【導讀】長沙理工大學課程設(shè)計。提供全套畢業(yè)設(shè)計，歡迎咨詢。《環(huán)保設(shè)備原理與設(shè)計》。題目：3000m3/d垃圾滲瀝液厭氧處理的UASB反應器設(shè)計。班級：環(huán)境工程1101. 化學與生物工程學院

　　

【正文】 ⑥ 出水負荷參考二沉池負荷。 出水槽設(shè)計 為了保持出水均勻，沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)通常采用出水槽。此設(shè)計中沿反應器的短邊設(shè)置兩條出水槽，而出水槽每隔一定的距離設(shè)三角出水堰。每個反應池有 7 個單元三相分離器，出水槽共有 2 條，槽寬 be = 。 反應器流量： sm /0 1 7 23 0 0 0q 3???? 取出水槽口附近水流速度為 vc = ，槽口附近水深為 ，出水槽坡度為 ；出水槽尺寸 5m。 長沙理工大學課程設(shè)計 第 25 頁 共 36 頁 溢流堰設(shè)計 設(shè)計堰高 5mm，堰口寬為 100mm，則堰口水面寬 b=50mm。每個 UASB反應器處理水量 ，查知溢流負荷為 1~2L/（ ms），設(shè)計溢流負荷f = L/（ ms）則堰上水面總長為： 7 . 3 6fq ????L 三角堰數(shù)量： ??? 每條溢流堰三角堰數(shù)量： 190/=20 個 一條溢流堰上共有 20 個 10mm 的堰口， 20 個 10mm 的間隙。 出水渠設(shè)計 每個 反應器沿長邊設(shè) 1 條矩形出水渠，長為 ， 2 條出水槽的出水流至此出水渠。設(shè)出水渠寬 20cm，坡度 ，出水渠渠口附近水流速度為 則渠口附近水深 : ?? 以出水槽槽口為基準計算，則： 出水渠渠深： +=； 出水渠深?。?； 出水渠的尺寸為： 8m。 UASB 排水管設(shè)計 設(shè)計坡度為 ；每個 UASB 反應器排水量為 ，選用 DN150鋼管排水，充滿度為 ，管內(nèi)水流速度為： m / 2 ????? ?v 設(shè)計坡度為 ；總管流量為 ，選用 DN200 鋼管排水，充滿度為 ， 管內(nèi)水流速度為： m / 0 3 4 7 2 ????? ?v 長沙理工大學課程設(shè)計 第 26 頁 共 36 頁 排泥系統(tǒng)設(shè)計 由于厭氧消化過程微生物的不斷增長，或進水不可降解懸浮固體的積累，隨著反應器內(nèi)污泥濃度的增加，出水水質(zhì)會得到改善，但污泥超過一定高度，污泥將隨出水一起沖出反應器。因此，當反應器內(nèi)的污泥達到某一預定最大高度之后需要排 泥。一般污泥排放應該遵循事先建立的規(guī)程，在一定的時間間隔 (如何周 )排放一定體積的污泥，其等于這一期間所積累的量。更加可靠的方法是確定污泥濃度分布曲線排泥，原則上有兩種污泥排放方法：（ 1）從所希望的高程直接排放；（ 2）采用泵將污泥排出。 污泥排泥的高度是重要的，它應是排出低活性的污泥并將最好的高活性的污泥保留在反應器中。一般在污泥床的底層將形成濃污泥，而在上層是稀的絮狀污泥，剩余污泥應該從污泥床的上部排出。在反應器底部的 “濃 ”污泥可能由于積累顆粒和小砂?；钚宰兊?，這時建議偶爾從反應器的底部排泥，這樣可以 避免或減少在反應器內(nèi)積累的砂粒： ① 建議清水區(qū)高度 ~； ② 污泥排放可采用定時排泥，周排泥一般為 1~2 次； ③ 需要設(shè)置污泥液面監(jiān)測儀，可根據(jù)污泥面高度確定排泥時間； ④ 剩余污泥排泥點以設(shè)在污泥區(qū)中上部為宜； ⑤ 對于矩形池排泥應沿池縱向多點排泥； ⑥ 由于反應器底部可能會積累顆粒物質(zhì)和小砂粒，應考慮下部排泥可 能性，這樣可以避免或減少在反應器內(nèi)積累的砂粒； ⑦ 對一管多孔式布水管，可以考慮進水管兼作排泥或放空管。 一般認為排去剩余污泥的位置是反應 器的 1/2 高度處。但是大部設(shè)計者推薦把排泥設(shè)備安裝在靠近反應器的底部，也有人在三相分離器下 處設(shè)排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮體污泥，而不會把顆粒污泥排走。 UASB 反應器排污泥系統(tǒng)必須同時考慮上、中、下不同位置設(shè)排泥設(shè)備，應根據(jù)生產(chǎn)運行中的具休情況考慮實際排泥的要求而確定在針么位置排泥。 設(shè)置在污泥床區(qū)池底的排泥設(shè)備，由于污泥的流動性差，必須考慮排泥均勻。因為大型 UASB 反應器一般不設(shè)污泥斗，而池底面積較大，所以必須進行均布多點排泥。 因采用穿孔管配水系統(tǒng)，在反應器底部把穿孔管兼作穿孔排泥管。設(shè)每 10m2設(shè)一個排泥點，總共設(shè) 13 個排泥點。專設(shè)排泥管管徑不應小于 20mm，以防發(fā)生堵塞。為了簡化設(shè)計，在反應器 1/2 高度處池壁分別各設(shè)一個排泥口，口徑可取 20mm。 長沙理工大學課程設(shè)計 第 27 頁 共 36 頁 第五章 其他設(shè)備 加熱和保溫設(shè)施 氧消化像其他生物處理工藝一樣受溫度影響很大，厭氧工藝受溫度影響更加顯著。中溫厭氧消化的最優(yōu)溫度范圍從 30～ 35℃ ，可以計算在 20℃ 和 10℃ 的消化速率大約分別是 30℃ 下最大值的 35％和 12％。所以，加溫和保溫的重要性是不言而喻的。如果工廠或附近有可利用的廢熱或者需要從出水中間收效量，則安裝熱交換器是必 要的。 其他輔助設(shè)施 不同深度的污泥取樣點 從反應器內(nèi)取出污泥樣品用來獲得污泥濃度沿深度的分布曲線，確定污泥 的生物、化學或物理特性，以獲得關(guān)于污泥濃度和活性沿池深的函數(shù)關(guān)系。 監(jiān)測和控制設(shè)設(shè)備 要使厭氧處理系統(tǒng)操作良好，就需要合適地控制系統(tǒng)以及維持最佳環(huán)境條 件的盡可能經(jīng)濟的手段。所需要的監(jiān)測和控制設(shè)各如下： ① 進液流量、溫度和 pH 值的測量和記錄設(shè)備； ② 反應器溫度和 pH 值 (特別是在反應器較低部位 )的測量和記錄； ③ 沼氣產(chǎn)率、產(chǎn)氣組成 (主要 測 CO2和 H2S 合量 )的測量和記錄。 防止臭氣和有害氣體的裝置 厭氧過程常伴有昊氣產(chǎn)生，特別是會有相當量的 H2S 形成。為了避免臭氣污染操作環(huán)境，必須采取足夠的措施防止 H2S 從液面進入空氣。為此應當將反應器覆蓋起來并收集合有 H2S 的氣體，必要時可真空吸收，然后適當處置。通過覆蓋反應器上部的沉降區(qū)也可以減少腐蝕問題，因為在此情況下空氣進入的機長沙理工大學課程設(shè)計 第 28 頁 共 36 頁 會少。從安全角度講，應當避免空氣中的氧同這些氣體 (甲烷、二氧化碳和硫化氫 )混合。 當出水硫化氫合量較多時，也可以使用后處理除去，例如使用化學沉淀法使其以 FeS 形式沉淀，或采用生物化學或化學氧化的方法將其轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)硫或琉酸鹽。 長沙理工大學課程設(shè)計 第 29 頁 共 36 頁 第六章 出水水質(zhì)計算及效益分析 滲濾液經(jīng)本設(shè)計的 UASB 工藝處理后，出水水質(zhì)及效益情況，根據(jù)以上設(shè)計，現(xiàn)計算分析如下： 出水水質(zhì)及去除效率計算 滲濾液經(jīng)預處理以及 UASB 反應器處理工藝后，最終的出水水質(zhì)的各項基本參數(shù)計算如下 : CODCr=6000（ 185%） =900mg/l BOD5=4200（ 192%） =336mg/l NH4N=1000（ 195%） =50mg/l SS=600（ 175%） =150mg/l 出水 pH 為 6~9 CODCr 去除率 =（進水 CODCr—出水 CODCr） /進水 CODCr100% =（ 12020900） /12020100% =% BOD5去除率 =（進水 BOD5出水 BOD5） /進水 BOD5100 =（ 6000420） /6000100% =% SS 去除率 =（進水 SS出水 SS） /進水 SS100% =（ 2020150） /2020100% =% NH4N 去除率 =95% 表 61 處理前后水質(zhì)參數(shù)及去除率表 水質(zhì)參數(shù) CODCr（ mg/L） BOD5（ mg/L） NH4N（ mg/L） SS（ mg/L） 預處理前 12020 6000 1000 2020 預處理后 6000 4200 50 600 UASB 后 900 336 50 150 長沙理工大學課程設(shè)計 第 30 頁 共 36 頁 去除率（ %） 95 由此可見，滲濾液中的有機污染物去除情況良好，出水澄清，滿足排放要求。 效益分析 由于 UASB 反應器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實現(xiàn)高效能的同時，達到了低能耗，并可提供大量的生物能沼氣，因此， UASB 反應器是一種產(chǎn)能型的廢水處理設(shè)備。本設(shè)計包括預處理和 UASB 工藝，其涉及的主要環(huán)保設(shè)備有格柵、吹脫塔、三相分離器，構(gòu)筑物有調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池、 UASB 反應器并且構(gòu)造簡單，維修方便，整個工藝構(gòu)造及設(shè) 備費用低，維護費用低，運行穩(wěn)定，管理控制方便。整個工藝經(jīng)濟實用，節(jié)省了大量的財力、勞力與物力。 長沙理工大學課程設(shè)計 第 31 頁 共 36 頁 第七章 總 結(jié) 為期一周的課程設(shè)計 結(jié)束 ，我更加清楚了 UASB 的設(shè)計原理與運轉(zhuǎn)及其特點。這次設(shè)計親自動手，使我們加強了對專業(yè)知識的了解，也鞏固了我們對 AutoCAD的操作。 UASB 厭氧過程包括水解、酸化、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等。該反應器由進水配水系統(tǒng)、反應器池底和三相分離器組成。 三相分離器是 UASB 反應器最重要的組成部分，它能夠有效地分離從污泥床中產(chǎn)生的沼氣，使得在分離 器之上的懸浮物沉淀下來。 UASB 工藝的構(gòu)造簡單反應器內(nèi)可培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥，實現(xiàn)了污泥齡與水力停留時間的分離， UASB 對各類廢水有很大的適應性，能耗低、產(chǎn)泥量少，但不能夠去除廢水中的氮和磷。 在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響，而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。 也許 這個設(shè)計做的 并不是那么讓人滿意 ，但是在設(shè)計過程中所學到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使 我終身受益。在此次設(shè)計過程中，我查閱了大量有關(guān) UASB 工藝工程 的資料， 并 與同學交流經(jīng)驗 和看法 ， 雖然中間難免碰到困難、 挫折，但收獲 是 巨大 的 。 在這次課程設(shè)計中也使我們的同學關(guān)系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學?？傊?，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。 此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用 的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 長沙理工大學課程設(shè)計 第 32 頁 共 36 頁 參考文獻 [1] 譚萬春 .UASB 工藝及工程實例，北京 :化學工業(yè)出版社， 2020. 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