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UASB反应器的设计计算

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第二章 啤酒废水处理构筑物设计与计算第一节 格栅的设计计算一、设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。

二、设计参数取中格栅；栅条间隙d=10mm ；栅前水深 h=0.4m ；格栅前渠道超高 h 2=0.3m 过栅流速v=0.6m/s ；安装倾角α=45°；设计流量Q=5000m 3/d=0.058m 3/s 三、设计计算H 1hh 2h 1h 1hHB 1B 11B150010002H 1tg图2.1 格栅设计计算草图（一）栅条间隙数(n)max sin Q an bhv==0.058×√(sin45)÷0.01÷0.4÷0.6=20.32 取n=21条式中：Q ------------- 设计流量，m 3/sα------------- 格栅倾角，取450 b ------------- 栅条间隙，取0.01m h ------------- 栅前水深，取0.4mv ------------- 过栅流速，取0.6m/s ；（二）栅槽总宽度(B)设计采用宽10 mm 长50 mm ，迎水面为圆形的矩形栅条,即s=0.01m B=S ×(n-1)+b ×n=0.01×(21-1)+0.01×21 =0.41 m 式中：S -------------- 格条宽度，取0.01m n -------------- 格栅间隙数，b -------------- 栅条间隙，取0.01m（三）进水渠道渐宽部分长度(l 1)设进水渠道内流速为0.5m/s,则进水渠道宽B 1=0.17m, 渐宽部分展开角1a 取为20°则 l 1=112B B tg a -´=(0.41-0.17)÷2÷tg20 =0.32式中：l1-----------进水渠道间宽部位的长度，mL2----------格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，m B -------------- 栅槽总宽度，m B 1 -------------- 进水渠道宽度，m 1a -------------- 进水渠展开角，度 （四）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l 2）l 2= l 1/2=0.32/2 =0.16m（五）过栅水头损失（h 1）取k=3,β=1.83(栅条断面为半圆形的矩形)，v=0.6m/sh o =β×（S ÷b ）4/3×V^2÷2÷g ×sin α=1.83×(0.01÷0.01) 4/3×0.6^2÷2÷9.8×sin45=0.024 mh 1=k ×h 0 =3×0.024 =0.072 m 式中：h 0--------计算水头损失，m h 1---------过格栅水头损失，mk -------- 系数，水头损失增大倍数 β-------- 形状系数，与断面形状有关ξ S -------- 格栅条宽度，m b-------- 栅条间隙，m v -------- 过栅流速，m/s α-------- 格栅倾角，度（六）栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h 2=0.3m 栅前槽高H 1=h+h 2=0.7m 则总高度H=h+h 1+h 2=0.4+0.072+0.3 =0.772 m（七）栅槽总长度(L)L=l 1+l 2+0.5+1.0+145H tg °=0.32+0.16+0.5+1.0+0.745tg °=2.68 m 式中：H 1------格栅前槽高， H 1=h ＋h 2=0.4+0.3=0.7 （八）每日栅渣量(W)取W 1=0.06m 3/103m 3 K 2=1.0则W=12864001000Q W K ⨯⨯⨯=0.058×0.08×86400÷1.5÷1000 =0.27 ㎡/d (采用机械清渣)式中：Q ----------- 设计流量，m 3/s W 1 ---------- 栅渣量(m 3/103m 3污水)，取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值.取0.08 K 2-----------污水流量总变化系数.第二节调节沉淀池的设计计算一、设计说明啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，由于啤酒废水中悬浮物(ss)浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。

二、设计参数水力停留时间T=6h;设计流量Q=5000m3/d=208m3/h=0.058m3/s,采用机械刮泥除渣。

表2.1 调节沉淀池进出水水质指标水质指标COD BOD SS 进水水质(mg/l) 2000 1010 350 去除率（%）7 7 50 出水水质(mg/l) 1860 939.3 175三、设计计算调节沉淀池的设计计算草图见下图2.2：图2.2 调节沉淀池设计计算草图24000进水55002500010008000500（一） 池子尺寸池子有效容积为：V=QT=208×6=1248m 3取池子总高度H=2.5m,其中超高0.5m,有效水深h=2m则池面积A=V/h=1248/2=624m 3 池长取L=35m,池宽取B=20m则池子总尺寸为L ×B ×H=35×20×2.5（二） 理论上每日的污泥量W=Q*(C 0-C 1)/1000(1-0.97) 式中：Q ------------ 设计流量，m 3/dC 0 ------------ 进水悬浮物浓度，mg/L C 1 ------------ 出水悬浮物浓度，mg/L P 0 ------------ 污泥含水率，%W=5000*(350-175)/(1000*1000(1-0.97))=29.2m 3/d（三）污泥斗尺寸取斗底尺寸为500×500，污泥斗倾角取60°则污泥斗的高度为：h2=(5-0.2) ×tg60°=8.3136m污泥斗的容积V2= 13h2（a12+a1a2+a22）=13×8.3136×(202+20×0.5+0.52)=1136.88m3V总>W符合设计要求，采用机械泵吸泥（四）进水布置进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/3第三节UASB反应器的设计计算一、设计说明UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。

它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。

设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。

二、设计参数（一）参数选取设计参数选取如下：容积负荷（Nv）6.0kgCOD/(m3·d)；污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；产气率0.5m3/kgCOD（二）设计水质表2.2 UASB反应器进出水水质指标水质指标COD BOD SS 进水水质(mg/l) 1860 939.3 175 去除率（%）75 90 87 出水水质(mg/l) 465 93.93 22.75（三）设计水量Q＝5000m3/d=208m3/h=0.058 m3/s三、设计计算（一）反应器容积计算UASB 有效容积：V 有效＝vQ S N ´ 式中：Q ------------- 设计流量，m 3/s S 0 ------------- 进水COD 含量,mg/l N v -------------容积负荷,kgCOD/(m 3·d)V 有效＝5000×1.860/6.0=1550m 3将UASB 设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好 取水力负荷q ＝0.8[m 3/(m 2·h)]则 A= Qq = 208/0.8=260m 2h=VA＝1550/260=6.0m采用4座相同的UASB 反应器则 A 1=4A＝260/4= 65 m 2D=14A p´= (4×65/3.14)1/2=9.1m 取D=9.5m则实际横截面积为2A =14πD 2=14×3.14×9.52=70.85m 2实际表面水力负荷为q 1=Q/A＝208/(4×70.85)=0.73<1.0 故符合设计要求 （二）配水系统设计本系统设计为圆形布水器，每个UASB 反应器设36个布水点 (1)参数每个池子流量：Ｑ＝208/4 = 52 m 3/h(2)设计计算布水系统设计计算草图见下图2.3：230046306940UASB布水系统设计计算草图图2.3 圆环直径计算：每个孔口服务面积为:a= 21/364D p ＝1.97m 2a 在1～3m 2之间，符合设计要求可设3个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个，最外围设18个孔口1)内圈6个孔口设计服务面积：1S ＝6×1.97=11.82m 2 折合为服务圆的直径为：14S p= (4×11.82/3.14)1/2 =3.9m用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布6个孔口，则圆的直径计算如下：211142d S p = 则d 1＝12S p＝ (2×11.82/3.14)1/2=2.7m2)中圈12个孔口设计服务面积：S 2=12×1.97=23.64m 2 折合成服务圆直径为：124()S S p+= (4×(11.82+23.64)/3.14)1/2=6.72m中间圆环直径计算如下：14π(6.722-d 22)＝12S 2则d 2=5.49m3）外圈18个孔口设计服务面积：S 3=18×1.97=35.46m 2 折合成服务圈直径为：1234()S S S p ++=9.50m外圆环的直径d 3计算如下：14π(9.502-d 32)=12S 3 则d 3＝8.23m（三）三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图2.4：图2.4 UASB三相分离器设计计算草图Eb 1F h 4b 2h 2h 5h 1HI D50AB b 1C h 3(1)设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。

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UASB反应器设计

UASB反应器设计

一、UASB（日处理525吨渗滤液）1.取值参数进水量Q=525m3/d=22m3/h进水COD值S0=12.75g/L 去除率为65%采用的容积负荷F=6kgCOD/m3·dY=0.08Gvss/gCODK d=0.03g/g·dμm=0.35g/g·d(30-35℃)Ks=360mg/L=0.35m3/kgCOD甲烷产量CH4甲烷气密度0.6346kg/m3甲烷气体含量65%甲烷含能量50.1KJ/g反应器容积有效系数E=90%2．计算过程及校核/F=525×12.75×0.65/6=725.16m3反应器的有效液体容积Vn=Q·S反应器的总液体容积V=Vn/E=669.375/0.9=805.7m3L上升流速v取1.0～1.5m/h,取v=1.5m/h采用两组厌氧UASB反应器，厌氧循环泵，Q=45m3/h，H=16m，N=5.5KW，四台，两用两备。

/v=(45×2+11)/1.5=69.36m2则单个池体直径D=9.4m单个反应器面积A=Q总校核，当一台循环泵开起时v=Q1/A=(45+11)/69.36=0.8m/h，不启动循环泵时v=Q/A=11/69.36=0.16m/h。

考虑到污泥对配水管的堵塞和保证污泥的悬浮，单个池体一台循环泵长期运行，另一台泵间断脉冲启动。

反应器的液体部分高度H L= V L/A=725.16/69.36/2=5.23m,取5.5m取反应器气体收集高度2m集气罩上的复盖水深取0.5m，超高取0.5m则反应器总高度H= H L+2+0.5+0.5=8.5m反应器的尺寸为Φ9.4×8.5m，有效水深为8.0米，共2个。

3.加热系统，控制渗滤液水温保持在30℃左右。

冬季每天加热所需热值为525×103×4.2×103J×20×1.2=5.3×108J。

升流式厌氧污泥床反应器(UASB)设计计算书

升流式厌氧污泥床反应器(UASB)设计计算书


UASB反应器 有效容积及 长、宽、高 尺寸的确定
反应器尺寸（矩形池）
反应器的长 取整反应器的长 上升流速 反应器直径
L
反应器尺寸（圆形池）
取整反应器直径 上升流速 长
D
L B H ø H S V
矩形池
宽 高 直径 高 矩形池 圆形池 矩形池 圆形池 矩形池 圆形池 矩形池 圆形池
反应器的外 圆形池 形尺寸 重新核算后的面积 重新核算后的容积
反应器最大单体体积应小于3000m3 考虑检修不停产，一般选取2座。 反应器有效水深应在5～8m之间
矩形设备的长宽比小于4
上升流速宜小于0.8m/h 圆形设备的高径比在1~3之间 上升流速宜小于0.8m/h
沉淀区表面负荷宜小于0.8m3/（m2· h） 一般取值大于1.0m
一般可取45～60°
相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离
m2 m2 m/h m/h m m2 m2 m2 m2 m/h m/h m m m m m m m/h m/h cm g/(cm· s) g/(cm· s) cm/s m/h
17.66 19.87 0.21 0.19 0.64 16.38 18.43 6.40 5.65 0.11 0.20 0.52 0.91 0.40 1.31 1.80 3.11 0.28 0.25 0.01 0.01 0.02 0.27 9.59 2.28 34.31 38.59
。 m³ /d 118.80
m3 m2 m m kgSS/d
23.76 0.01 0.13 1.20 24.75
计算书
计算人：
计算公式/取值依据/说明 常温20～25℃，中温35～40℃，高温50～55℃ pH值宜为6.0～8.0 进水CODcr浓度宜大于1500mg/L 进水中悬浮物含量宜小于1500mg/L 一般在300～700mg/L 一般在25～83mg/L 一般在5～17mg/L 颗粒污泥一般可以达到5.0～6.0，絮状污泥一般取值2.0～3.0 对于有机废水去除率可以达到80%～90% 一般去除率为70%左右。 一般沼气产率为0.3～0.5m3/(去除kgCOD) 一般产率按照0.05～0.1kgVSS/(去除kgCOD)计算 一般在0.6～0.85之间
UASB相关计算公式

UASB相关计算公式

UASB相关计算公式UASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）是一种高效的生物反应器，用于处理含有高浓度有机物的废水。

它的设计和操作依赖于多个关键参数和计算公式。

以下是与UASB反应器相关的几个重要计算公式。

1. 水力停留时间（Hydraulic Retention Time，HRT）：HRT是废水在反应器中停留的时间，通常以小时（hr）为单位表示。

它是根据废水的流量（Q）和反应器的有效体积（V）来计算的。

HRT=V/QQ是输入废水流量，V是反应器的有效体积。

2. 有机负荷（Organic Loading Rate，OLR）：OLR是反应器中单位体积废水所包含的有机物质量。

通常以kg COD/m³.day表示。

COD（化学需氧量）是一种常用的表示废水有机污染物浓度的参数。

OLR=Q*COD/VQ是输入废水流量，COD是废水的化学需氧量，V是反应器的有效体积。

3. 有机去除率（Organic Removal Rate）：有机去除率是指废水中有机物质被反应器去除的百分比。

可以通过测量输入废水中有机物质的浓度（C_in）和输出废水中有机物质的浓度（C_out）来计算。

有机去除率 = (C_in - C_out) / C_in * 100%4. 气体产量（Gas Production）：气体产量是指在反应器中产生的可燃气体，通常以m³/day或L/day 表示。

这些可燃气体包括甲烷、氢气等。

气体产量 = V_gas / tV_gas是收集到的气体体积，t是收集气体所需的时间。

这些是UASB反应器的一些基本计算公式。

除了这些公式，还有其他参数和公式用于计算UASB反应器的效率、污泥产率等。

这些公式一般需要根据具体的废水特性和反应器设计进行调整和应用。

UASB相关计算公式

UASB相关计算公式

1、比产甲烷活性：式中，X —微生物或污泥浓度，gVSS/LK—累计产CH4量曲线直线段的斜率，mlCH4/h；T1—实验条件对应的绝对温度，K；V R—反应区容积，100ml。

U max.COD可按下式进行计算：式中，U max.COD—最大比COD去除率，gCOD/(gVSS·d)。

2、VSS/TSSVSS=(1-Ash)×TSS=(m3-m1)-(m4-m2)式中：Ash—污泥中的灰分比例，%；m1—坩埚在103~105°C的烘箱中干燥后的重量，g；m2—坩埚在600°C的马弗炉灼烧后的重量，g；m3—含污泥坩埚在103~105°C的烘箱中干燥后的重量，g；m4—含污泥坩埚在600°C的马弗炉灼烧后的重量，g。

3、水力停留时间HRT=V/Q式中：Q—进液流量（m3/h）;V—反应器有效容积（m3）;上流速度：u=Q/A，故：HRT=H/u小反应器反应区体积=1.7L，有效体积—3L；EGSB反应区体积—9.22L，有效体积—13.6L；UASB反应区体积—11.2L，有效体积—12.8L。

4、有机负荷有机负荷包括容积负荷（VLR）和污泥负荷(SLR)：VLR=Q·ρw/VSLR=Q·ρw/V·ρs式中：V—反应器容积，m3;Q—进水流量m3/d;ρw——进液浓度，KgCOD/m3或KgBOD/m3；ρs—污泥浓度，KgCOD/Kg TSS或KgCOD/Kg VSS或KgBOD/Kg TSS或KgBOD/Kg VSS。

5、UASB 反应器容积一般采用容积负荷计算法，按公式式中：V——反应器有效容积，m3；Q——UASB 反应器设计流量，m3 /d；N v——容积负荷，kgCOD/（m3·d）；S0——进水有机物浓度，kgCOD/m3。

反应器的容积负荷应通过试验或参照类似工程确定，在缺少相关资料时可参考附录A 的有关内容确定。