【正文】 則每天產生 VSS 量為： QVSS＝ ?8000kgCOD/d=800kgVSS/d＝ (2— 11) 顆粒污泥的干重 ( TSS) 是揮發(fā)性懸浮物 (VSS)與灰分 (ASH) 之和。如圖 2— 6所示 沼氣提升管的計算 (1) 提升管的直徑 反應器中提升管的直徑可以根據“沼氣產量”和“氣提比”計算出提升液的“流量”（ ） ,在根據“流量”和“上升流速”（ ） 計算出提升管的管徑。在理論情況下，完全厭氧消化狀況下 1㎏ COD 可得沼氣 ，實際只有 。 h2=(Dw/Dm1)h1 (2 14) Dw水 的 容重（ kg/m3）； Dm提升管內氣水混合液得容重（ kg/m3）； h1提升管在水內的浸沒深度（ m）； h2水的提升高度（ m） ； 從 (214)式可以了解到 ,提升高度 (h2)與提升管內發(fā)酵液的容重 (Dm)和提 圖 2— 6 內循環(huán)結構示意圖 ； ； ； 4滯留液位； ； ； ；； ； 升管的浸沒深度 (h1)有關。而適當地降低提升高度 (h2)卻可以增加發(fā)酵液的循環(huán)量。實驗觀察到 ,在氣量相同的情況下 ,隨著提升管浸沒深度的增加 ,發(fā)酵液的循環(huán) 量增加。上升管中的氣持率 （ 可通過上升管中氣體 (Ugr)和液體 (Ulr)表面上升流速間的經驗關系表達式估算 : gr? = )(lrgrgr uuu ?? (2— 15) 當氣體表面上升流速和液體表面上升流速分別在 m/s 一 m/s、 。 g重力加速度； 根據有關文獻可以得知 （ 27） ，底部和頂部的阻力損失系數分別為 、。通過實驗 〔 4〕 觀察到 :咀不宜設 在提升管的最下端 。 氣咀 的直徑應該與提升管的直徑相同為 ?；亓鞴苤睆竭^小 ,會提高氣液分離器中的滯留液位 ,滯留液位淹沒提升管的溢流口時 ,會給提升造成 一定的阻力。過低可能會引起回流管的堵塞，過高則起不到攪拌反應器底部污泥的作用。設置氣封的目的就是為了使在第一反應室中產生的沼氣能夠全部的由集氣罩收集從提升管中排到上部的氣液分離器。 第一反映室中的氣封高度應該與一級三相分離器的高度、第一反映室的高度有關。 高度設計在距離反應器 9m 的位置。 (1) 第二反應室高度的計算 從以知文獻的圖上可以看出，第二反應室的高度大約為第一反應室一半的高度，所以第二反應室的高度大約為 5m。 工業(yè)大學學士學位論文 25 第二反應室中的氣封設計成和第一反應室一樣， 氣封的水平距離設計為 。 三相分離器的設計 在 IC 反應器中，三相分離器也是反應器的重要組成部分，它同時具有兩個重要的功能：收集分離器下的反應室所產生的沼氣，使分離器之上的懸浮物沉淀下來。 (3) 使污泥通過斜板返回反應器地反應區(qū)。 在具體的三相分離器的設計中，應該考慮如下一些問題： (1) 為了防止細小顆粒污泥或懸浮物被洗出，可以在出水水堰板 前設置擋板。為了防止某些廢水產生浮沫，可以在三相分離器的集氣室內安裝噴霧噴嘴。確定反應區(qū)（下部）和沉淀區(qū)（上部）第二章 內循環(huán)厭氧消化器（ IC）方案設計與計算 26 的比例。 之間。速率低有形成浮渣層的趨勢，過高則導致形成氣沫層，兩者都導致釋放管堵塞。 。本設計中采用 55。二級三相分離器和一級三相分離器的區(qū)別在于二級三相分離器右邊的集氣板長于左邊的集氣板，因為二級三相分離器的位置偏向于反應器左邊。二工業(yè)大學學士學位論文 27 級三相分離器的三角形 集氣罩斜面的水平夾角采用和一級三相分離器一樣的角度為 55。 沉淀區(qū)的設計主要考慮兩項因數，即沉淀面積和水深，沉淀區(qū)的面積根據廢水量和沉淀區(qū)的表面負荷確定，由于在沉淀區(qū)的厭氧污泥與水中殘余的有機物尚能產生化學反應，有少量沼氣產生，對固液分離有一定的干擾，這種情況在處理高濃度有機廢水時可能更為明顯，所以建議三相分離器集氣罩 (氣室 )頂以上的覆蓋水深可采用 ～ ，集氣罩斜面的坡度應采用 55～ 60。所以本設計中沉淀區(qū)的高度設計為 3m。所以可以根據這個條件設計出氣液分離器的高度、底面積。這些現(xiàn)象除可采用吸管排渣、安裝噴嘴、產氣回流等措施外，還可以在設計上保證氣液界面穩(wěn)定高度來控制，即通過水封來控制。 本設計取 。 在不考慮反應器外部保溫措施的情況下 K 值可通過下式計算： uadaK 111111 ??? ? （ 2－ 23） 式中 a1反應器內部對流傳熱系數， a1 ? 2020～ 4000 W/()，取 3000 W/() au反應器外部對流傳熱系數， au? 20 W/()； 工業(yè)大學學士學位論文 29 d1反應器的厚度， m； 1? 反應器壁的熱導率， W/()； 反應器壁常用材料是混泥土，查表可知混泥土的熱導率為 ～ W/(m﹒K)，本設計中取 W/(m﹒ K)?！?）本設計采用 碳素鋼制 板換熱材料 α 取 200 W/（ m2為了延長反應器的使用壽命，反應器的防腐措施是必不可少的。當然在不同情況下腐蝕作用機理也各不相同。 aq)和水合鋁酸鹽 (4 Ca0 aq轉化，混凝土就有可能完全失去機械強 度，并遭受破壞 [33]。 IC 反應器 鋼材結構 發(fā)生腐蝕的原因是，金屬表面在潮濕的氣體中會吸附一層很薄很薄的肉眼看不見的濕氣層 (水膜 )，當水分在金屬表面成滴凝聚形成肉眼可見的液膜層 ,并達到 20～ 30 個分子層厚時 ,就變成電化學腐蝕所必須的電解液膜 液膜下金屬電化學腐蝕的反應式如下 [31]： 陽極反應 MyM2++2e 陰極反應 2H++2eyH2 對廢液處理時廢液中的有機物被氧化 ,生成 H2S。在反應器上端處于氣－液交替狀況 ,上部沼氣顯酸性 ,使上部腐蝕尤為嚴重 ,加上反應器內有縫隙、內應力、水流、氣、液、固三相等存在 ,使反應器不僅發(fā)生全面腐蝕 ,還發(fā)生縫隙工業(yè)大學學士學位論文 33 腐蝕、應力腐蝕和磨損腐蝕，使腐蝕 加劇。 最經濟有效的方法是采用耐腐蝕涂層 ,它不僅對碳鋼設備有效 ,對混凝土表面也能起到良好的保護作用。對基體 (鋼、混凝土 )附著力好。 表 2— 3 氟橡膠重防腐蝕涂料的性能 施工要求 第三章 結論 34 內置鋼管表面在涂刷前 應采用噴砂、噴丸、電動工具或手工除銹。該涂料為雙組份 (A,B 組份 ),配料前應將 A,B 組份攪拌均勻 ,按重量比A:B=5:1配制 ,并充分攪勻 ,在 2h內用完。該涂層彈性好、耐磨、抗沖擊 ,有利于防腐蝕涂裝后 的設備運輸及安裝。高徑比大就意味著進水泵的能量消耗大 ,運行費用高 ,所以反應器的選擇必須從建設投資和運行費等各方面進行綜合考慮。國內引進的 IC 厭氧反應器均采用荷蘭進口顆粒污泥接種 ,所以為降低工程造價 ,也需進一步掌握在 IC 厭氧反應器的水力條件下 培養(yǎng)活性和沉降性能良好的顆粒污泥的關鍵技術。 (5) 針對 IC 的現(xiàn)狀本論文在設計還存在一些問題，特別是在一些數據的計算上還有些模糊。9～ 21. [10].PEREROOM J H F. Size distribution model from full scale UASR and IC reactors[J].Wat Sci ,30(12):211～ 221. [11].PEREBOOM characteri zation of microbial granules[J].Wat Sci (67):141～ 148. [12].王林山 .吳允，張勇等生產性 IC 反應器 處理啤酒廢水啟動研究 [J]。 參考文獻 36 致 謝 感謝何若平老師在畢業(yè)設計期間對我的 悉心 指導和幫助 ， 何老師的教誨和勉勵給了我很大的啟發(fā)和完成論文的信心 ,同時感謝林宇 師兄、江暉師兄、潘瀟瀟同學、程小丹 同學在 論文 設計期間給我的幫助。 (4) 通過一些實驗數據和文獻可知 IC 反應器是一種高技術的新型超高效厭氧反應器 ,其主要特點是 :有機負荷高 ,水力停留時間短 ,高徑比大 ,占地面積小 ,基建投資省 ,出水水質穩(wěn)定 ,耐沖擊負 荷能力強等。它與處理同類廢 水的 UASB反應器中的顆粒污泥相比 ,具有顆粒較大、結構較松散、強度較小等特點 ,尚未發(fā)現(xiàn)更進一步的研究報道。 綜上所述，根據任務書的要求，本設計中 IC 的主要技術參數如表 2— 4 所示： 表 2— 4 IC反應器的主要技術參數 反應器數目 有效容積 /m3 實際容積 /m3 高 /m 直徑 /m 兩座 500 23 提升管的長度 m 提升管的直徑 m 回流管的長度 m 回流管的直徑 m 進出水管徑 /mm 10 15 86 收集管的長度 m 收集管的直徑 mm 第一反應室的高度 m 第二反應室的高度 m 沉淀區(qū)的高度 m 7 5 3 布水管徑/mm 布水口徑 /mm 布水 分支 口徑 /mm 離心泵型號 排泥管管徑 /mm ISW32－125(l)B 50 污泥泵型號 換熱管徑 /mm 換熱管長 /m 沼氣出口管管徑 /mm 防腐材料 ZW50 － 10－ 20 34 YJF1 型氟橡膠重防腐蝕涂料 南京工業(yè)大學學士學位論文 35 第三章 結 論 本論文是針對奶牛場廢水處理的基礎上設計的厭氧處理新技術－ IC 反應器的工藝設計。施工工藝簡單 ,采用刷涂、輥涂、噴涂均可。鋼體表面應無油脂、污垢及其它附著物。 氟橡膠硫化后 ,經 10 年自然老化還能保持較好的性能 。它改變了以往的氟橡膠需高溫硫化、施工難度大等缺點 ,首先采用了冷涂刷和自然硫化工藝 ,使施工變得簡便易行 ,工程質量容易保證。 ② 盡量消除縫隙 ,或增大縫隙尺寸 ,以減小縫隙腐蝕的發(fā)生 。在水面以下 ,溶解的 CO2會產生 H2CO3,對設備產生腐蝕 ,也使沉降斜面發(fā)生腐蝕， H2S 和 CO2等氣體溶入水中 ,能使水膜酸化 ,導電性增強 ,使腐蝕加速?；炷林械墓橇鲜?(CaCO3 等 )和鋼筋(Fe)被進一步腐蝕 : nCaO 19H2O)，在酸性、堿性條件下會發(fā)生水解，分解出的 Ca0 溶于水，由于介質的 流動，與水泥石接觸的溶液中 Ca0 濃度不斷降低，隨著 Ca( OH)2 的析出，平衡濃度被打破，其他水合物進一步被破壞 (水解 )，直至水合硅酸鹽和水合鋁酸鹽向無凝膠性的 SiO2 水泥石中的主要成分為水合硅酸鹽 (2Ca0水泥石在大氣中通常不會被氧化，被水泥石包裹的鋼筋和石子具有良好的大氣穩(wěn)定性。 d 換熱 ＝＝ ??＝ m 且對于換熱器來說有： S 換熱 ＝ ? d 換熱 l 換熱 所以： l 換熱 ＝?換熱 換熱dS＝ ㎡ / = 換熱器在反應器上的排布如圖 2— 7所示： 工業(yè)大學學士學位論文 31 圖 2— 7 換熱器的分布示意圖 防腐措施 生產性實驗已經證明，腐蝕是厭氧反應器設計中應格外注意的問題。本設計要求換熱系統(tǒng)中水的流量是 ，據此我們選擇了型號為 ISW 32－ 125(l)B 的臥式單級單吸離心泵作為本系統(tǒng)的動力，其性能參數見表。 則在第二反映室內的沼氣產量為： V=500m3 20 ㎏ /m3 =1000m3 (2— 21) R 集氣管 ＝uV?4＝ 收集管的長度設計為 7m。 H== 收集管的設計 在第二反應室中沼氣的產量，假設在第二反映室內的 COD 去除率為 20%。 水封高度 在集氣室氣液表面可能形成浮渣或浮沫，這些浮渣或浮沫可能會防礙氣泡的釋放。那么 10分鐘產生的沼氣量為： (4000/24 60) 10=。不論何種形式三相分離器，其沉淀區(qū)的總水深應不小于 ，并保證在沉淀區(qū)的停留時間為 ～ 。 因為二級三相分離器處于發(fā)酵液的界面上，所以在設計上應該考慮到 在出水堰之間應該設置浮渣擋板 防止細小顆粒污泥或懸浮物被洗出。 。 (2) 二級三相分離器的設計 在 IC 反應器中二級三相分離器是處在第二反應室的頂部，主要作用是分離和收集第二反應室中產生的沼氣。一級三相分離器是由三角形 集氣罩構成，它的斜面的水平夾角一般采用 55～ 60。一級三相分離器的設 計遵循三相分離器的設計原理不同的區(qū)別在于在 IC 反應器中一級三相分離器在設計局部上有些差別， IC 反應器中一級三相分離器的集氣罩的長度不是兩邊相等的，在 IC反應器中一級三相分離器的左邊的集氣板的長度要大于右邊集氣板長度，應為在IC 反應器中三相分離器的位置偏向于右邊。它確定了沼氣的釋放速率。這個角度要使固體可滑回到反應器的反應區(qū)，在實際中是在 45。其將影響進入沉淀區(qū)和保持在污泥相中的絮體的沉降數度。 (2) 處理非常稀的廢水時，由于上流速度較大和污泥增長較緩慢，因此常需要較復雜的三相分離器以保留盡量多的污泥。 (5) 提高出水凈化效果。三相分離器設計的