调节池UASB的计算.docx

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调节池UASB的计算

UASB-A2O装置设计说明

（2010年7月9日）

一．调节池（A、B、C）

3个，硬PVC材质，循环水力搅拌，停留时间12h。

出水泵前管道设滤网过滤器。

介质为人工配制的有机污水，呈中性。

1.有效容积

V=Q.T=0.10×12=1.20m3

2.尺寸：

设高h=1.20m，则

L=B=1.0m

3.示意图如图2（1、2、3）所示。

图2

（1）-调节池（A）

图2

（2）-调节池（B）

图2（3）-调节池（C）

4.实际有效容积V=1.37m3。

图1-UASB-A2O装置带控制点工艺流程图

二．UASB

1个，有机玻璃材质。

介质为人工配制的有机污水，呈中性。

进水COD=4000mg.L-1，出水COD=500mg.l-1。

1.反应区

容积负荷率6.0KgCOD.m-3.d-1，空塔水流速度u≤1.0m.h-1，空塔沼气上升速度ug≤1.0m.h-1。

有效深度h1≤6.0m，布水点服务面积f0≤1-3m2∙个-1，布水管出口流速2-5m.s-1。

沼气产率0.4m3.kgCOD-1。

（1）有效容积

V=

（2）有效水深及布水点

设直径D=1.0m，1个进水点

有效水深：

h1=

=2.0m

每点服务面积：

f0=0.785×1.02=0.785m2∙个-1（合理）

（3）校核

最大空塔水流速度：

umax=Qmax/F=0.50/0.785=0.64m.h-1＜1.0（合理）

沼气最大产量:

Qgmax=Qmax.ΔC.a=0.50×24×（4.0-0.5）×0.4=16.8m3.d-1，

最大空塔气速:

ugmax=Qgmax/F=16.8/（24×0.785）=0.89m.h-1＜1.0m.h-1（合理）

2.三相分离区

按图3设置三相分离区，要求u1＜u2（ua）＜u3≤2.0m·h-1，

＞

。

图3-UASB

（1）校核流速

①计算u1

=0.785×0.62=0.28m2

u1max=Qmax/F1=0.50/0.28=1.79m.h-1<2.0m·h-1（合理）

②计算u2

GC=

=

=0.52m

CE=sin50°CF=sin50°×0.1=0.08m

GE=GC+CE=0.52+0.08=0.60m

∵

=

∴IE=HC×GE/GC=0.4×0.60/0.52=0.46m

F2=（1/2）（L2.GE－L1.GC）=（1/2）（2IE.π.GE－2HC.π.GC）

=π（IE.GE－HC.GC）=3.14（0.46×0.60-0.4×0.52）

=0.21m2

u2max（uamax）=Qmax/F2=0.50/0.21=2.38≈2.0m.h-1（基本合理）

③计算u3

F3=

（D2－D22）=0.785（1.02－0.802）=0.28m2

u3max=Qmax/F3=0.50/0.28=1.79m.h-1<2.0m·h-1（合理）

（2）沼气分离效果

①计算BC/AB

BC=

=0.12m

AB=

AF=

=

=0.16m

BC/AB=0.12/0.16=0.75

②计算ub/ua

设拟被三相分离器分离的最小气泡直径d=8.0×10-3cm，常温下清水的运动粘滞系数γ=1.01×10-2cm2.s-1，密度ρ1=1.01g.cm-3，沼气密度ρ=1.2×10-3g.cm-3，碰撞系数β=0.95，则

清水的动力粘滞系数γ清水=γρ1=1.01×10-2×1.01=1.02×10-2g.cm-1.s-1。

由于γ污水一般大于γ清水，可取γ污水=2.0×10-2g.cm-1.s-1,则

拟分离的最小沼气泡上升速度（ubmin）

ubmin=

=

=0.167cm.s-1=6.01m.h-1

uamax（u2max）=2.38m.h-1

∴ub/ua=6.01/2.38=2.53

③判断分离效果

ub/ua=2.53＞BC/AB=0.75

该三相分离器能有效分离d≥0.008cm的沼气泡，分离效果良好。

（3）三相分离区高度

①气封高度

h1=FJ=AJtg50°=0.20×tg50°=0.24m

②集气罩高度

h2=0.40×tg50°=0.48m

③三相分离区高

H2=h1+h2=0.24+0.48=0.72m

3.沉淀区

表面负荷率q≤1.0m3.m-2.h-1，最小停留时间tmin=0.5h，出水堰负荷a≤5.4m3.m-1.h-1。

（1）最大表面负荷率

qmax=Qmax/F0=0.50/0.785=0.64m.h-1＜1.0（合理）

（2）有效水深

H3=tmin.qmax=0.5×0.64=0.3m

（3）集水槽

槽断面60×60，单边开90°三角齿，齿深2.0cm，齿上水位1.0cm。

①出水堰最大负荷

amax=Qmax/D=0.50/1.0=0.50m3.m-1.h-1＜5.4（合理）

②齿数

单齿流量：

q0’=1.343×h02.47=1.343×0.012.47=1.542×10-5m3.s-1

齿数:

n=Qmax/q0’=0.50/（3600×1.542×10-5）=9个,取8个。

齿间距d=1.0/8=0.125m

4.沼气管径

设流速u5=5.0m.s-1

d5=（Qgmax/0.785u5）1/2=[16.8/（24×3600×0.785×5.0）]1/2=0.007m=7mm

取反应器外沼气管径10mm，反应器内沼气管径50mm（防止浮渣堵塞）。

三．水封

1个，有机玻璃材质，介质为自来水和沼气，中性或酸性。

如图4所示。

图4-水封

十二．斜管沉淀池（1，2）

2个，有机玻璃材质。

表面负荷率1.0m3.m-2.h-1。

清水层0.30m，斜管层0.40m，斜管直径30mm，缓冲层0.30m。

泥斗倾角55°，泥斗底l=b=50mm。

斜管沉淀池

（1）介质为竖流沉淀池出水、混凝剂、碱和PAM，呈中性、酸性或碱性。

斜管沉淀池

（2）介质为接触氧化池出水，呈中性。

1．水面积

A=Qmax/ηq=0.50/（0.91×1.0）=0.55m2

2．长、宽

L=B=

=0.74m

3．泥斗深

h5=（L-l）tgα/2=（0.74-0.05）tg55°/2=0.50m

4．缓冲区进水孔口（Φ15）

总断面积：

S0=Qmax/u0=0.50/（3600×0.12）=1.157×10-3m2

孔口数：

n=S0/s=1.157×10-3/（0.785×0.0152）=7个

孔间距：

d=L/n=0.74/7=0.10m

5．集水槽

2个集水槽，单边开齿。

齿深20mm，齿宽40mm，夹角90°，齿上水位10mm。

集水槽断面尺寸：

50×50，有效水深10mm，算得最大流速0.14m.s-1，合理。

单齿流量：

q0=1.343h02.47=1.343×0.012.47=1.542×10-5m3

齿数：

n=0.50/（3600×1.542×10-5）=9个,取8个，每槽4个。

齿间距：

从进水侧开始沿槽开设，d=2L/n=2×0.74/8=0.185m。

6．示意图如图12所示。

图12-斜管沉淀池（1，2）

十四．接触氧化池

1个，有机玻璃材质，硝化液出水泵前设滤网过滤器。

介质为生物膜缺氧池出水、UASB出水或人工配制的污水，呈中性。

进水COD=500mg.L-1，容积负荷率1.5kgCOD·m-3·d-1，出水COD≤60mg·L-1。

推流式，长宽比L:

B=10:

1（L:

B≥5-10），宽深比B:

h=1:

1（1-2:

1）。

1.有效容积

V=

=0.8m3

2.尺寸

V=L.B.h=10B3=0.8

B=0.43m

取B=0.50m，h=0.43m，则

L=

=3.7m

实际L:

B=3.7:

0.5=7.4:

1（合理）

B:

h=0.5:

0.43=1.2:

1（合理）

3.示意图如图14所示。

图14-接触氧化池

4.实际有效容积V=0.80m3，容积负荷率1.5kgCOD·m-3·d-1，停留时间8.0h。

十五．高程布置

实验室内程高（天花板离地面）3.8m，梁底离地面3.2m。

高程布置如图15所示。

图15-UASB-A2O装置高程布置图

十六．设备、仪表、材料

UASB-A2O装置设备、仪表、材料如表1。

表1-UASB-A2O装置设备、仪表、材料

序号

名称

代号

技术要求

规格/型号

材料

数量

生产厂商

备注

1

调节池（A、B、C）

V401，405，418

循环水力搅拌，出水泵前管道设滤网过滤器。

介质为人工配制的有机污水，呈中性。

1070×1070×1200,V=1.37m3

PVC

3

自制

已有2个改造，新制1个

2

UASB

V402

介质为人工配制的有机污水，呈中性。

Φ1000，H3150,h2000

YB

1

自制

已有改造

3

水封

V403

介质为自来水和沼气，呈中性或酸性。

Φ200，H950，h450-630

YB

1

自制

已有改造

4

平衡槽

V404

介质为UASB出水，呈中性。

300×300×300

YB

1

自制

/

5

厌氧池

V406

循环水力搅拌，介质为UASB出水或人工配制的污水，呈中性。

1200×1200×1200,V=1.73m3

PVC

1

自制

/

6

活性污泥缺氧池

V407

循环水力搅拌，介质为厌氧池出水或人工配制的污水，呈中性。

Φ800，H1440,h1140

YB

1

自制

已有改造

7

活性污泥曝气池

V408

硝化液出水管设滤网过滤器。

介质为活性污泥缺氧池出水或人工配制的污水，呈中性。

1600×1500×800,h500

YB

1

自制

已有改造

8

竖流沉淀池

V409

介质为活性污泥曝气池出水，呈中性。

Φ800，H2500,h1500

YB

1

自制

/

9

搅拌罐（1、2、3）

V410,412,414

介质分别为混凝剂溶液、碱溶液和PAM溶液，分别呈酸性、强碱性和弱碱性。

1000ml烧杯

BL

3

/

已有

10

搅拌机

/

搅拌浆耐酸、碱溶液腐蚀。

/

/

3

/

/

11

溶液罐（1，2，3）

V411，413，415

介质分别为混凝剂、碱和PAM溶液，分别呈酸性、强碱性和弱碱性。

Φ250，h200,V=9.81L

YB

3

自制

/

12

混合反应池

V416

介质为竖流沉淀池出水、混凝剂、碱和PAM，呈中性、酸性或碱性。

Φ105,h100,V=0.82L

YB

1

自制

/

13

斜管沉淀池（1，2）

V417，421

介质为竖流沉淀池出水、混凝剂、碱和PAM，呈中性、酸性或碱性。

970×740×700,V=0.38m3

YB

2

自制

/

14

生物膜缺氧池

V419

循环水力搅拌，介质为UASB出水或人工配制的污水，呈中性。

Φ800，H1760,h1140

YB

1

自制

已有改造

15

接触氧化池

V420

硝化液出水管设滤网过滤器。

介质为生物膜缺氧池出水或人工配制的污水，呈中性。

1850×1000×930，h430

YB

1

自制

已有改造

16

泵（1、3、7、8、17、20）

P401，403、407、408、417、420

清水泵，Q=30m3.h-1，H=4.0m。

泵（1、3、17）分别循环搅拌调节池（A、B、c）人工配制的中性有机污水。

泵（7、8、20）分别循环搅拌厌氧池、活性污泥缺氧池、生物膜缺氧池中性混合液。

/

/

6

/

/

17

泵（2、4、5、6、18、19）

P402a,b，404a,b，405a,b，406a,b，418a,b，419a,b

Q=0-1.0m3.h-1,H=4.5m，有效流量0-0.5m3.h-1。

a,b大小各1台配合使用。

泵

（2）从调节池（A）向UASB，泵（4、5、6）从调节池（B）分别向活性污泥曝气池、活性污泥缺氧池和厌氧池，泵（18、19）从调节池（C）分别向生物膜缺氧池、接触氧化池输送人工配制的中性有机污水。

大：

12WZ-8,Q=0.48m3.h-1,H=8m,N=90W

/

6

上海西山

已有

小

/

6

/

/

18

泵（9，21）

P409a,b，421a,b

Q=0-3.0m3.h-1,H≥0.8m，有效流量0-2.5m3.h-1。

a,b大小各1台配合使用。

分别从活性污泥曝气池和接触氧化池向活性污泥缺氧池和生物膜缺氧池输送中性硝化液。

/

/

4

/

已有1台大：

40WG-20,Q=3m3.h-1,H=20m,N=900W，上海西山

19

泵（10、11、12、13）

P410、411、412、413

蠕动泵，Q=0-0.5m3.h-1,H≥4.0m，有效流量0-0.25m3.h-1。

从竖流沉淀池分别向厌氧池、活性污泥缺氧池、活性污泥曝气池和UASB输送中性污泥。

/

/

4

保定兰格，天利（中国），

常州普瑞

/

20

泵（14、15、16）

P414、415、416

蠕动泵，Q=0-0.5L.h-1,H=4.0m。

有效流量0-0.25L.h-1。

分别向混合反应池输送酸性混凝剂溶液、烧碱溶液和弱碱性PAM溶液。

/

/

3

保定兰格，天利（中国），

常州普瑞

/

21

鼓风机（1、2）

G401a,b，402a,b

Q=0-30m3.h-1,H=0.9m，离心式，分别向活性污泥曝气池、接触氧化池输送空气。

HG-250,Q=30m3.h-1,P=0.9m,N=250W

/

4

浙江森森

已有

22

温度传感器及显示器

TT（TI）401、402

分别检测调节池（A）和UASB的水温，测量范围0-100℃。

PT100

/

2

北京合世

已有

23

变频器

SC401-416

改变泵（1-9、17-21）、和鼓风机（1、2）的电源频率

DZB200J0015L2B

/

16

富凌

已有7只

24

电磁流量计及显示器

FT（FI）401-404，407-408

分别为泵（2、4、5、6、18、19）出口流量计，通径10mm，有效测量0.02-0.5m3.h-1，介质为人工配制的中性有机污水。

/

/

6

上海能巨，上海正举，江苏国仪

/

FT（FI）406、410

泵（9、21）出口流量计，通径10mm，有效测量0.02-2.5m3.h-1，介质为活性污泥曝气池、接触氧化池中性硝化液。

LD-15，30-3000L

/

2

西安傅立叶

已有

25

沼气表

FQ401

检测UASB的产气量，有效测量0-0.7m3.h-1，介质为沼气。

/

/

1

/

已有（需维修）

26

溶解氧传感器及显示器

DOT（DOI）401-404

分别检测活性污泥缺氧池、活性污泥曝气池、生物膜缺氧池、接触氧化池溶解氧，有效测量0-8mg/L，介质为中性生化反应混合液。

LD-3000

/

4

台湾

已有

27

风量传感器及显示器

FT（FI）405、409

分别检测鼓风机（1、2）出口风量，有效测量0-30m3.h-1，介质为空气。

CTV-100

/

2

上海仪博

已有

28

PH传感器及显示器

PHT（PHI）401

有效测量PH=5-10。

LP-3000

/

1

台湾

已有

29

加热器

TC401

2.5小时内将调节池（A）中1.37m3污水从10℃升至35℃。

水温调节范围25-35℃，9KW加热器二只。

/

/

2

/

/

30

球形手阀

/

DN5

/

T

4

/

/

DN10

/

ABS

21

/

/

DN15

/

ABS

27

/

/

DN20

/

ABS

2

/

/

DN25

/

ABS

13

/

/

DN30

/

ABS

8

/

/

DN40

/

ABS

16

/

/

31

止回阀

/

DN15

/

T

1

/

/

32

管道

/

DN5

/

RS

/

/

/

DN10

/

YJ

/

/

/

DN40、25、15、10、20、30、50、60、

/

ABS

/

/

/

33

支架

/

/

/

BX

/

/

已有改造

34

梯、台

/

扶栏为Ф50镀锌钢管，高900mm，竖筋和水平筋皆为Ф16圆钢，竖筋间距400mm，水平筋居中。

踏步和平台面皆为厚5mm的花纹板。

踏步宽200mm，双折边50mm，垂直间距150mm。

梯粱为16号槽钢，台粱和立柱皆为14号槽钢。

立柱间距2500mm，台面下5号角钢间距500mm。

刷底漆和面漆各2遍。

PT

/

/

已有改造

35

控制柜

/

/

21吋液晶显示屏

/

1

/

已有改造

36

电线电缆

/

/

/

/

/

/

/

说明：

PVC—聚氯乙烯，YB—有机玻璃，T-铜，ABS-工程塑料，RS-软塑料，YJ-耐压橡胶，BX-不锈钢，PT-普通碳钢，BL-玻璃。