配水系统形式

UASB 反应器的进水分配系统形式多样，主要由树枝管式、穿孔管式、多管多点式和上给式四种。本次设计使用U形穿孔配水，一贯多孔式。为配水均匀，配水管中心距可采用1.0~2.0m,出水孔孔距也可采用1.0~2.0m,孔径一般为10~20mm,常采用15mm,空口向下或与垂线呈45。方向，每个出水孔的服务面积一般为2~4㎡.。配水管中心距池底一般为20~25cm,配水管的直径最好不小于100mm.为了使穿孔管各孔出水均匀，要求出口流速不小于2m/s.

进水总管管径取200mm,流速约为1.7m/s.反应器中设置6根 Φ100mm的U形管，每两根之间的中心距为1.786m,每根管上有6个配水孔，孔距为1.667m孔径采用Φ15mm，每个孔的服务面积1.428?1.667=2.38m3,空口向下并与垂线呈45?。 共设置布水孔84个，出水流速u选为3.51m/s,则孔径为： d=

4?166.74Q==0.014(m) 3600?84?3.14?3.513600n?? 本装置采用连续进料方式，布水孔空口向下，有利于避免关口堵塞，而且由于UASB

反应器底部反射三部作用，有利于布水均匀。

为了增强污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，建议进水点距反应池底200~250mm。本工程中设计补水管离UASB反应器底部200mm。 上升水流速度和气流速度

本次设计中常温下容积负荷Nv=5kgCOD/(m3·d),

沼气产率r=0..35m3/kgCOD,根据接种污泥的不同选择不同空塔水流和气流速度。如采用厌氧消化污泥接种，需要满足空塔水流速度uk<1.0m/h,空塔沼气上升速度ug<1.0m/h。如采用颗粒污泥接种，水流速度可以提高至1至4m/h。这里计算按接种消化污泥为依据。则

空塔水流速度 uk=Q/S=166.7/196=0.85m/h<1.0m/h, 符合要求。

空塔气流速度

Ug=QC0ηr/S=166.7*1.7*0.85*0.5/196=0.61m/h<1.0m/h,符合要求。 η为COD去除率，取85%。 3.4.2.3 三相分离器的设计 三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。 沉淀区设计

本设计中，与短边平行，沿长边布置7个集气罩，构成6个分离单元，则设6个三相分离器。

三相分离器长度为B=10m，每个单元宽度L=21/6=3.5m，其中沉淀区长B1=10m，宽度b=3m，集气罩宽度a=0.5m。壁厚0.2m，沉淀室底部进水口宽度b1=2m。 沉淀区面积S1=nB1b=6×110×3=180（m2）

沉淀区表面负荷q′=Q÷S1=166.7/180==1.04[m3/ （m2·h）]<1.2[m3/ （m2·h）]，符合要求.

沉淀室进水口面积

S2=nBb1=6×10×2=120（m2） 沉淀室进水口水流上升速度

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v2=Q÷S2=166.7÷120=1.6[m3/ （m2·h）]<2.0[m3/ （m2·h）]，符合要求。

沉淀区斜壁角度和深度设计

三相分离器沉淀区斜壁倾斜度应在45-60°之间，沉淀区斜面的高度h3一般0.5-1.0m。设UASB反应器沉淀区最大水深为2m，h1=0.5m（超高），h2=0.5m，h3=1.0m，则倾角?=arctan[

h31]=arctan[]=55°<60°，符合要

0.5(b?0.4?b1)0.5?（3.0?0.4?2）求。

气液分离设计

缝隙宽度l1和斜面长度BC(主要是MB),以防止UASB消化区中产生的气泡被上升的液流带入沉淀室，干扰固液分离，造成污泥流失。当气泡随液流以速度Vm沿分离器斜面BC上升时，由于浮力的作用，它同时具有垂直向上的速度Vn.为了保证气泡不随液流窜入沉淀室，气泡必须在其随液流由B点移至M点时，在垂直方向上移动距离MN.则在分离器设计中，必须满足一下公式要求：

VnMN Vm>MB

倾角??60°，b2=0.8m，?=70°，分隔板下端距反射锤垂直距离MN=0.225m，则缝隙宽度l1=MNsin?=0.225sin60°=0.195m。

废水总流量为4000 m3/d，设有0.8Q=3200m3/d废水通过进水缝进入沉降区，另有0.2Q=640m3/d废水通过回流缝进入沉降区，则： Vm= MC=

0.8b2==0.462（m） 2sin?2?sin600.2Q640==1.134(m/h)<2.0（m/h）,符合要求。 24nl1B6?2?0.195?10?24

设BC=0.6m，MB=BC-MC=0.6-0.462=0.138（m） AB=2Bccos30°=2×0.6×cos30°=1（m）

AB BD=AD==1÷2÷cos20=0.532(m)

2cos20 CD=Bcsin30+Bdsin20=0.482（m）

则 h5=CD+MN-Mccos?=0.482+0.225-0.462cos60.=0.476（m） 脱气条件校核

2?2设分离气泡最小直径dg=0.01cm，15。下清水运动粘滞系数r=1.01?10cm/s，废水密

度?1=1.03g/ cm3，气体密度?g?1.2?10?3g/cm3，气泡碰撞系数?=0.95，清水动力

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粘度?，???1?=1.01?10?2?1.03=1.04?10?2g/(m s)，???，，取?=2.0?10g/(m s)。

?2由斯托克斯公式

2?g(?1??g)dguN?18?

则气泡上升速度为

0.95?981?（1.03?1.2?10?2）?0.012 ?N?=0.266cm/s=9.58m/h ?218?2.0?10验证

uN9.58==5.98 uM1.603MN0.225==1.63 MB0.138uNMN uM > MB

所以，该三相分离器可脱除dg>0.01cm的沼气泡，分离效果很好。

4、分隔板的设计

b2=0.6m，b3=0.5（b-b2）==1.1m，气体因受浮力作用，气泡上升速度在进水缝中Vn=9.58m/h，沿进水缝向上的速度分量为Vnsina=9.58×sin55°=7.847m/h,则进水缝中水流速度应满足V<7.847m/h，否则水流把气泡带进沉降区。 S进水缝总=Q进水缝÷V=3600÷24÷7.847=19.116（㎡） 共6组（12条）进水缝，每条进水缝截面积：

S进水缝单S进水缝总=÷n=11.116÷12=1.593（㎡）

进水缝宽度 l2=

S进水缝单÷B=1.593÷10=0.159（m），应满足l2和l1相当级数，且l2≧

0.159m，现设l2=0.240m，则进水缝中水流速度

V=Q进水缝/S进水缝=3600/（24×2×6×0.24×10）=5.208（m/h）<7.847（m/h） 满足设计要求。

?h=l2/cos?=0.240/cod55=0.418m

h4=b3tan?+?h-h3=1.1×tan55+0.418-1.0=0.989（m） 设进水缝下板上端比进水分上板下端高出0.2m，则进水缝下板长度为： 0.2?h4 =（0.2+0.989）÷sin55=1.452(m）

sin? 15

进水缝上板长度为：

h3=1÷sin55=1.3221（m） sin?5三相分离器与UASB高度设计 三相分离器总高

h=h2+h3+h4+h5=0.5+1+0.989+0.476=2.965m

UASB反应器总高H=6.5m，超高h1=0.5m 本设计，分离出流区高2.5m，反应器高度4.5m，其中污泥床高2.0m，悬浮层区高1.5m。 3.4.2.4排泥系统的设计

由于厌氧消化过程中微生物的不断生长或进水不可降解悬浮固体的积累，必须在污泥床区定期排出声誉污泥，所以UASB反应器的设计应包括声誉污泥排除设施。 UASB反应器中污泥总量的计算

高效工作的UASB反应器内，反应区的污泥沿高程呈两种分布状态，下部约1/3--1/2的高度范围内，密集堆积着絮状污泥和颗粒污泥。污泥粒子虽呈一定的悬浮状态，但相互之间距离很近，几乎呈塔接之势。这个区域内的污泥固体浓度高达40--80gVSS/L,通常称为污泥床层。污泥床层以上约占反应区总高度的1/3--1/2的区域范围内，悬浮着颗粒较小的絮状污泥和游离污泥，絮体之间保持着较大的距离。污泥固体的浓度较小，平均约为5==25gVSS/L或5--30gSS/L,这个高度范围通常称为污泥悬浮区。

本设计反应器最高液面为6m，其中沉淀区高2.5m，污泥浓度ρ1=0.5gSS/L；悬浮层区高1.5m，污泥浓度?2=2.0gSS/L；污泥床高2.0m，污泥浓度ρ3=15.0gSS/L。则反应器内污泥总量

M=Sh1ρ1+ Sh2ρ2+ Sh3ρ3=222（2.5×0.5+2.0×2.0+2×15.0）=7825.5（kgSS） BOD污泥负荷

污泥负荷表示反应器内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机质质量。

FSBOD5Q(0.85?0.17)?9000?? =0.78(KgBOD5)/(KgSS·d) MM7825.5产泥量计算

剩余污泥量的确定与每天去除的有机物量有关，当没有相关的动力学常数时，可根据经验数据确定。一般情况下，可按每去除1KgCOD产生0.05--0.10KgVSS计算。本工程取X=0.06kgVSS/kgCOD,则产泥量为：

△X=XQSr=0.06×8000×1.7×0.85=693.6（kgVSS/d）

根据资料，啤酒厂废水VSS/SS=0.91，由于规模大，被处理的废水含无机杂质多，故取0.8。则

△X′=693.6÷0.8=867（kgSS/d）

污泥含水率P为98%，因含水率>95%，取ρs=1000kg/ m3，则 污泥产量为

867?X' Qs===43.35(m3/d).

1000?(1-98%)?S(1-P)污泥泥龄的计算

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