速度为0.2m/s 。qi17.6710 30.295(m)渠口附近水深：0.30.2u a以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.20.2950.4950.5( m)出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为： 16.6 ( m)出水渠长为： 16.6+0.1=16.7 ( m)出水渠尺寸： 16.6m 0.50m 0.30 m向渠口坡度为： 0.0011.7.8 UAS

18、B 排水管设计Q=17.67L/s, 选用 D=200 mm 的钢管排水， 充满度为 0.6 ，设计坡度为 0.001 ，管内水流速度为 v=0.14m/s1.7.9沼气收集系统设计计算（1）沼气产量计算1） 沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取0.4m3 / kgCOD总产气量： G QC0 E0.4165005.6 0.85 31416( m3 / d )则单个 UASB反应器产气量： G iG314165236( m3/ d )662） 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52364.66 10 3 ( m3 / s)24360013

19、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 5 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%。则单池沼气主管内最大气流量：qi52360.061(m3 /)3600s ，24D 150mm充满度设计值为0.8 。则流速：0.06121.08(m / s)v0.1520.83.1494）管内最大气流量：314160.182(m3 /)q36002s240.1824取 D= 500mm;充满度 0.6;流速 v=v1.5m / s0.520.6DN100图 5 集气管结构示意图1.7.10 水封罐设计