厌氧塔计算手册.docx
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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
/
）
Nv
kgCOD
m
d
进出水COD浓度C02000（mg/L）
，E=0.70
QC0E
3000
20
0.70
8400m
3
3
V=
5.0
，取为8400m
Nv
式中Q——设计处理流量
m3/d
C0——进出水COD浓度kgCOD/
3
m
E——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
h
17.0m
则
横截面积：
S
V有效
8400＝495（m2）
h
17.0
单池面积：
Si
S
495
165（m2）
n
3
2）
单池从布水均匀性和经济性考虑，高、直径比在
1.2：
1以下较合适。
设直径D
15m，则高h
D*1.2
15*1.2m
18，设计中取h18m
单池截面积：
Si'
3.14*（D）2h
3.14
7.52
176.6（m2）
2
设计反应器总高
H
18m，其中超高1.0
m
单池总容积：
Vi
Si'
H'
176.6
（18.0
1.0）
3000（m3）
单个反应器实际尺寸：
DHφ15m18m
反应器总池面积：
SSi'n
176.63529.8（m2）
反应器总容积：
V
V'in
3000
39000（m3）
1
（3）
水力停留时间（HRT）及水力负荷（Vr
）Nv
tHRT
V
9000
72h
Q
24
3000
Vr
Q
3000
0.24[m3
/（m2.h）]
S
24176.6
3
根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷
0.1
0.9
3
/（
2
.）故符合要求。
Vr
m
mh
1.7.2三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
'
0.7
3
/（
2
.）沉淀室底部进水
q
m
mh
口表面负荷一般小于
2.0
3
/（
2
.）。
m
mh
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'
b16（m）
每个单元宽度：
b'l
18
2.57（m）
7
7
沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即288m2
沉淀区表面负荷率：
Qi
114.58
0.39
m
3/（
m
2.）
1.02.0
m
3
/（
m
2.）
S
288
h
h
（2）
回流缝设计
设上下三角形集气罩斜面水平夹角
为55°，取h3
1.4m
h3
1.4
0.98（m）
b1
tan55.
tan
b2b2b1
3.0
20.98
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；
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h31.4m
h3
1.4
0.98（m）
b1
tan55.
tan
b2b2b1
3.020.98
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；
b
h1
h2
h4
h3
b1b2
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
a1nb2l'71.0416116.48（m2）
3
v1
Qi
114.58
0.98（m/h）
a1
116.48
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；
2
a1—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；
为使回流缝水流稳定，固、液分离效果好，污泥回流顺利，一般
v12m/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
b3
CD
0.3m
a22nb3l270.31667.2（m2）
v2
Qi
114.58
a2
1.7（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，
2
m；
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：
v1
v2（vmax）2.0m/h
（3）
气、液分离设计由上图
1知：
CE
CDsin55
0.3sin55
0.24（m）
CB
CE
0.24
0.42（m）
sin35
sin35
设AB
0.5m则
h4
（ABcos55.b2
）tan55.
（0.5cos55.1.04）tan55.
1.15（m）
2
2
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：
4
vb
AD
BC
va
AB
或
AB
沿AB方向水流速度：
Qi
687.5/6
3.72（m/h）
va
0.241627
CEB2N
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：
Vb
g
（1g）d2
18
式中：
d—气泡直径，cm；
1—液体密度，g/cm3；
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）；
2
v—液体的运动黏滞系数，cm；
设气泡直径d
0.01cm
，设水温30。
C，
11.03g/cm3，g1.13103g/cm3
v0.010cm2/s，
0.95；
0.0101
1.030.0104[g/（cm.s）
由于废水动力黏滞系数值比净水的大，取
0.02
g/（cm.s）
则：
Vb
0.95981
（1.03
1.13
103）0.012
0.266（cm/s）9.58（m/h）
18
0.02
BC
0.42
Vb
9.58
2.58
AB
0.84
VA
3.72
0.5
Vb
BC
0.01cm的气泡
Va
可以脱去d
AB
（4）三项分离器与UASB高度设计
三相分离区总高度：
hh2h3h4h5
式中：
h2—集气罩以上的覆盖水深，取
0.5m；
h3
1.4
1.71（m）
AF
sin55.
sin55.
5
DFAFBDAB1.710.50.520.69（m）
h5DFsin55.
0.69
sin55.
0.56（m）
则：
h0.51.4
1.15
0.56
2.49（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，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
Nv
4
/（
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
2-5m
kgCOD
md
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2.01.673.34（m2）
孔口向下。
（2）布水孔孔径的计算：
流速u
4Qi
=
4
687.5/6
4.05（m/s）
3600
D
2
3.14
2
3600
0.1
布水孔316
48个，出水流速为u
2.1m/s，则孔径为：
d
114.58
10.03（mm）取15mm
3600
3.14
48
2.1
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200~300mm，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）UASB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：
GVCss981820196360（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0.05~0.10kgVSS计算，本工
程取0.08kgVSS/kgCOD
流量Q687.5m3/h，进水COD浓度C05600（mg/l）5.6（kg/m3），COD去除率
E85%，则
1）UASB反应器的总产泥量
xQC0E0.08687.5245.60.856283.2（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MLVSS
0.8，则
MLSS
6283.2
7854（kgMLSS/d）
x
0.8
单池产泥xi
x7854
1309（kgMLSS/d）
6
6
3）
污泥含水率
98%，当污泥含水率〉
95%时，取s1000（kg/m3）
则污泥产量：
Ws
1000
7854
392.7（m3/d）
（1
98%）
单池排泥量：
Wsi
392.7
65.45（m3/d）
6
4）
污泥龄
G
196360
c
25.0（d）
x
7854
1.7.5
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：
qi
Qi
114.58
0.032（m3
/s）
3600
3600
（3）设出水槽槽口附近水流速度为0.3m/s
qi
0.
032
则槽口附近水深
7
7
0.0762（m）
ua0.3
0.2
取槽口附近槽深为
0.20m，出水槽坡度为
0.01，出水槽尺寸：
10m
0.2m0.2m，
出水槽数量为7座。
（4）溢流堰设计
出水溢流堰共有
17条（7
2），每条长
10m。
设计90°三角堰，堰高50mm，
堰口宽100mm，则堰口水面宽
50mm。
每个UASB反应器处理水量
31.8L/s，查得溢流负荷为12L/（m.s）
设计溢流负荷为f
1.8L/（m.s），则溢流堰上水面总长为：
qi
31.8
L
17.67（m）
f
1.8
L
17.67
353个，取
354个
三角堰数：
n
50103
b
每条溢流堰三角堰数：
354
35.4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：
q
qi
17.67103
4.9910
5（
m
/）
s
n354
按90°三角堰计算公式：
q1.43h2.5
则堰上水头：
h
q
）
0.4
（
4.99105
）0.4
0.0164（）
（
1.43
m
1.43
8
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。
qi
17.67
103
0.295（m）
渠口附近水深：
0.3
0.2
ua
以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：
0.2
0.295
0.495
0.5（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：
16.6m0.50m0.30m
向渠口坡度为：
0.001
1.7.8UASB排水管设计
Q=17.67L/s,选用D=200mm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/s
1.7.9
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：
GQC0E
0.4
16500
5.60.8531416（m3/d）
则单个UASB反应器产气量：
Gi
G
31416
5236（m3
/d）
6
6
2）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
5236
4.66103（m3/s）
24
3600
13
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：
qi
5236
0.061（
m
3/
）
3600
s，
24
D150mm
充满度设计值为
0.8。
则流速：
0.061
2
1.08（m/s）
v
0.15
2
0.8
3.14
9
4）
管内最大气流量：
31416
0.182（
m
3/
）
q
3600
2
s
24
0.182
4
取D=500mm;
充满度0.6;
流速v=
v
1.5m/s
0.5
2
0.6
DN100
图5集气管结构示意图
1.7.10水封罐设计
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