【文章內(nèi)容簡介】 日處理 1500 噸屠宰廢水 吉林化工學(xué)院 11 設(shè)計(jì)條件 （ 1）設(shè)計(jì)流量 smhmdmQ 3331 ??? （ 2）設(shè)計(jì)流速 smv ?? 設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）進(jìn)水管徑 配水井進(jìn)水管的設(shè)計(jì)流量為 Q=1500m3/d=17L/s，查《給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一冊(cè)確定進(jìn)水管直徑 D=250mm，管內(nèi)流速 v=。 （ 2）矩形寬頂堰 進(jìn)水從配水井底中心進(jìn)入，經(jīng)等寬度堰流入兩個(gè)水斗再由管道接入兩座后續(xù)構(gòu)筑物，每個(gè)后續(xù)構(gòu)筑物的分配水量為 q=。配水采用矩形寬頂溢流堰至配水管。 堰上水頭 H 因單個(gè)出水溢流堰的流量 q=17/2=，一般大于 100L/s采用矩形堰，小于 100L/s 采用三角堰，所以，本設(shè)計(jì)采用矩形堰（堰高 h取 ）。 mgbm qH 312202 ?????????? q ? 3矩 形 堰 的 流 量 ， ms ； Hm?堰 上 水 頭 ， ； bm? 堰 寬 ， ， 取 堰 寬 b= ； 0 0 . 3 2 7 ~ 0 . 3 2 2 0 . 3 3m ? 流 量 系 數(shù) ， 通 常 采 用 ， 取。 自由跌水 h=。最后由兩根設(shè)在井底的管徑 D=800mm的管道分別送往隔油池。 水深為 2m，超高 ，直徑 2m。 堰頂厚度 B。根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)資料，當(dāng) 10BH〈 〈 時(shí) ， 屬于矩形寬頂堰。取 B=，這時(shí) ? ?5 2 .5 ~ 1 0BH ? 在 范 圍 內(nèi) ，所以，該堰屬于矩形寬頂堰。 配水漏斗上口口徑 D 按配水井內(nèi)徑的 倍設(shè)計(jì)， ? ?11 . 5 1 . 5 8 0 0 1 2 0 0D D m m? ? ? ? ? 日處理 1500 噸屠宰廢水 吉林化工學(xué)院 12 調(diào)節(jié)池的計(jì)算 . 設(shè)計(jì)說明 廢水的水量和水質(zhì)隨時(shí)間的變化幅度較大，為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運(yùn)行，需對(duì)廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于廢水中懸浮物 (ss)濃度較高，此調(diào)節(jié)池也兼具有沉淀池的作用，該池設(shè)計(jì)有沉淀池的泥斗，有足夠的水力停留時(shí)間，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物能連續(xù)運(yùn)行，其均質(zhì)作用主要靠池側(cè)的沿程進(jìn)水，使同時(shí)進(jìn)入池的廢水轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蟪鏊?，以達(dá)到與不同時(shí)序的廢水相混合的目的。 (1)水力停留時(shí)間 T=6h。 (2)設(shè)計(jì)流量 Q=1500m3/d=, 采用機(jī)械刮泥除渣 設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）池子尺寸 池子有效容積為： V=QT= 6=375m3 取池子總高度 H=,其中超高 ,有效水深 h=2m 則池面積 A=V/h=375/2= ，池長取 L=16m,池寬取 B=12m 則 池子總尺寸為 L B H=16 12 （ 2） 理論上每日的污泥量 W=Q (C0C1)/1000() 式中： Q 設(shè)計(jì)流量， dm/3 C0 進(jìn)水懸浮物濃度， mg/L C1 出水懸浮物濃度， mg/L P0 污泥含水率， % W=1500 (1000500)/(1000 1000())=25 dm/3 （ 3）污泥斗尺寸 取斗底尺寸為 500 500，污泥斗傾角取 60176。 則污泥斗的高度為： h2=() tg60176。 = 污泥斗的容積： )(13 22212122 aaaahV ???? 日處理 1500 噸屠宰廢水 吉林化工學(xué)院 13 =13 (202+20 +) = V總 W符合設(shè)計(jì)要求，采用機(jī)械泵吸泥 （ 4）進(jìn)水布置 進(jìn)水起端兩側(cè)設(shè)進(jìn)水堰，堰長為池長 2/3。 UASB 反應(yīng)器的計(jì)算 設(shè)計(jì)說明 上流式厭氧生物反應(yīng)器（ UASB），其基本原理是：反應(yīng)器主體分為上下兩個(gè)區(qū)域，即反應(yīng)區(qū)和氣、液、固三相分離區(qū)，在下部的反應(yīng)區(qū)內(nèi)是沉淀性能良好的厭氧污泥床；高濃度有機(jī)廢水通過布水系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)器底部，向上流過厭氧污泥床，與厭氧污泥充分接觸反應(yīng)，有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，氣、液、固由頂部三相分離器分離。出水 COD 的去除率可 達(dá)到 85%以上，容積負(fù)荷 5— 10kgCOD/（ ），分離后的沼氣可作為能源利用。 UASB 反應(yīng)器容積的確定 1. 本設(shè)計(jì)采用容積負(fù)荷法確立其容積 V V=QS0/NV V— 反應(yīng)器的有效容積 (m3) S0— 進(jìn)水有機(jī)物濃度 (kgCOD/L) V=1500?2/10=300m3 取有效容積系數(shù)為 ,則實(shí)際體積為 375m3 主要構(gòu)造尺寸的確定 本設(shè)計(jì) UASB 反應(yīng) 器采用圓形池子，布水均勻，處理效果好 ,采用兩個(gè) UASB 并聯(lián)運(yùn)行。 取水力負(fù)荷 q1=1m3/（ m2d ） 反應(yīng)器表面積 A=Q/q1=反應(yīng)器高度 H=V/A=375/=6m 取 H=6m 日處理 1500 噸屠宰廢水 吉林化工學(xué)院 14 采用 1 座 UASB 反應(yīng)器，則 直徑為 ： mAD ??? ? 取 D=9m 則實(shí)際橫截面積 A2=實(shí)際表面水力負(fù)荷 q1=Q/A2=q1在 — ，符合設(shè)計(jì)要求。 UASB 進(jìn)水配水系統(tǒng)設(shè)計(jì) (1) 設(shè)計(jì)原則 ① 進(jìn)水必須要反應(yīng)器底部均勻分布，確保各單位面積進(jìn)水量基本相等，防止短路和表面負(fù)荷不均； ② 應(yīng)滿足污泥床水力攪拌需要，要同時(shí)考慮水力攪拌和產(chǎn)生的沼氣攪拌； ③ 易于觀察進(jìn)水管的堵塞現(xiàn)象，如果發(fā)生堵塞易于清除。 本設(shè)計(jì)采用圓形布水器， UASB 反應(yīng)器設(shè) 30 個(gè)布水點(diǎn)。 設(shè)計(jì)參數(shù) 池子的流量 Q1=(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算 查有關(guān)數(shù)據(jù) [6]，對(duì)顆粒污泥來說，容積負(fù)荷大于 4m3/()時(shí)，每個(gè)進(jìn)水口的負(fù)荷須大于 2m2 則 布水孔個(gè)數(shù) n 必須滿足 пD2/4/n2 即 nпD2/8=?9? 9/8=32 取n=30 個(gè) 則 每個(gè)進(jìn)水口負(fù)荷 a=пD2/4/n=?9?9/4/30= 可設(shè) 3 個(gè)圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè) 5 個(gè)孔口，中間設(shè) 10 個(gè)，最外圍設(shè) 15 個(gè)，其草圖見圖 4 ① 內(nèi)圈 5 個(gè)孔口設(shè)計(jì) 服務(wù)面積： S1=5?= 折合為服務(wù)圓的直徑為： 日處理 1500 噸屠宰廢水 吉林化工學(xué)院 15 mS 1 ???? 用此直徑用一個(gè)虛圓，在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實(shí)圓環(huán)，其上布 5 個(gè)孔口 則圓環(huán)的直徑計(jì)算如下： ?d12/4=S1/2 mSd 11 ???? ? ② 中圈 10 個(gè)孔口設(shè)計(jì) 服務(wù)面積： S1=10?= 折合為服務(wù)圓的直徑為： mSS )(4)(4 21 ?????? 則中間圓環(huán)的直徑計(jì)算如下： ?(－ d22)/4=S2/2 則 d2= ③ 外圈 15 個(gè)孔口設(shè)計(jì) 服務(wù)面積： S3=15?= 折合為服務(wù)圓的直徑為 mSSS )(4)(4 321 ??????? ? 則中間圓環(huán)的直徑計(jì)算如下 ： ?(92－ d32)=S3/2 則 d3= 布水點(diǎn)距反應(yīng)器池底 120mm；孔口徑 15cm 日處理 1500 噸屠宰廢水 吉林化工學(xué)院 16 圖 24 UASB 布水系統(tǒng)示意圖 三相分離器的設(shè)計(jì) (1) 設(shè)計(jì)說明 UASB 的重要構(gòu)造是指反應(yīng)器內(nèi)三相分離器的構(gòu)造，三相分離器的設(shè)計(jì)直接影響氣、液、固三相在反應(yīng)器內(nèi)的分離效果和反應(yīng)器的處理效果。對(duì)污泥床的正常運(yùn)行和獲得良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用，根據(jù)已有的研究和工程經(jīng)驗(yàn)， 三相分離器應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求： 沉 淀區(qū)的表面水力負(fù)荷 ； 三相分離器集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用 ～ ； 沉淀區(qū)四壁傾斜角度應(yīng)在 45186。～ 60186。之間，使污泥不積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)； 沉淀區(qū)斜面高度約為 ～ ； 進(jìn)入沉淀區(qū)前，沉淀槽底縫隙的流速≤ 2m/h； 總沉淀水深應(yīng)≥ ； 水力停留時(shí)間介于 ～ 2h； 分離氣體的擋板與分離器壁重疊在 20mm 以上； 以上條件如能滿足，則可達(dá)到良好的分離效果。 日處理 1500 噸屠宰廢水 吉林化工學(xué)院 17 (2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用無導(dǎo)流板的三相分 ① 沉淀區(qū)的設(shè)計(jì) 沉淀器（集氣罩）斜壁傾角 θ =50176。 沉淀區(qū) 面積： A=?D2/4= 表面水力負(fù)荷 q=Q/A=(4?)=() m3/() 符合要求 ② 回流縫設(shè)計(jì) h2的取值范圍為 — , h1一般取 取 h1= h2= h3= 依據(jù)圖 8中幾何關(guān)系，則 b1=h3/tanθ b1— 下三角集氣罩底水平寬度， θ — 下三 角集氣罩斜面的水平夾角 h3— 下三角集氣罩的垂直高度， m b1=－ 2b1=9－ 2?= 下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速 v1,可用下式計(jì)算： V1=Q1/S1=4Q1/ Q1— 反應(yīng)器中廢水流量（ m3/s） S1— 下三角形集氣罩回流縫面積（ m2） hmhmV /2/* 4/ 21 ?? 符合要求 上下三角形集氣罩之間回流縫流速 v2的計(jì)算： V2=Q1/S2 S2— 上三角形集氣罩回流縫面積（ m2） CE— 上三角形集氣罩回流縫的寬度， CE 取 CE= CF— 上三角形集氣罩底寬，取 CF= EH=CE?sin50=?sin50= EQ=CF+2EH=+2??sin50= S2=(CF+EQ).CE/2=?(+) ?v2= v2v1, 符合要求 確定上下集氣罩相對(duì)位置及尺寸 日處理 1500 噸屠宰廢水 吉林化工學(xué)院 18 BC=CE/cos50= HG=(CF－ b2)/2= EG=EH+HG= AE=EG/sin40= BE=CE?tan50= AB=AE－ BE= DI=CD?sin50=AB?sin50=?sin50= h4=AD+DI=BC+DI= h5= 氣液分 離設(shè)計(jì) 由圖 5 可知，欲達(dá)到氣液分離的目的，上、下兩組三角形集氣罩的斜邊必須重疊，重疊的水平距離（ AB 的水平投影）越大，氣體分離效果越好，去除氣泡的直徑越小，對(duì)沉淀區(qū)固液分離效果的影響越小，所以，重疊量的大小是決定氣液分離效果好壞的關(guān)鍵。 由反應(yīng)區(qū)上升的水流從下三角形集氣罩回流縫過渡到上三角形集氣罩回流縫再進(jìn)入沉淀區(qū)，其水流狀態(tài)比較復(fù)雜。當(dāng)混合液上升到 A 點(diǎn)后將沿著 AB 方向斜面流動(dòng)，并設(shè)流速為 va，同時(shí)假定 A 點(diǎn)的氣泡以速度 Vb垂直上升，所以氣泡的運(yùn)動(dòng)軌跡將沿著va和 vb合成速度的方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度合成的 平行四邊形法則，則有： ABBCABADvvab ?? 要使氣泡分離后進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是： ???????? ABBCABADvvab 在消化溫度為 25℃，沼氣密度 g? =；水的密度 1? =； 水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù) v= 104m2/s；取氣泡直徑 d= 根據(jù)斯托克斯（ Stokes）公式可得氣體上升速度 vb為 ? ????? 18 21 dgv gb?? 日處理 1500 噸屠宰廢水 吉林化工學(xué)院 19 vb— 氣泡上升速度（ cm/s） g— 重力加速度（ cm/s2）