UASB反应器的设计计算
1 设计参数
(1) 污泥参数
设计温度T=25℃
容积负荷NV=8.5kgCOD/(m3.d) 污泥为颗粒状
污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD,
产气率0.5m3/kgCOD
(2) 设计水量Q=2800m3/d=116.67m3/h=0.032 m3/s。
(3) 水质指标
表5 UASB反应器进出水水质指标
水质指标COD（㎎∕L）BOD（㎎∕L）SS（㎎
∕L）
进水水质3735 2340 568
设计去除率85% 90% /
设计出水水质560 234 568
2 UASB反应器容积及主要工艺尺寸的确定[5]
(1) UASB反应器容积的确定
本设计采用容积负荷法确立其容积V V=QS0/NV
V—反应器的有效容积(m3)
S0—进水有机物浓度(kgCOD/L)
V=3400 *3.735/8.5=1494m3
取有效容积系数为0.8,则实际体积为1868m3
(2) 主要构造尺寸的确定
UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。
取水力负荷q1=0.6m3/（m2·d）
反应器表面积 A=Q/q1=141.67/0.6=236.12m2
反应器高度 H=V/A=1868/236.12=7.9m 取H=8m
采用4座相同的UASB反应器，则每个单池面积A1为：
A1=A/4=236.12/4=59.03m2
取D=9mA
则实际横截面积 A2=3.14D2/4=63.6 m2
实际表面水力负荷 q1=Q/4A2=141.67/5 63.6=0.56
q1在0.5—1.5m/h之间，符合设计要求。
3 UASB进水配水系统设计
(1) 设计原则
①进水必须要反应器底部均匀分布，确保各单位面积进水量基本相等，防止短路和表面负荷不均；
②应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌；
③易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清除。
本设计采用圆形布水器，每个UASB反应器设30个布水点。
(2) 设计参数
每个池子的流量
Q1=141.67/4=35.42m3/h
(3) 设计计算
查有关数据[6]，对颗粒污泥来说，容积负荷大于4m3/(m2.h)时，每个进水口的负荷须大于2m2
则布水孔个数n必须满足пD2/4/n>2即n<пD2/8=3.14*9*9/8=32 取n=30个
则每个进水口负荷a=пD2/4/n=3.14* 9* 9/4/30=2.12m2
可设3个圆环，最里面的圆环设5个孔口，中间设10个，最外围设15个，其草图见图4
①内圈5个孔口设计
服务面积： S1=5 *2.12=10.6m2
折合为服务圆的直径为：
用此直径用一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布5个孔口则圆环的直径计算如下：
3.14*d12/4=S1/2
②中圈10个孔口设计
服务面积： S1=10 *2.12=21.2m2
折合为服务圆的直径为：
则中间圆环的直径计算如下：
3.14 *(6.36^2－d2^2)/4=S2/2
则 d2=5.2m
③外圈15个孔口设计
服务面积： S3=15 *2.12=31.8m2
折合为服务圆的直径为
则中间圆环的直径计算如下：3.14* (9^2－d3^2)=S3/2
则 d3=7.8m
布水点距反应器池底120mm；孔口径15cm
图4 UASB布水系统示意图
4 三相分离器的设计
(1) 设计说明 UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求：
沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h；
三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5～1.0m；
沉淀区四壁倾斜角度应在45?～60?之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内；
沉淀区斜面高度约为0.5～1.0m；
进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h；
总沉淀水深应≥1.5m；
水力停留时间介于1.5～2h；
分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上；
以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。
(2) 设计计算
本设计采用无导流板的三相分
①沉淀区的设计
沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ=50°
沉淀区面积： A=3.14 *D^2/4=63.6m2
表面水力负荷q=Q/A=141.67/(4 *63.6)=0.56m3/(m2.h)<1.0 m3/(m2.h) 符合要求②回流缝设计
h2的取值范围为0.5—1.0m, h1一般取0.5
取h1=0.5m h2=0.7m h3=2.4m
依据图8中几何关系，则b1=h3/tanθ
b1—下三角集气罩底水平宽度，
θ—下三角集气罩斜面的水平夹角
h3—下三角集气罩的垂直高度，m
b1=2.4/tan50=2.0m b2=b－2b1=9－2 2.0=5.0m
下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1,可用下式计算：
V1=Q1/S1=4Q1/3.14b2
Q1—反应器中废水流量（m3/s）
S1—下三角形集气罩回流缝面积（m2）
符合要求
上下三角形集气罩之间回流缝流速v2的计算： V2=Q1/S2
S2—上三角形集气罩回流缝面积（m2）
CE—上三角形集气罩回流缝的宽度，CE>0.2m 取CE=1.0m
CF—上三角形集气罩底宽，取CF=6.0m
EH=CE *sin50=1.0* sin50=0.766m
EQ=CF+2EH=6.0+2*1.0*sin50=7.53m
S2=3.14(CF+EQ).CE/2=3.14 (6.0+7.53) *1.0/2=21.24m2
v2=141.67/4/21.24=1.67m/h
v2 确定上下集气罩相对位置及尺寸 BC=CE/cos50=1.0/cos50=1.556m HG=(CF－b2)/2=0.5m EG=EH+HG=1.266m AE=EG/sin40=1.266/sin40=1.97m BE=CE *tan50=1.19m AB=AE－BE=0.78m DI=CD *sin50=AB *sin50=0.778* sin50=0.596m h4=AD+DI=BC+DI=2.15m h5=1.0m 气液分离设计 由图5可知，欲达到气液分离的目的，上、下两组三角形集气罩的斜边必须重叠，重叠的水平距离（AB的水平投影）越大，气体分离效果越好，去除气泡的直径越小，对沉淀区固液分离效果的影响越小，所以，重叠量的大小是决定气液分离效果好坏的关键。 由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角形集气罩回流缝再进入沉淀区，其水流状态比较复杂。当混合液上升到A点后将沿着AB方向斜面流动，并设流速为va，同时假定A点的气泡以速度Vb垂直上升，所以气泡的运动轨迹将沿着va和vb合成速度的方向运动，根据速度合成的平行四边形法则，则有： 要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是： 在消化温度为25℃，沼气密度 =1.12g/L；水的密度 =997.0449kg/m3； 水的运动粘滞系数v=0.0089×10^-4m2/s；取气泡直径d=0.01cm 根据斯托克斯（Stokes）公式可得气体上升速度vb为
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