UASB反应器设计参考

《UASB反应器设计参考》由会员分享，可在线阅读，更多相关《UASB反应器设计参考（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、UASB 反应器设计参考对于中等浓度和高浓度的有机废水，一般情况下，有机容积负荷率是限制因素， 反应器的容积与废水量、 废水浓度和允许的有机物容积负荷去除率有关。 设计容 积负荷为 =15kgCOD/( d),COD 去除率为 93，则 UASB 反应器有效容为： 式中 设计流量， ；容积负荷， kg/( )；进水 COD 浓度， mg/L ；出水 COD 浓度， mg/L；容积负荷， kg/( ) 。则=2、UASB 反应器的形状和尺寸据资料，经济的反应器高度一般为 46m 之间，并且在大多数情况下这也是系 统优化的运行范围。 升流式厌氧污泥床的池形有矩形、 方形和圆形。 圆形反应器 具有结

2、构较稳定的特点， 但是建造圆形反应器的三相分离器要比矩形和方形反应 器复杂得多， 因此本设计选用矩形池。 从布水均匀性和经济性考虑， 矩形池长宽 比在 2 ： 1 左右较为合适。设计反应器的有效高度为h=6m，则横截面积S= m2 设池长L约为池宽B的两倍，则可取池长L=25m，宽B=13m。一般应用时反应器装夜量为 7090，本工程设计反应器总高度 H=7.5m ， 其中超高 0.5m 。反应器的总容积V=BLH=2i5 13X(7.5-0.5)=2275 ，有效容积为1930.4，则体 积有效系数为 84.85，符合有机负荷要求。3、水力停留时间(HRT)和水力负荷率()对于颗粒污泥，水力

3、负荷 =0.1 0.9 ，符合要求3.6.2.2 进水分配系统的设计1 、布水点设置进水方式的选择应根据进水浓度及进水流量而定， 通常采用的是连续均匀进水方 式。布水点的数量可选择一管一点或一管多点的布水方式， 布水点数量与处理废 水的流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。Lettinga 等推荐的 UASB 反应器进料喷嘴数设置标准见表 4.7由于所取容积负荷为15kgCOD/( d),因此每个点的布水负荷面积大于 2。本次 设计池中共设置 84 个布水点，则每点负荷面积为：m表4.7 UASB 反应器进料喷嘴数设置标准污泥性质进水容积负荷 /kgCOD/(m3?d) 每个进水点负荷面积 /m

4、2密实的絮体污泥度 40kgTSS/m3 20.5 1122 3密实的絮体污泥度 2040kgTSS/m3123122 5颗粒污泥22 440.5 10.5 222、配水系统形式UASB 反应器的进水分配系统形式多样， 主要有树枝管式、穿孔管式、多管多点 式和上给式 4 种。本次设计使用 U 形穿孔管配水，一管多孔式。为配水均匀， 配水管中心距可采用1.0 2.0m，出水孔孔距也可才用1.0 2.0m，孔径一般为 1020mm ，常采用 15mm ，孔口向下或与垂线呈 45方向，每个出水孔的服务 面积一般为24卅。配水管中心距池底一般为 2025cm，配水管的直径最好 不小于 100mm 。为

5、了使穿孔管出水均匀，要求出口流速不小于 2m/s.进水总管管径取200mm，流速约为1.7m/s。每个反应器中设置7根 100mm 的U形管,每两根之间的距离为2.00m,每根管上有7个配水孔，孔距为1.625m, 孔径采用 15mm,每个孔的服务面积2.00 X1.625=3.25m2,孔口向下并与垂线呈 45。共设置布水孔84个。出水流速卩选为2.34m/s，则孔径为： 本设置采用连续进料方式，布水孔孔口向下，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。 为了增强污泥和废水之间的接触， 减少底部进水管的堵塞， 建议进水点距反应器 池底200mm 250mm

6、。本工程中设计布水管离 UASB反应器底部200mm。3、上升水流速度和气流速度本设计中常温下容积负荷 =15kgCOD/( d)，沼气产率r=0.3m3/kgCOD，根据 接种污泥的不同选择不同的空塔水流和气流速度。 如采用厌氧消化污泥接种， 需 满足空塔水流速度ukw 1.0m/h,空塔沼气上升速度ug 1.0m/h，如采用颗粒污泥 接种，水流速度可以提高至1.0m/huk4.0m/h这里计算按接种消化污泥为依 据。则空塔水流速度 :uk= = =0.194m/h v 1m/h，符合要求。空塔气流速度 :ug= = =0.97m/h1.0m/h ，符合要求。为 COD 去除率，取 80%

7、。三相分离器沉淀区固液分离是靠重力沉淀( )达到的，其设计方法与普通二沉 池相似， 主要考虑两个因素， 即沉淀面积和水深。 沉淀面积可根据废水流量和沉 淀的表面负荷率确定。一般表面负荷率的数值等于水流向上流速 ，该值的大小 与需要去除的污泥颗粒的沉降速度 相等，但方向相反，对已形成颗粒污泥的反 应器，为防止和减少悬浮层絮状污泥流失， 沉淀室内设计日平均表面负荷率小于 0.7 。沉淀区进水口的水流上升速度一般小于 2 三相分离器中物质流态示意图 见图 4.4。图 4.4 三相分离器中物质流态示意图 本次设计中，与短边平行，沿长边布置 7 个集气罩，构成 6 个分离单元，则设 置 5 个三相分离器

8、，三相分离器单元结构示意图如图 4.5 所示。图 4.5 三相分离器单元结构示意图三相分离器的长度为 B=13m ，每个单元宽度为 L=25/6=4.167m 。其中沉淀区长 度 B1=13m 、宽度 b=3.0m ，集气罩顶宽度 a=1.167m ，壁厚 0.2m ，沉淀室底部 进水口宽度 =1.5m 。沉淀区面积 :=n b=6 X13X3.O=234 m20沉淀区表面负荷 :O.7 符合要求0沉淀室进水口面积 :S2=nBb仁6X 13X1.5=117 讥沉淀室进水口水流上升速度O.2m 集气罩顶以上的覆盖水深 可采用 O.51.Om ,沉淀区斜面的高度 h3 建议采用0.5 1.0m

9、o不论何种形式的三相分离器，其沉淀区的水深 1.0m,并且 沉淀区的水力停留时间以 11.5h 为宜0如能满足上述条件， 则可取得良好的固 液分离效果0设计UASB反应器沉淀区最大水深为2m ,=0.5m （超高），=0.5m , =1.0m ,则倾角： arctan =arctan =46.47,。符合要求03、汽液分离设计如图 4.6 所示,设计就是要在确定气封 角后,合理选择图中缝隙宽度 和斜面长 度BC （主要是MB），以防止UASB消化区中产生的气泡被上升的液流带入沉 淀室,干扰固液分离,造成污泥流失0当气泡随液流以速度 沿分离器斜面 BC 上升时,由于浮力的作用,它同时具有垂直向上

10、的速度 0为了保证气泡不随液 流窜入沉淀室,气泡必须在其随液流由 B 点移至 M 点时,在垂直方向上移动距 离MN。则在分离器设计中，必须慢走一下公式要求：倾角=60尸70 ：=0.6m,分隔板下端距反射锥处置距离 MN=0.225m，则缝隙宽度=MNsin =0.225 Xsin60 =0.195m.图 4.6 三相分离器汽液分离设计废水总流量为 1500 根据资料，设有 0.7Q=1050 的废水通过进水缝进入沉降区， 另有 0.3Q=475 的废水通过回流缝进入沉降区0则= = =0.846m/h ，合理。所以，该三相分离器可脱去 0.01c m的气泡，分离效果良好。4、分隔板的设计如图

11、 46 所示， =0.6m , =0.5 x(b- )=0.5x(3-0.6)=1.2m 经上面计算，气体因受浮力作用，气泡上升速度在进水缝中 =12.77m/h ，沿进 水缝斜向上的速度分量为 sin =19.16 xsin46.47 =9.260(m/h) ，则进水缝中水流 速度应该满足 V0.022m , 现设计 =0.15m，则进水缝中水流速度V= =1.87m/h9.26m/h ，满足设计要求。 h= = =0.219m=tan + h- =1.2 tan46.47 +0.219-1.0=0.482m.设进水缝下板上端比进水缝上板下端高出 0.2m. 则进水缝下板长度为：(0.2+

12、)/sin =(0.2+0.482)/sin46.47=0.941m进水缝上板长度为： /sin =1/sin46.47 =1.380m5、三相分离器与 UASB 高度设计三相分离区总高度 h= + + + =0.5+1+0.482+0.46=2.442mUASB 反应器总高度 H=6.5m ，超高 =0.5m.据资料， Q 一定，相同的 COD 降解速率下，反应器的有效高度与污泥床高度之 比为( 3-4)：1 较为合适，较高的污泥床高度可能引起污泥浓度过大，废水布 水不均匀形成污泥脱节现象。反应器的有效高度在任何情况下选用4.5 6m，悬浮层高度 34m 是适宜的。本次设计中，分离出流区高2

13、.5m，反应区高度4.5m，其中污泥床高2.0m悬浮 层高 2.5m 。3.6.2.4 排泥系统的设计 由于厌氧消化过程中微生物的不断生长或进水不可降解悬浮固体的积累， 必须在 污泥床区定期排除剩余污泥，所以 UASB 反应器的设计应包括剩余污泥的排除 设施。1 、 UASB 中污泥总量的计算。高效工作的 UASB 反应器内，反应区的污泥沿高程呈两种分布状态，下部约 1/3-1/2 的高度范围内，密集堆积着絮状污泥和颗粒污泥。污泥粒子虽呈一定的 悬浮状态， 但相互之间距离很近， 几乎呈搭接之势。 这个区域内的污泥固体浓度 高达 40-80gVSS/L 或 60-120gVSS/L ，通常称为污泥床层。污泥床层以上约占 反应区总高度的 1/3-1/2 的区域范围内，悬浮着颗粒较小的絮状污泥和游离污泥， 絮体之间保持着较大的距离。污泥固体的浓度较小，平均约为 5-25gVSS/L 或 5-30gVSS/L ，这个高度范围通常