【正文】 管 Q=90L/s，選用管徑 DN250，查表得 v=,1000i=,設(shè)管總長為 50m，局部損失占沿程的 30%，則總損失為：河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文23?????管線水頭損失假設(shè)為 ，考慮自由水頭為 ,則水泵總揚(yáng)程為： H=+++= 取 13m。選擇 150QW1001511 型污水泵三臺，兩用一備，其性能見表 34。表 34 150QW1001511 型污水泵性能流量 30L/s 電動機(jī)功率 11KW揚(yáng)程 15m 電動機(jī)電壓 380V轉(zhuǎn)速 1460r/min 出口直徑 150㎜軸功率 泵重量 280kg效率 % UASB反應(yīng)池的設(shè)計UASB 反應(yīng)器根據(jù)功能不同可將反應(yīng)器分為進(jìn)水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、出水系統(tǒng)、氣室、浮渣清除系統(tǒng)和排泥系統(tǒng)。 設(shè)計說明1. UASB 反應(yīng)器容積的設(shè)計設(shè)廢水在 UASB 反應(yīng)器的停留時間為 T，流量為 Q，則反應(yīng)器的體積 V＝QT。2. 反應(yīng)器的幾何尺寸反應(yīng)器的高度：選擇適當(dāng)高度反應(yīng)器的原則是運(yùn)行上和經(jīng)濟(jì)上綜合考慮，從運(yùn)行方面考慮采用反應(yīng)器高度的選擇要考慮如下影響因素：⑴ 高流速增加污水系統(tǒng)擾動，因此增加污泥與進(jìn)水有機(jī)物之間安的接觸。⑵ 過高的流速會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能超過一定的限值，從而反應(yīng)器的高度液就會受到限制。⑶ 在采用傳統(tǒng)的 UASB 系統(tǒng)的情況下，上升流速的平均值一般不超過 。⑷ 深度對于厭氧消化效率的影響問題是與 CO2 溶解度有關(guān)，亨利定律表明飽和度和濃度隨著在沼氣中的 CO2 分壓的增加而增加。反應(yīng)器越深溶解的 CO2 濃度越高，因此，p H 值越低。如果 pH 值低于最優(yōu)值，從而會危害厭氧消化的效率。河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文24⑸ 從經(jīng)濟(jì)上反應(yīng)器高度的選擇要考慮如下因素：土方工程隨池深增加而增加，但占地面積則相反，高程選擇應(yīng)該使得污水（或出水）可不用或少用提升。⑹ 考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷匦螚l件，一般將反應(yīng)器建造在半地下以減少建筑和保溫費(fèi)用。⑺ 最經(jīng)濟(jì)的反應(yīng)器高度一般是在 4～6m 之間，并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行范圍。設(shè)反應(yīng)器的高度為 H，則其面積為 A=V/H。從布水均勻性和經(jīng)濟(jì)性考慮，矩形池在長度比為 2：1 以下較為合適。反應(yīng)器的上升流速：V=Q/A=H/T3. UASB 反應(yīng)器進(jìn)水配水系統(tǒng)的設(shè)計:進(jìn)水系統(tǒng)兼有機(jī)配水和水力攪拌的功能。 連續(xù)進(jìn)水布水方式該方式確保進(jìn)水可以等量的分布在反應(yīng)器，每個進(jìn)水管線僅僅與一個進(jìn)水點(diǎn)相連接是最為理想的情況。這種配水系統(tǒng)的特點(diǎn)是一根配水管只服務(wù)一個配水點(diǎn)，只有保證每根配水管流量相等，即可取得等流量的要求。為了保證每一個進(jìn)水點(diǎn)達(dá)到其應(yīng)得的進(jìn)水流量，建議采用在高于反應(yīng)器水箱式（或渠道式）進(jìn)水分配系統(tǒng)。如圖 34 所示： 圖 34 水箱式進(jìn)水分配系統(tǒng) 一管多孔配水方式（穿孔管配水系統(tǒng)）為了配水均勻，配水管中心距采用 ～，出口距也可采用 ～，孔徑一般 10～20mm，常采用 15mm?？卓谙蛳禄虼怪背?45o 方向，每個出水口服務(wù)面積一般為 2～4m2。配水管的孔徑最好不少于 100mm，常用 150mm。配水管中心距池底河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文25一般為 20～25cm。為了使穿孔管各孔出水均勻，要求出口流速不小于 2m/s，使出水孔阻力損失大于穿孔管的沿程阻力損失，為了增大出水孔的流速，可采用脈沖間歇進(jìn)水。 配水孔口負(fù)荷與配水點(diǎn)的設(shè)置為了在反應(yīng)器底部獲得進(jìn)水均勻的分布，有必要采用將進(jìn)水分配到多個進(jìn)水點(diǎn)的分配裝置。每個進(jìn)水點(diǎn)負(fù)擔(dān) ～ 的面積，可達(dá)到令人滿意的去除效率。4. 配水管道設(shè)計進(jìn)水渠到進(jìn)水立管應(yīng)該是直管，且在進(jìn)水立管正上方應(yīng)該設(shè)有三通，在發(fā)生堵塞時可以打開三通清通。在反應(yīng)器底部采用較小直徑管道是有利的，因為它產(chǎn)生高的流速從而產(chǎn)生了較強(qiáng)的干擾和進(jìn)水與污泥之間更密切的接觸。為了取得這一效果，在三相分離器之上管徑應(yīng)該比其下管徑的部分大一些。為了增強(qiáng)污泥和廢水之間接觸，減少底部進(jìn)水管的堵塞，建議進(jìn)水點(diǎn)距反應(yīng)器池底 100～200mm。對于壓力流采用穿孔管布水器（一管多孔或分枝狀） 。(1)須考慮設(shè)液體反沖洗或清堵裝置，可以采用停水分池分段繁重，用液體反沖時，壓力為 ～，流量為正常進(jìn)水量的 3～5 倍。(2)進(jìn)水采用重力流（管道及渠道）或壓力流，后者需設(shè)逆止裝置。(3)當(dāng)水力篩縫隙為 3～5mm 時，出水孔大于 15mm，一般在 15～25mm 之間。(4)采用一管多孔布水管道，布水管道尾端最好兼作放空和排泥管，以利于清除堵塞。5. 出水系統(tǒng)的設(shè)計 UASB 反應(yīng)器的出水槽布置與三相分離器沉淀區(qū)設(shè)計有關(guān)，通常每個單元三相分離器設(shè)一個 出水槽，出水槽的寬度常采用 20cm，深度由計算確定。當(dāng) UASB 反應(yīng)器為封閉式時，總出水管必須通過一個水封，以防漏氣和厭氧條件。6. 浮渣清除系統(tǒng)設(shè)計7. 排泥系統(tǒng)設(shè)計 建議清水區(qū)高度 －。 污泥排放可采用定時排泥，周排泥一般為 1－2 次。 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。 剩余污泥排泥點(diǎn)以設(shè)在污泥區(qū)中上部為宜。河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文26 對于矩形池排泥應(yīng)沿池縱向多點(diǎn)排泥。 由于反應(yīng)器底部可能會積累顆粒物質(zhì)和小沙礫，應(yīng)考慮下部排泥的可能性，這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)積累的沙礫。 對一管多孔式布水管，可以考慮進(jìn)水管兼做排泥或放空管。 設(shè)計參數(shù)1. 設(shè)計流量 Q = 7500 m3/d = m3/h = m3/s ；2. 進(jìn)水 COD=1700mg/L，去除率為 80% ；3. 容積負(fù)荷（Nv）為： kgCOD/(m 3d)；4. 污泥產(chǎn)率為：；5. 產(chǎn)氣率為： 3/kgCOD 。 UASB反應(yīng)器的設(shè)計計算1. UASB 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸計算 反應(yīng)器容積計算 (包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū))UASB 有效容積為： vRNSQV039。?式中：VR —— 反應(yīng)器有效容積，m 3Q’— 設(shè)計流量，7500 m 3/dS0 — 進(jìn)水有機(jī)物濃量, kgCOD/m 3Nv — 容積負(fù)荷, kgCOD/(m 3d)則 ??2. UASB 反應(yīng)器的形狀和尺寸 工程設(shè)計反應(yīng)器 2 座，橫截面為矩形. 反應(yīng)器有效高度為 5m，則：河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文27 橫 截 面 積 25102mhVSR? 單 池 面 積 2 單池從布水均勻性和經(jīng)濟(jì)性考慮，矩形池長寬比在 2：1 以下較為合適設(shè)池長 L=18m，則寬 ，取 15 m 。LSBi ?單池截面積： 。70i ?? 設(shè)計反應(yīng)池總高 H=，其中超高 m （一般應(yīng)用時反應(yīng)池裝液量為 70%90%） 單池總?cè)莘e 21 160)5.(270HSVi ????單池有效反應(yīng)容積 3hiR單個反應(yīng)器實際尺寸 18 m15 m m反應(yīng)器數(shù)量 2 座總池面積 254072mSni???總反應(yīng)器總?cè)莘e 136V總有效反應(yīng)容積 ， 符合有機(jī)符合要求1350R?UASB 體積有效系數(shù) ， 在 70%90%之間，符合要求%.832407?? 水力停留時間（T）及水力負(fù)荷率(Vr) ?)]/([???mSr總，符合設(shè)計要求。331 575nVR??3. 三相分離器構(gòu)造設(shè)計 設(shè)計說明三相分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。三相分離器的設(shè)計主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設(shè)計。河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文28 沉淀區(qū)的設(shè)計三相分離器的沉淀區(qū)的設(shè)計同二次沉淀池的設(shè)計相同，主要是考慮沉淀區(qū)的面積和水深，面積根據(jù)廢水量和表面負(fù)荷率決定。本工程設(shè)計中，與短邊平行，沿長邊每池布置 6 個集氣罩，構(gòu)成 6 個分離單元，則每池設(shè)置 6 個三相分離器。三相分離器長度 B=14m ，每個單元寬度 b=L/6=18/6= 。沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積，即 270 m2 。沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率 。 )]/([???hSQi 回流縫設(shè)計 如圖 35 是三相分離器的結(jié)構(gòu)示意圖：河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文29h4b21b321h3DCBAEV圖 35 三相分離器結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角 α= 55176。，取 h3 = b1 = h3/tgθ式中：b1— 下三角集氣罩底水平寬度，m； α— 下三角集氣罩斜面的水平夾角，55176。； h3— 下三角集氣罩的垂直高度，m。 b1 = ??則相鄰兩個下三角形集氣罩之間的水平距離：b2 = b 2 b1 = – 2 =則下三角形回流縫面積為： S1 = b2l0n =106= 下三角集氣罩之間的污泥回流逢中混合液的上升流速(V 1)可用下式計算： V1= Q1/S1式中： Q1 — 反應(yīng)器中廢水流量，m 3/h； S1 — 下三角形集氣罩回流逢面積，m 2； V1= =＜,符合要求。設(shè)上三角形集氣罩下端與下三角斜面之間水平距離的回流縫的寬度 b3 =CD= ，三角形回流縫面積為： S2 = b3l02n = 10 2 6 = 上下三角形集氣罩之間回流逢中流速(V 2)可用下式計算： V2 = Q1/S2，式中：河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文30Q2— 反應(yīng)器中廢水流量，m 3/h；S2 — 上三角形集氣罩回流逢之間面積，m 2； V1 = = ，符合要求。.685/2V1 V2 m/s,符合設(shè)計要求。確定上下三角形集氣罩相對位置及尺寸，由圖可知： BC = b3/tg35176。= 4. 氣液分離設(shè)計 CE = CDSin55176。= Sin55176。= CB = ?? 設(shè) AB= ，則 h4 = (ABcos55176。+ b2/2) 5tg176。 = ( + /2) = m校核氣液分離。 假定氣泡上升流速和水流流速不變沿 AB 方向水流速度： hmNBCEQVia /?????式中：B— 三相分離器長度，14m；N— 每池三相分離器數(shù)量，6 個。氣泡上升速度： Vb = ??2)(18dgVglb??21()8gdrrm180。式中： d— 氣泡直徑， cm；ρ 1— 液體密度，g/cm 3；ρ g— 沼氣密度，g/cm 3；河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文31ρ—碰撞系數(shù)，取 ；μ— 廢水的動力粘滯系數(shù)，s；V— 液體的運(yùn)動粘滯系數(shù)，cm 2/s取 d = (氣泡)，常溫下，ρ 1 = , ρ g = 103g/cm3 ， V = , ρ = ，μ= Vρ 1 = = s 。一般廢水的 μ凈水的 μ,故取 μ= s 。由斯托克斯工式可得氣體上升速度為： ??..6(/)(/)b cmshV?????? ； ； ；可脫去 d≧ 的氣泡。?abVbaVBCA?5. 三相分離器與 UASB 高度設(shè)計三相分離區(qū)總高度 h= h 2 + h3 + h4–h5 h2為集氣罩以上的覆蓋水深，取 。 02m.. ??????AD ???SinESin 95.. ??hhUASB 總高 H = ，沉淀區(qū)高 ，污泥區(qū)高 ，懸浮區(qū)高 ，超高。6. 布水系統(tǒng)設(shè)計計算 配水管配水系統(tǒng)采用穿孔配管，進(jìn)水管總管徑取 200㎜，流速約為 m/s。每個反應(yīng)器設(shè)置 12 根 DN150㎜支管，每根管之間的中心距離為 m，配水孔徑采用 16㎜，孔距 m，每孔服務(wù)面積為 =㎡，孔徑向下，穿孔管距離反應(yīng)池底 m，每個反應(yīng)器有 120 個出水孔，采用連續(xù)進(jìn)水。 布水孔孔徑河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文32共設(shè)置布水孔 120 個，出水流速 u 選為 ，則孔徑為 munQd ???? 驗證常溫下，容積負(fù)荷（Nv）為：(m 3d)；產(chǎn)氣率為： 3/kgCOD ；需滿足空塔水流速度 uk≤ m/h,空塔沼氣上升流速 ug≤ m/h?？账魉俣? ＜ m/h , 符合要求。hmSQ/?空塔氣流速度 ＜ m/h hmrCug / ???符合要求。7. 排泥系統(tǒng)設(shè)計計算 UASB 反應(yīng)器中污泥總量計算一般 UASB 污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為 15gVSS/L,則兩座 UASB 反應(yīng)器中污泥總量： 。dkgVsVGs /38250125??? 產(chǎn)泥量計算 厭