斜板沉淀池UASB设计

中国矿业大学环境与测绘学院环保设备课程作业作业1：斜板沉淀池设计计算采用异向流斜板沉淀池1.设计所采用的数据①由于斜板沉淀池在絮凝池之后，经过加药处理，故负荷较高，取q=3.0mm/s②斜板有效系数η取0.8，η=0.6~0.8③斜板水平倾角θ=60°④斜板斜长L=1.2m⑤斜板净板距P=0.05mP一般取50~150mm⑥颗粒沉降速度μ=0.4mm/s=0.0004m/s2.沉淀池面积A=Qq=2000024×60×60×0.003≈77m2式中Q——进水流量，m3/dq——容积负荷，mm/s3.斜板面积Af=Qημ=2000024×3600×0.8×0.0004=723m2需要斜板实际总面积为Af′=Afcosθ=7230.5=1447m24.斜板高度h=l×sinθ=1.2×sin60°=1.0m5.沉淀池长宽设斜板间隔数为N=130个则斜板部分长度为l1=130×0.05÷sin60°=7.5m斜板部分位于沉淀池中间，斜板底部左边距池边距离l2=0.1m，斜板底部右边距池边距离l3=0.8m，则池长L=7.5+0.1+0.8=8.4m池宽B=AL=778.4=9.2m校核：B′=Af′(N+1)×l=9.2m，符合中国矿业大学环境与测绘学院故沉淀池长为8.4m，宽为9.2m，从宽边进水。6.污泥体积计算排泥周期T=1d061232410020000200201010090100110096QCCTVmn污泥斗计算设计4个污泥斗，污泥斗倾斜角度为67°，污泥斗下底面长a=0.4m，上底面长b=2.1m。52.10.4tantan6722222bahm污泥斗总容积:3150.42.1249.29222abVhnLmV=90m3，符合要求。7.沉淀池总高度123450.31.01.01.02.05.3Hhhhhhm式中h1——保护高度（m），一般采用0.3-0.5m，本设计取0.3m；h2——清水区高度（m），一般采用0.5-1.0m，本设计取1.0m；h3——斜管区高度（m）；h4——配水区高度（m），一般取0.5-1.0m，本设计取1.0m；h5——排泥槽高度（m）。8.进出水系统8.1.沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：A=Qv=0.230.18=1.3m2式中v——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15-0.20m/s。本设计取0.18m/s。每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，则孔口数N=A15×8=1.30.012=108个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。8.2.沉淀池出水设计沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.6m/s，则穿孔总面积：A=Qv1=0.230.6=0.38m2设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数：中国矿业大学环境与测绘学院30.383030.001256ANF式中F——每个孔口的面积(m2)设沿池长方向布置8条穿孔集水槽，右边为1条集水渠，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距为：L'=9.2/8=1.1m。每条集水槽长L=8m，每条集水量为：30.230.014/28qms，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：31.21.20.0140.017/qqms槽宽：b=0.90.4q=0.9×0.0170.4=0.9×0.20=0.18m。起点槽中水深H1=0.75b=0.75×0.18=0.14m，终点槽中水深H2=1.25b=1.25×0.18=0.23m为了便于施工，槽中水深统一按H2=0.25m计。集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽的超高取0.15m。则集水槽总高度:20.050.070.150.250.050.070.150.52HHm集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm，每侧孔数为50个，孔间距为15cm。8条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按0.23m3/s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为b=0.90.4Q=0.40.90.230.50m，起端水深0.52m，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取0.05m，即集水槽应高于集水渠起端水面0.05，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：H=0.05+0.5+0.52=1.07m9.沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置于污泥斗底端，沿与水流垂直方向共设4根，双侧排泥至集泥渠。孔眼采用等距布置，穿孔管长8m，首末端集泥比为0.5，查得k=0.72。取孔径d=25mm，孔口面积f=0.00049m²，取孔距s=0.4m，孔眼个数为：811190.4lms孔眼总面积为：0190.000490.0093wm2穿孔管断面积为：w=0wwk=0.00930.72=0.0129m2中国矿业大学环境与测绘学院穿孔管直径为：D=40.0129=0.128m取直径为150mm，孔眼向下，与中垂线成45角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。中国矿业大学环境与测绘学院1000100010002000清水区斜板区布水区污泥区92008400中国矿业大学环境与测绘学院姓名范秋香处理矿井水量20000吨/天斜板沉淀池班级环境工程08-3班学号共1张编号第1张指导老师李燕日期2011/10/2460°45°45°?150570400700530850400210050067°07083254中国矿业大学环境与测绘学院作业2：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=1000m3/d=41.67m3/h=0.0116m3/s=11.6L/s。(3)水质指标进水COD10000mg/L，去除率为80~85%，取去除率为85%，则出水COD为1500mg/L。2.UASB反应器容积及主要工艺尺寸的确定(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VV=QS0/NVV—反应器的有效容积(m3)S0—进水有机物浓度(kgCOD/L)V=1000×10×0.85/8.5=1000m3取有效容积系数为0.8，则实际体积为1250m3(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=0.3m3/（m2·h）反应器表面积A=Q/q1=41.67/0.5=138.9m2反应器高度H=V/A=1250/138.9=8.99m取H=9m采用2座相同的UASB反应器，则每个单池面积A1为：A1=A/2=138.9/2=69.45m2取D=9m则实际横截面积A2=3.14D2/4=63.6m2实际表面水力负荷q1=Q/2A2=41.67/127.2=0.33m3/（m2•h）q1＜1.0m3/（m2•h），符合设计要求。3.UASB进水配水系统设计中国矿业大学环境与测绘学院(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=41.67/2=20.64m3/h(3)设计计算查有关数据，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/n2即nпD2/8=3.14×81/8=32取n=30个则每个进水口负荷a=пD2/4/n=3.14×92/4/30=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1①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：mS67.314.36.10441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：3.14d12/4=S1/2mSd6.214.36.102211②中圈10个孔口设计服务面积：S2=10×2.12=21.2m2折合为服务圆的直径为：mSS36.614.3)2.216.10(4)(421则中间圆环的直径计算如下：中国矿业大学环境与测绘学院3.14(6.362－d22)/4=S2/2则d2=5.2m③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1241.67/21.06m/5.0/4Vh则中间圆环的直径计算如下：3.14(92－d32)/4=S3/2则d3=7.8m布水点距反应器池底120mm；孔口径15cm780052002600图1UASB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45º～60º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；中国矿业大学环境与测绘学院进入沉淀区前，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离器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=3.14D2/4=63.6m2表面水力负荷q=Q/A=41.67/(2×63.6)=0.33m3/(m2.h)1.0m3/(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0.5m取h1=0.5m，h2=0.7m，h3=2.4m依据图8中几何关系，则b1=h3/tanθb1—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，mb1=2.4/tan50°=2.0mb2=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：1241.67/21.06m/5.0/4Vh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）V12m/s，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/S2S2—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，CE0.2m取CE=1.0mCF—上三角形集气罩底宽，取CF=6.0m中国矿业大学环境与测绘学院EH=CEsin50°=1.0sin50°=0.766mEQ=CF+2EH=6.0+2×0.766=7.53mS2=3.14(CF+EQ).CE/2=3.14(6.0+7.53)×1.0/2=21.24m2v2=41.67/2/21.24=0.98m/hv2v12.0m/h,符合要求确定上下集气罩相对位置及尺寸BC=CE/cos50°=1.0/cos50°=1.556mHG=(CF－b2)/2=0.5mEG=EH+HG=1.266mAE=EG/sin40°=1.266/sin40°=1.97mBE=CEtan50°=1.19mAB=AE－BE=0.78mDI=CDsin50°=ABsin50°=0.78sin50°=0.597mh4=AD+DI=BC+DI=2.15mh5=1.0m（3）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