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UASB反应器设计计算

UASB反应器

(1) 设计说明

本工程所处理工业废水属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反器作为处理工艺的主体，拟按下列参数设计。

设计流量1200 m3/d =50m3/h

进水浓度 CODcr=5000mg/L COD去除率为87.5%

容积负荷Nv=6.5kgCOD/(m3?d)

产气率r=0.4m3/kgCOD

污泥产率 X=0.15kg/kgCOD

(2)UASB反应器工艺构造设计计算

① UASB总容积计算

UASB总容积：

V = QSr/Nv = 1200×5×87.5%/6.5 = 807.7 m3（3-1）

选用两座反应器，则每座反应器的容积Viˊ= V/2 = 404 m3

设UASB的体积有效系数为87%，则每座反应器的实需容积

Vi = 404/87%= 464m3

若选用截面为8m×8m 的反应器两座，则水力负荷约为

0.3m3/(m2?h)<1.0m3/(m2?h)符合要求

求得反应器高为8m，其中有效高度7.5m，保护高0.5m.

② 三相分离器的设计

UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求：

a.液进入沉淀区之前，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀效果。

b. 沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/(m2?h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h。

c. 沉淀斜板倾角不小于50°，使沉泥不在斜板积累，尽快回落入反应区内。

d.出水堰前设置挡板以防止上浮污泥流失，某些情况下应设置浮渣清除装置。三相分离器设计需确定三相分离器数量，大小斜板尺寸、倾角和相互关系。

三相分离器由上下两组重叠的高度不同的三角形集气罩组成。本设计采用上集气罩为大集气罩，下集气罩为小集气罩。大集气罩由钢板制成，起集气作用，小集气罩为实心钢筋混凝土结构，实起支撑作用。

取上下三角形集气罩斜面的水平倾角为θ=55°，h2=0.5m

根据图b所示几何关系可得：

b1=h2/tgθ=0.5/tg55°=0.35m（3-2）

b2=b-2 b1=2.67-2×0.35=1.97m（3-3）

下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速v1可用下式计算：

v1 = Q/S1 （3-4）

S1 = b2×l×n = 1.97×8×3 = 47.28 m2（3-5）

= 25/47.28 = 0.53m/h < 2m/h

取CD为0.3m，上三角形集气罩与下三角形集气罩斜面之间回流缝流速v2可用下式计算：

v2 = Q/S2

S2 = CD×l×2n = 0.3×8×2×3 = 14.4 m2

= 25/14.4 = 1.74m/h < 2m/h

满足v1 < v2 < 2.0m/h 的要求

取CE=0.3m，则上三角形集气罩的位置即可确定，且

BC = CE/sin35°= 0.3/sin35°= 0.52m

AB = ( b1-CD)/cos55°= 0.09m

h3 \ = [Abcos55°+(b2-0.5)/2]tg55°

=[0.26cos55°+(1.97-0.5)/2] ?tg55°= 1.26m

取水深h1 = 0.8m.

集气罩及各部分的尺寸标注见下图：

气分离效果的校核:

设沼气气泡的直径d=0.008cm, 20℃时，净水的运动粘滞系数υ=0.0101cm2/s，取废水密度ρ1=1.01g/cm3,沼气密度ρ=1.2×10-3g/cm3，碰撞系数β=0.95,动力粘滞系数

μ=υ?ρ=0.0101×1.01=0.0102g/(cm?s)

由于废水的μ一般大于净水，可取废水的μ=0.02g/(cm?s)

则气泡的上升速度vb= βg?(ρ1-ρ) ?d2/18μ（3-6）= 0.95×981×(1.01-1.2×10-3) ×0.0082/(18×0.02)

= 0.167cm/s =6.01m/h

va= Q/S3=25/(0.3×8×6)=1.74m/h

根据以上的计算结果有

BC/AB=0 .52/0.56=2

vb/va =6.01/1.74=3.45

满足 vb/va > BC/AB 的要求,则直径大于0.008的气泡均可进入气室.

③ 布水系统的设计

两池共用一根DN150的进水干管，采用穿孔管配水。每座反应器设4根DN150长6.7m的穿孔管，每两根管之间的中心距为2m，配水孔径采用 7φ14mm,孔距为2m,即每根管上设4个配水孔,每个孔的服务面积2m×2m=4m2,孔口向下,穿孔管距反应器底0.20m.

每座反应器共有16个配水孔,若采用连续进水,则每个孔的孔口流

2.11m/s > 2m/s ,符合要求.

估算布水系统的水头损失为0.7m,UASB的水头损失为0.8m,则废水在UASB反应器中的总水头损失为1.5m.

管道布置见图10：

水面低0.6m.

④出水渠的设计计算

每座UASB反应器设四条出水渠,出水渠保持水平,四条出水渠的出水汇入集水渠,再经出水管排出.

a.出水渠: 采用锯齿形出水渠,钢结构.渠宽取0.2m,渠深取0.3m.

b.三角堰设计计算

每座UASB反应器处理水量7L/s,溢流负荷为1～2L/(m?s)

设计溢流负荷取f=2L/(m?s),则堰上水面总长

L= q/f= 7/2= 3.5m （3-7）

设计90°三角堰,堰高 H=50mm,堰口宽 B=100mm,堰上水头 h=25mm,则堰口水面宽 b=50mm,三角堰数量 n=L/b=3.5/0.05=70个.

设计堰板长为8-0.3=7.7m,共6块,每块堰10个100mm堰口,10个670mm间隙. 堰上水头校核:

则每个堰出流率q=0.007/70=1×10-4m3/s

按90°三角堰计算公式 q=1.43h5/2 （3-8）

则堰上水头为h=(q/1.43)0.4=(1×10-4/1.43) 0.4=0.022m

c. 集水渠: 集水渠宽取0.3m, 集水渠底比反应器内

d. 出水管: 取DN150的铸铁管,出水管在集水渠中心底部.出水管中的水再汇入位于走道下的DN200的排水总管.

e.浮渣挡板:为防止浮渣进入曝气池,在出水渠外侧0.3m处设浮渣挡板.挡板深入水面下0.2m,水面上0.025m.

⑤ 排泥管的设计计算

a.排泥量的设计计算

每座UASB的设计流量Q=600m3/d,进水COD浓度为5000mg/L,COD去除率为87.5%,产泥系数为R=0.15kg干泥/kgCOD,则产泥量

Q=600×5000÷1000×0.875×0.15=394kg干泥/d

设UASB排泥含水率为98%,湿污泥密度为1000kg/m3,则每日产生的湿污泥量Q=394/(1000×2%)=19.7m3/d

则两座UASB的总产泥量

Q0=2×19.7=39.4m3/d

⑥ 沼气管道系统设计计算

a.产气量计算

每座UASB设计流量 Q＝25m 3/h

进水CODcr S0=5000mg/L=5kg/m3

COD去除率 E=87.5%

产气率r=0.4 m3/kgCOD

则产气量Gi=Q?S0?Er（3-9）

=25×5×0.875×0.4=43.75 m 3/h

两座UASB产气量共为G=87.5 m 3/h

b.沼气管道的设计

出气管: 根据三相分离器的特点,每一个集气罩分别引一根出气管,管径为DN100.

水封罐: 本设计选用D=500mm的水封罐.

水封高度 H=H1-HM

H1—大集气罩内的压力水头,取为1mH2O

HM—沼气柜的压力水头,取为0.4mH2O

则H=H1-HM=1-0.4=0.6mH2O

取水封罐高度Hˊ=1.0m ,其中超高为0.4m

在水封罐上设有一根进水管,一根放空管,在外面设一液位计以观察罐内水位情况.

气水分离器: 气水分离器起到对沼气干燥作用,选φ500mm×H1800mm.

沼气柜: 根据设计规范要求,沼气柜的容积一般按6―10h的平均产量来计算,本设计选用6h产气量计算,则6h的产气量为

W=87.5×6=525m3

所以选用550m3的沼气柜 .

UASB的设计计算

UASB 的设计计算 6.1 UASB 反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）设计容积负荷为)//(0.53d m kgCOD N v = 进出水COD 浓度)/(112000L mg C = ，)/(1680L mg C e =（去除率85%） V= 3028560 .585 .02.111500m N E QC v =??= 式中Q —设计处理流量d m /3 C 0—进出水CO D 浓度kgCOD/3 m E —去除率 N V —容积负荷，)//(0.53d m kgCOD N v = 6.2 UASB 反应器的形状和尺寸工程设计反应器3座，横截面积为矩形。（1）反应器有效高为m h 0.6=则横截面积：)(4760 .62856 2m h V S ＝有效= = 单池面积：)(7.1583 4762m n S S i === （2）单池从布氺均匀性和经济性考虑，矩形长宽比在2：1以下较合适。设池长m l 16=，则宽m l S b i 9.916 7 .158=== ，设计中取m b 10= 单池截面积：)(16010162'm lb S i =?== （3）设计反应器总高m H 5.7=，其中超高0.5m 单池总容积：)(1120)5.05.7(160'3 ' m H S V i i =-?=?= 单池有效反应容积：)(96061603 'm h S V i i =?=?=有效单个反应器实际尺寸：m m m H b l 5.71016??=?? 反应器总池面积：)(48031602 ' m n S S i =?=?= 反应器总容积：)(336031120'3 m n V V i =?=?=

UASB设计计算

3.5UASB 反应器的设计计算3.5.1设计参数(1)污泥参数设计温度T=25℃ 容积负荷N V =8.5kgCOD/(m 3.d)污泥为颗粒状污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD,产气率0.5m 3/kgCOD (2)设计水量Q=2800m 3/d=116.67m 3/h=0.032m 3/s 。(3)水质指标表5UASB 反应器进出水水质指标水质指标COD （㎎?L ）BOD （㎎?L ）SS （㎎?L ）进水水质37352340568设计去除率85%90%/设计出水水质 560 234 568 3.5.2UASB 反应器容积及主要工艺尺寸的确定[5](1)UASB 反应器容积的确定本设计采用容积负荷法确立其容积V V=QS 0/N V V—反应器的有效容积(m 3)S 0—进水有机物浓度(kgCOD/L) V=3400×3.735/8.5=1494m 3 取有效容积系数为0.8,则实际体积为1868m 3 (2)主要构造尺寸的确定 UASB 反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q 1=0.6m 3/（m 2·d ）反应器表面积A=Q/q 1=141.67/0.6=236.12m 2反应器高度 H=V/A=1868/236.12=7.9m 取H=8m 采用4座相同的UASB 反应器，则每个单池面积A 1为： A 1=A/4=236.12/4=59.03m 2 m A D 67.814 .303 .59441 =×== π取D=9m 则实际横截面积 A 2=3.14D 2/4=63.6m 2 实际表面水力负荷q 1=Q/4A 2=141.67/5×63.6=0.56q 1在0.5—1.5m/h 之间，符合设计要求。3.5.3UASB 进水配水系统设计

方形UASB计算

3.3.3 UASB反应器 (1) 设计说明 UASB反应器由反应区、进水管道和位于上部的三相分离器组成。反应器下部由具有良好的沉淀和絮凝性能的高质量分数厌氧污泥形成污泥床，污水从进水口自下而上通过污泥床，与厌氧污泥充分接触反应。厌氧分解过程中产生的沼气形成微小气泡不断释放、上升，逐渐形成较大气泡。反应器中，上部污泥在沼气的扰动下形成污泥质量分数较低的悬浮层，顶部的分离器进行污泥、沼气和废水的三相分离。处理后的水从沉淀区上部溢流排出，气室的沼气可用管道导出，沉淀在泥斗壁上的污泥在重力作用下沿泥斗壁斜面下滑回到反应区，使得反应区有足够的污泥浓度。本设计中UASB采用钢筋混凝土结构，截面取正方形。本工程所处理工业废水属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反器作为处理工艺的主体，拟按下列参数设计。设计流量1200 m3/d =50m3/h 进水浓度 CODcr=5000mg/L COD去除率为87.5% 容积负荷Nv=6.5kgCOD/(m3?d) 产气率r=0.4m3/kgCOD 污泥产率 X=0.15kg/kgCOD (2) UASB反应器工艺构造设计计算 ① UASB总容积计算 UASB总容积： V = QSr/Nv = 1200×5×87.5%/6.5 = 807.7 m3（3-1）选用两座反应器，则每座反应器的容积Viˊ= V/2 = 404 m3 设UASB的体积有效系数为87%，则每座反应器的实需容积 Vi = 404/87%= 464m3 若选用截面为8m×8m 的反应器两座，则水力负荷约为 0.3m3/(m2?h)<1.0m3/(m2?h)符合要求求得反应器高为8m，其中有效高度7.5m，保护高0.5m. ② 三相分离器的设计 UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求： a.液进入沉淀区之前，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀效果。 b. 沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/(m2?h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h。 c. 沉淀斜板倾角不小于50°，使沉泥不在斜板积累，尽快回落入反应区内。 d.出水堰前设置挡板以防止上浮污泥流失，某些情况下应设置浮渣清除装置。三相分离器设计需确定三相分离器数量，大小斜板尺寸、倾角和相互关系。三相分离器由上下两组重叠的高度不同的三角形集气罩组成。本设计采用上集气罩为大集气罩，下集气罩为小集气罩。大集气罩由钢板制成，起集气作用，小集气罩为实心钢筋混凝土结构，实起支撑作用。取上下三角形集气罩斜面的水平倾角为θ=55°，h2=0.5m 根据图b所示几何关系可得：

课程设计UASB计算

南京工程学院课程设计说明书南京工程学院课程设计说明书（论文）题目某制药企业废水处理工艺设计课程名称：水污染控制工程院（系、部）：环境工程系专业：环境工程班级：环境091 学号：216090116 姓名：周发庭起止日期：2012-5-21 ～2012-6-3 指导教师：李红艺徐进

南京工程学院课程设计说明书目录第1章概论 (1) 1.1设计任务及依据 (1) 1.2设计要求 (1) 第2章水质分析 (2) 2.1水质组成 (2) 第3章方案选择 (3) 3.1选择方案原则 (3) 3.2工艺流程图 (4) 第4章工艺流程设计说明 (4) 4.1工艺流程说明 (4) 第5章 UASB工艺设计计算 (6) 5.1工艺简介 (6) 5.2设计作用 (7) 5.3设计参数 (7) 5.4设计计算 (8) 5.5进水系统设计 (12) 5.6出水系统设计 (13) 5.7排泥系统设计 (15) 5.8产气量计算 (15) 5.9上升水流速度和气流速度的计算 (16) 5.10总结 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18)

南京工程学院课程设计说明书第一章概论一、设计任务及依据 1.设计任务本设计方案的编制范围是某生物制药厂废水处理工艺，处理能力2500 m3/d ,内容包括处理工艺的确定、设备选型、各设备对污水去除污染物的计算、UASB工艺设计计算、经济技术分析。完成绘制处理工艺流程组图、处理工艺组合平面布置及UASB工艺三视图。 2.设计依据（1）《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》（2）《污水综合排放标准GB8978－1996》（3）《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）（4）《课程设计任务书》（5）《课程设计大纲》二、设计要求 1.设计原则（1）必须确保污水厂处理后达到排放要求。（2）污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。（3）污水处理厂设计必须符合经济的要求。（4）污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。（5）污水厂设计必须注意近远期的结合，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。（6）污水厂设计必须考虑安全运行的条件。 - 1 -

UASB相关计算公式

U A S B相关计算公式公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

1、比产甲烷活性： max 41 24273 CH R T K U X V ?= ?? 式中，X —微生物或污泥浓度，gVSS/L K —累计产CH 4量曲线直线段的斜率，mlCH 4/h ； T 1—实验条件对应的绝对温度，K ； V R —反应区容积，100ml 。可按下式进行计算： 4max max (115%)350 CH COD U U ??= -? 式中，—最大比COD 去除率，gCOD/(gVSS ·d)。 2、VSS/TSS 1 32 4m m m m Ash --= Ash 1VSS/TSS -= VSS=(1-Ash)×TSS=(m 3-m 1)-(m 4-m 2) 式中：Ash —污泥中的灰分比例，%； m1—坩埚在103~105°C 的烘箱中干燥后的重量，g ； m2—坩埚在600°C 的马弗炉灼烧后的重量，g ； m3—含污泥坩埚在103~105°C 的烘箱中干燥后的重量，g ； m4—含污泥坩埚在600°C 的马弗炉灼烧后的重量，g 。 3、水力停留时间 HRT=V/Q 式中：Q —进液流量（m 3/h ）; V —反应器有效容积（m 3）; 上流速度：u=Q/A ，故：HRT=H/u 小反应器反应区体积=，有效体积—3L ； EGSB 反应区体积—，有效体积—； UASB 反应区体积—，有效体积—。

4、有机负荷有机负荷包括容积负荷（VLR）和污泥负荷(SLR)：VLR=Q·ρ w /V SLR=Q·ρ w /V·ρ s 式中：V—反应器容积，m3; Q—进水流量m3/d; ρ w—— 进液浓度，KgCOD/m3或KgBOD/m3； ρ s —污泥浓度，KgCOD/Kg TSS或KgCOD/Kg VSS或KgBOD/Kg TSS或KgBOD/Kg VSS。 5、UASB 反应器容积一般采用容积负荷计算法，按公式式中： V——反应器有效容积，m3； Q——UASB 反应器设计流量，m3 /d； N v ——容积负荷，kgCOD/（m3·d）； S ——进水有机物浓度，kgCOD/m3。反应器的容积负荷应通过试验或参照类似工程确定，在缺少相关资料时可参考附录A 的有关内容确定。处理中高浓度复杂废水的 UASB 反应器设计负荷可参考表 1。

UASB反应器的设计计算

第二章啤酒废水处理构筑物设计与计算第一节格栅的设计计算一、设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。二、设计参数取中格栅；栅条间隙d=10mm； = 栅前水深 h=；格栅前渠道超高 h 2 过栅流速v=s；安装倾角α=45°；设计流量Q=5000m3/d=s 三、设计计算（一）栅条间隙数(n) =×√(sin45)÷÷÷ = 取n=21条式中： Q ------------- 设计流量，m3/s α------------- 格栅倾角，取450

b ------------- 栅条间隙，取 h ------------- 栅前水深，取 v ------------- 过栅流速，取s ；（二）栅槽总宽度(B) 设计采用宽10 mm 长50 mm ，迎水面为圆形的矩形栅条,即s= B=S ×(n-1)+b ×n =×(21-1)+×21 = m 式中： S -------------- 格条宽度，取 n -------------- 格栅间隙数， b -------------- 栅条间隙，取（三）进水渠道渐宽部分长度(l 1) 设进水渠道内流速为s,则进水渠道宽B 1=, 渐宽部分展开角1 取为20° 则 l 1= 1 1 2B B tg = =

l进水渠道间宽部位的长度，m L2----------格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，m B -------------- 栅槽总宽度，m B 1 -------------- 进水渠道宽度，m 1 -------------- 进水渠展开角，度（四）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l 2 ） l 2= l 1 /2=2 = （五）过栅水头损失（h 1 ）取k=3,β=(栅条断面为半圆形的矩形)，v=s h o =β×（S÷b）4/3×V^2÷2÷g×sinα =×÷ 4/3×^2÷2÷×sin45 = m h 1=k×h =3× = m

UASB相关计算公式

1、比产甲烷活性： max 4124 273 CH R T K U X V ?=?? 式中，X —微生物或污泥浓度，gVSS/L K —累计产CH 4量曲线直线段的斜率，mlCH 4/h ； T 1—实验条件对应的绝对温度，K ； V R —反应区容积，100ml 。 U max.COD 可按下式进行计算： 4 max max (115%)350CH COD U U ??=-? 式中，U max.COD —最大比COD 去除率，gCOD/(gVSS ·d)。 2、VSS/TSS 1 32 4m m m m Ash --= Ash 1VSS/TSS -= VSS=(1-Ash)×TSS=(m 3-m 1)-(m 4-m 2) 式中：Ash —污泥中的灰分比例，%； m1—坩埚在103~105°C 的烘箱中干燥后的重量，g ； m2—坩埚在600°C 的马弗炉灼烧后的重量，g ； m3—含污泥坩埚在103~105°C 的烘箱中干燥后的重量， g ； m4—含污泥坩埚在600°C 的马弗炉灼烧后的重量，g 。 3、水力停留时间 HRT=V/Q 式中：Q —进液流量（m 3/h ）; V —反应器有效容积（m 3）; 上流速度：u=Q/A ，故：HRT=H/u 小反应器反应区体积=1.7L ，有效体积—3L ； EGSB 反应区体积—9.22L ，有效体积—13.6L ； UASB 反应区体积—11.2L ，有效体积—12.8L 。

4、有机负荷有机负荷包括容积负荷（VLR）和污泥负荷(SLR)： VLR=Q·ρw/V SLR=Q·ρw/V·ρs 式中：V—反应器容积，m3; Q—进水流量m3/d; ρw——进液浓度，KgCOD/m3或KgBOD/m3； ρs—污泥浓度，KgCOD/Kg TSS或KgCOD/Kg VSS或KgBOD/Kg TSS或KgBOD/Kg VSS。 5、UASB 反应器容积一般采用容积负荷计算法，按公式式中： V——反应器有效容积，m3； Q——UASB 反应器设计流量，m3 /d； N v——容积负荷，kgCOD/（m3·d）； S0——进水有机物浓度，kgCOD/m3。反应器的容积负荷应通过试验或参照类似工程确定，在缺少相关资料时可参考附录A 的有关内容确定。处理中高浓度复杂废水的UASB 反应器设计负荷可参考表1。

UASB完整计算版52458

反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥; ②出产气和进水的均匀分布所形成良好的自然搅拌作用; ③设计合理的三相分离器, 能使沉淀性能良好的污泥保留在反应器内 (二)设计作用 UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。 (三)设计参数选用设计资料参数如下： ①参数选取： a)容积负荷（Nv）为：6kgCOD/(m3·d) b)污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD c)产气率为：0.5m3/kgCOD ②设计水量： Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.0174m3/s。 (四)设计计算 1.反应器容积计算： UASB有效容积为V 有效= () V N S Q e S - ? 式中：V 有效 ————反应器有效容积，m3；

UASB的设计计算

.UASB的设计计算： 1.1 设计说明：厌氧反应器一般可采用矩形和圆形结构，对于圆形反应器在同样面积下，其周长比矩形少12%，但是圆形反应器这一优点仅在采用单独池子时才成立，当采用两个或两个以上时，矩形反应器可以采用共用壁。本工程厌氧反应器进水水质：水量1200 m3/d COD30000mg/l,BOD20000mg/l,SS2000mg/l。SS去除率19%，CODcr去除率40%，BOD5去除率45%。本工程选用四座座矩形UASB反应器，钢筋混凝土结构，体积有效系数90%。 1.2 设计计算： 1.反应器几何尺寸：（1）容积负荷法：参考工程实际及本工程的水质条件，容积负荷选用9.5kgCOD/( m3/d)。反应器体积V=QS0/q 其中Q—反应器有效体积，m3 q—容积负荷，kgCOD/( m3/d) S0—进水有机物浓度，gCOD/L 则V=1200×30/9.5=3789.47 m3 选用4座同样规格的池子，则每个池子体积不小于3789.47/4=947.37 m3，假定UASB体积有效系数取90%，则每池总容积不小于1052m3。（2）池子几何尺寸（以单池为计算模型）：一般UASB的生产性装置的有效高度常采用5—8m，浓度较高的废水水力停留时间长时，常采用较大的反应器高度，鉴于此垃圾渗滤液的浓度较高,从微生物代谢及投资费用方面考虑，最大高度为10.5m。沉淀区水力负荷不超过0.7。本工程有效高度H取10.5m，超高H2取0.7m。则表面积A=V/H1 其中A—厌氧反应器表面积，m2；H1—厌氧反应器高度，m； A=1052/11.2=93.9 m3。由于矩形池在同样面积下比正方形的周长大，从而矩形UASB需要更多的建筑材料，但从单池布水的均匀性和经济性考虑，选择正方形的池子较为合理，从实际工程来看，反应器的宽度在20m以下是成功的。综上：长取10m，宽取10m，则实际表面积为A=10×10=100m3>93.9 m3，表明设计合理。

UASB完整计算版

U A S B完整计算版 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

UASB工艺设计计算一、UASB反应器设计说明 (一)工艺简介： UA SB 是升流式厌氧污泥床反应器的简称, 是由荷兰W agen ingen 农业大学教授L et t inga 等人于1972～ 1978 年间开发研制的一项厌氧生物处理计术, 国内对UA SB 反应器的研究是从 20 世纪 80 年代开始的. 由于UA SB 反应器具有工艺结构紧凑,处理能力大, 无机械搅拌装置, 处理效果好及投资省等特点,UA SB 反应器是目前研究最多, 应用日趋广泛的新型污水厌氧处理工艺[ 1 ] 1.UA SB 反应器基本构造如图1 2.UA SB 的工作原理：如图1 所示, 废水由反应器的底部进入后, 由于废水以一定的流速自下而上流动以及厌氧过程产生的大量沼气的搅拌作用, 废水与污泥充分混合, 有机质被吸附分解, 所产沼气经由反应器上部三相分离器的集气室排出, 含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区, 由于沼气已从废水中分离, 沉降区不再受沼气搅拌作用的影响. 废水在平稳上升过程中,其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分, 从而保证了反应器内高的污泥浓度. 含有少量较轻污泥的废水从反应器上方排出. UA SB 反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥, 能够允许较大的上流速度和很高的容积负荷. UA SB 反应器运行的3 个重要的前提是: ①反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥; ②出产气和进水的均匀分布所形成良好的自然搅拌作用; ③设计合理的三相分离器, 能使沉淀性能良好的污泥保留在反应器内 (二)设计作用 UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。 (三)设计参数选用设计资料参数如下： ①参数选取：

UASB相关计算公式

1、比产甲烷活性： max 4124273 CH R T K U X V ?=?? 式中，X —微生物或污泥浓度，gVSS/L K —累计产CH 4量曲线直线段的斜率，mlCH 4/h ； T 1—实验条件对应的绝对温度，K ； V R —反应区容积，100ml 。 U max.COD 可按下式进行计算： 4 max max (115%)350CH COD U U ??=-? 式中，U max.COD —最大比COD 去除率，gCOD/(gVSS ·d)。 2、VSS/TSS 1 32 4m m m m Ash --= Ash 1VSS/TSS -= VSS=(1-Ash)×TSS=(m 3-m 1)-(m 4-m 2) 式中：Ash —污泥中的灰分比例，%； m1—坩埚在103~105°C 的烘箱中干燥后的重量，g ； m2—坩埚在600°C 的马弗炉灼烧后的重量，g ； m3—含污泥坩埚在103~105°C 的烘箱中干燥后的重量， g ； m4—含污泥坩埚在600°C 的马弗炉灼烧后的重量，g 。 3、水力停留时间 HRT=V/Q 式中：Q —进液流量（m 3/h ）; V —反应器有效容积（m 3）; 上流速度：u=Q/A ，故：HRT=H/u 小反应器反应区体积=1.7L ，有效体积—3L ； EGSB 反应区体积—9.22L ，有效体积—13.6L ； UASB 反应区体积—11.2L ，有效体积—12.8L 。

4、有机负荷有机负荷包括容积负荷（VLR）和污泥负荷(SLR)： VLR=Q·ρw/V SLR=Q·ρw/V·ρs 式中：V—反应器容积，m3; Q—进水流量m3/d; ρw——进液浓度，KgCOD/m3或KgBOD/m3； ρs—污泥浓度，KgCOD/Kg TSS或KgCOD/Kg VSS或KgBOD/Kg TSS或KgBOD/Kg VSS。 5、UASB 反应器容积一般采用容积负荷计算法，按公式式中： V——反应器有效容积，m3； Q——UASB 反应器设计流量，m3 /d； N v——容积负荷，kgCOD/（m3·d）； S0——进水有机物浓度，kgCOD/m3。反应器的容积负荷应通过试验或参照类似工程确定，在缺少相关资料时可参考附录A 的有关内容确定。处理中高浓度复杂废水的UASB 反应器设计负荷可参考表1。

UASB反应器的设计计算

U A S B反应器的设计计算 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

UASB反应器的设计计算 (3)

第二章啤酒废水处理构筑物设计与计算第一节格栅的设计计算一、设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。二、设计参数取中格栅；栅条间隙d=10mm ；栅前水深 h=0.4m ；格栅前渠道超高 h 2=0.3m 过栅流速v=0.6m/s ；安装倾角α=45°；设计流量Q=5000m 3 /d=0.058m 3 /s （一）栅条间隙数(n) n = =0.058×√(sin45)÷0.01÷0.4÷0.6 =20.32 取n=21条式中： Q ------------- 设计流量，m 3/s α------------- 格栅倾角，取450 b ------------- 栅条间隙，取0.01m h ------------- 栅前水深，取0.4m

v ------------- 过栅流速，取0.6m/s ；（二）栅槽总宽度(B) 设计采用宽10 mm 长50 mm ，迎水面为圆形的矩形栅条,即s=0.01m B=S ×(n-1)+b ×n =0.01×(21-1)+0.01×21 =0.41 m 式中： S -------------- 格条宽度，取0.01m n -------------- 格栅间隙数， b -------------- 栅条间隙，取0.01m （三）进水渠道渐宽部分长度(l 1) 设进水渠道内流速为0.5m/s,则进水渠道宽B 1=0.17m, 渐宽部分展开角1a 取为20° 则 l 1=1 1 2B B tg a -′ =(0.41-0.17)÷2÷tg20 =0.32 式中： l1-----------进水渠道间宽部位的长度，m L2----------格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，m B -------------- 栅槽总宽度，m B 1 -------------- 进水渠道宽度，m 1a -------------- 进水渠展开角，度（四）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l 2） l 2= l 1/2=0.32/2 =0.16m （五）过栅水头损失（h 1）取k=3,β=1.83(栅条断面为半圆形的矩形)，v=0.6m/s h o =β×（S ÷b ） 4/3 ×V ^2÷2÷g ×sin α =1.83×(0.01÷0.01) 4/3 ×0.6^2÷2÷9.8×sin45 =0.024 m

UASB相关计算公式

1、比产甲烷活性: max 4124273 CH R T K U X V ?=?? 式中,X —微生物或污泥浓度,gVSS/L K —累计产CH 4量曲线直线段的斜率,mlCH 4/h; T 1—实验条件对应的绝对温度,K ; V R —反应区容积,100ml 。 U max 、COD 可按下式进行计算: 4 max max (115%)350CH COD U U ??=-? 式中,U max 、COD —最大比COD 去除率,gCOD/(gVSS ·d)。 2、VSS/TSS 1 324m m m m Ash --= Ash 1VSS/TSS -= VSS=(1-Ash)×TSS=(m 3-m 1)-(m 4-m 2) 式中:Ash —污泥中的灰分比例,%; m1—坩埚在103~105°C 的烘箱中干燥后的重量,g ; m2—坩埚在600°C 的马弗炉灼烧后的重量,g ; m3—含污泥坩埚在103~105°C 的烘箱中干燥后的重量,g ; m4—含污泥坩埚在600°C 的马弗炉灼烧后的重量,g 。 3、水力停留时间 HRT=V/Q 式中:Q —进液流量(m 3/h); V —反应器有效容积(m 3); 上流速度:u=Q/A,故:HRT=H/u 小反应器反应区体积=1、7L,有效体积—3L; EGSB 反应区体积—9、22L,有效体积—13、6L; UASB 反应区体积—11、2L,有效体积—12、8L 。 4、有机负荷

有机负荷包括容积负荷(VLR)与污泥负荷(SLR): VLR=Q·ρw/V SLR=Q·ρw/V·ρs 式中:V—反应器容积,m3; Q—进水流量m3/d; ρw——进液浓度,KgCOD/m3或KgBOD/m3; ρs—污泥浓度,KgCOD/Kg TSS或KgCOD/Kg VSS或KgBOD/Kg TSS或KgBOD/Kg VSS。 5、UASB 反应器容积一般采用容积负荷计算法,按公式式中: V——反应器有效容积,m3 ; Q——UASB 反应器设计流量,m3 /d; N v——容积负荷,kgCOD/(m3·d); S0——进水有机物浓度,kgCOD/m3。反应器的容积负荷应通过试验或参照类似工程确定,在缺少相关资料时可参考附录A 的有关内容确定。处理中高浓度复杂废水的UASB 反应器设计负荷可参考表1。

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沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥; ② 出产气和进水的均匀分布所形成良好的自然搅拌作用; ③ 设计合理的三相分离器, 能使沉淀性能良好的污泥保留在反应器内 (二) 设计作用 UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。 (三) 设计参数选用设计资料参数如下： ①参数选取： a)容积负荷（Nv）为：6kgCOD/(m3·d) b)污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD c)产气率为：0.5m3/kgCOD ② 设计水量： Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.0174m3/s。 (四) 设计计算 1.反应器容积计算： Q ?(S0 -S e ) UASB有效容积为V = N V 有效 3；式中：V 有效————反应器有效容积，m

UASB工艺设计计算

UASB 工艺设计计算（一）适用性升流式厌氧污泥床(UASB)工艺设计进水水质一般CODcr 应在1000mg/L 以上。UASB 反应器进水中悬浮物的含量一般不宜超过500mg/L,否则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括以下环节：格栅、调节池、营养盐和PH 值及温度调控系统。预处理部分是UASB 及其艳阳设计的关键。关系到系统能否正常运行，应充分考虑其运行的可靠性。 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。最后一道格栅的格栅间隙宜在1--3mm 之间，宜采用旋转滤网等高效的固液分离设备代替普通格栅。 2.调节池（1）废水进入UASB 应设置调节池。（2）调节池的有效时间宜为6--12h 。（3）调节池应具备均质、均量、调节PH 值、防止不溶物沉淀的功能。（4）调节池宜设置机械搅拌的方式实现均质，搅拌机的容积功率宜为4--8w/m 3;对小型废水处理站可采用曝气搅拌方式，气水比宜控制在（7 ：1）--（10 ：1）。（5）调节池中应设置碱度补充和营养盐补充装置。（6）调节池的出水端应设置去除浮渣装置。（7）调节池的底部应易于沉淀物的清出。 3.PH 调节（1）UASB 反应器的进水PH 值应保证在6.5--7.8之间（2）酸碱的投加应采用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.温度调节（1）中温厌氧的温度应保持在35℃±2℃，如不能满足应设置加温装置。（2）热源可采用锅炉蒸汽或沼气发电余热，管路上应设置电动阀和温度计，通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 反应器有效容积的计算 UASB 反应器的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，往往是通过试验取得，而且颗粒污泥和絮状污泥反应器的设计负荷是不相同的。一旦所需容积负荷（或停留时间）确定，反应器的有效容积可通过以下公式计算。（1）有机负荷容积算法 V N QS V 0

UASB设计计算(实例)

UASB设计计算一、设计参数 (1) 污泥参数设计温度T=25℃ 容积负荷N V=8.5kgCOD/(m3.d) 污泥为颗粒状污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD, 产气率0.5m3/kgCOD (2) 设计水量Q=2800m3/d=116.67m3/h=0.032 m3/s。 (3) 水质指标表1 UASB反应器进出水水质指标

二、 UASB反应器容积及主要工艺尺寸的确定 (1) UASB反应器容积的确定本设计采用容积负荷法确立其容积V V=QS0/N V V—反应器的有效容积(m3) S0—进水有机物浓度(kgCOD/L) V=3400×3.735÷8.5=1494m3 取有效容积系数为0.8,则实际体积为1868m3 (2) 主要构造尺寸的确定 UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q1=0.6m3/（m2·d）反应器表面积 A=Q/q1=141.67/0.6=236.12m2 反应器高度 H=V/A=1868/236.12=7.9m 取H=8m 采用4座相同的UASB反应器，则每个单池面积A1为： A1=A/4=236.12/4=59.03m2 取D=9m

则实际横截面积 A2=3.14D2/4=63.6 m2 实际表面水力负荷 q1=Q/4A2=141.67/5 63.6=0.56 m3/（m2·d）q1〈0.8m/h，符合设计要求。二、UASB进水配水系统设计 (1) 设计原则 ①进水必须要反应器底部均匀分布，确保各单位面积进水量基本相等，防止短路和表面负荷不均； ②应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌； ③易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清除。本设计采用圆形布水器，每个UASB反应器设30个布水点。 (2) 设计参数每个池子的流量 Q1=141.67/4=35.42m3/h (3) 设计计算查有关数据，对颗粒污泥来说，容积负荷大于4m3/(m2.h)时，每个进水口的负荷须大于2m2 则布水孔个数n必须满足πD2/4/n>2

UASB方法计算

二、处理前污水水质参数 Q=2000m3/d=83.3m3/h,COD=1500mg/L,BOD=350mg/L 三、单体构筑物的设计计算 1、集水井 1.1设计原因用于收集厂区来水，并提供潜水泵安装平台，钢砼结构。 1.2设计参数废水停留时间：25 min 安装水泵2台（一用一备）水泵流量85 m3/h，扬程12.0 m，功率5.5 kW 1.3工艺尺寸 L×B×H=3.8m×3m×3.8m，水泵安装有液位控制器自动控制，以简化人工操作。见图3-1。 3.8m 图3-1 集水井的俯视图和侧视图 2、均衡池 2.1设计原因由于车间不同污水性质、流量不同，所以车间污水水质、水量不均匀性很大。均衡池设有酸、碱及营养盐投加泵和其它自控仪器及测控探头（施昌平等，2009），用于调节污水水质。均衡池的目的是使水质和水量保持相对的稳定，有利于后续处理单元的有效运行。同时均衡池中的搅拌器有利于水质保持稳定。如图3-2

10m 10m 图3-2 均衡池俯视图和侧视图 2.2设计参数废水停留时间：HRT=6h； 2.3工艺尺寸 2.3.1均衡池尺寸均衡池有效容积W=QT/60n 式中W——有效容积（m3）； Q——处理水量（m3/h）； T——混合时间（min）； n——池数（n=1）。设计中取Q=85 m3/h，T=6h=360min；n=1 W=85m3/h×360min/60=510m3。则均衡池钢砼结构，尺寸L×B×H=10.0m×10.0 m×5．5 m， 2.3.2搅拌装置（杜茂安等，2006） ①搅拌器外缘速度：v=3.0m/s(一般采用1.5~3.0m/s，设计中取3.0m/s） ②搅拌器直径：D。=(2/3)·10=6.67m 设计中取6.67m ③搅拌器宽度：B=0.1·10=1m ④搅拌器层数：H：D=5.5/10=0.55≤1.2~1.3，设计中取一层 ⑤搅拌器页数：Z=8 ⑥搅拌器距池底高度：0.5D。=3.34m ⑦搅拌器转速：n。=60v/πD。=60·3.0/(3.14·6.67)=8.59r/min 式中：n。——搅拌器转速（r/min）； v ——搅拌器外缘速度（m/s）； D。——搅拌器直径（m）。（由①、②得v、D。值）搅拌器角速度：ω=2v/D。=2·3/6.67=0.90rad/s ⑧轴功率：N2=cρω3ZBR4/（408g） N2——轴功率（kW）；

UASB工艺说明

UASB工艺说明更新时间：11-08-6 09:10 升流式厌氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，注：以下简称UASB）工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源——沼气的一项技术。1971年荷兰瓦格宁根（Wageningen）农业大学拉丁格（Lettinga）教授通过物理结构设计，利用重力场对不同密度物质作用的差异，发明了三相分离器。使活性污泥停留时间与废水停留时间分离，形成了上流式厌氧污泥床（UASB）反应器的雏型。1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时，发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构，即颗粒污泥（granular sludge）。颗粒污泥的出现，不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展，而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。 UASB工艺对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护管理相对简单，造价也相对较低，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视，得到广泛的欢迎和应用。

UASB原理更新时间：11-08-6 09:10 UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。