计算书(3)

重庆工商大学环境工程课程设计 啤酒废水处理工程设计

Si=90/32=2.81㎡

2、配水体统形式：

本次设计使用U形孔管配水，一管多空式。为配水均匀，配水管中心距可采取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㎡。配水飞、管中心距池底一般为20-25㎝。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100㎜，流速约为1.7m/s。反应器中设置4根Ф80㎜的U形管，每两根之间的中心距为1.44m，每根管上有8个配水孔，孔距为1.4m，孔径采用15㎜，每个孔的服务面积1.44×1.4=2.016（㎡），孔口向下并与垂线呈45°。

共设置布水孔32个，出水速u选为2.05m/s.，则孔径：

d=

4Q4?41.7?=0.015

3600nπu3600?32?3.14?2.05本工程中设计布水管离UASB反应器底部200㎜。 3、上升水流速度和气流速度

本次设计中，常温下容积负荷Nv=4.0kgCOD/(m3.d)，沼气产率r=0.35m3/kgCOD。

若采用厌氧消化污泥接种，需满足空塔水流速度Uk≤1.0m/h,空塔沼气上升速度Ug≤1.0m/h。

若采用颗粒污泥接种，水流速度可以提高至1m/h≤Uk≤4.0m/h。 这里按消化污泥接种计算，则 空塔水流速度

Uk=Q/S=41.7/90m/h=0.46m/h<1.0m/h,符合要求。 空塔气流速度

Ug=Q×C0×η×r/S=41.7×2.2×0.82×0.35/90m/h=0.29m/h<1.0m/h,符合要求。 η为COD去除率，取82%。

（三）三相分离器的设计

1、沉淀区设计

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设表面负荷率q<1.0m3/(㎡.h)，停留时间t=1.5-2.0h，有效水深0.5-2.0m，出水堰负荷a<5.4m3/(㎡.h)。

沉淀区面积

A=BL=7×13=91㎡。

表面水力负荷

q=Q/A=41.7/91=0.458<1.0m3/(㎡.h)

2、气封与集气罩

图3.1 三相分离器设计草图

①、沉淀区设计

根据一般设计要求，水流在沉淀室内的表面负荷q＇<0.7m3/(m2.h)，沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0m3/(m2.h)。

本工程设计中，与短边平行，沿长边布置2个集气罩，构成2个分离单元，则设置2个三相分离器。图3.1是单元三相分离器设计草图。

三相分离器长度B=7m，每个单元宽度b=L/2=13/2=6.5(m)。

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沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即91㎡。 沉淀区的表面负荷率：

q＇=Q/S=41.7/91=0.46m3/(m2.h)<0.7m3/(m2.h)

②、回流缝设计

如图3.1所示，设集气罩斜壁倾角α为50°。 h2取值范围一般在0.5-1.0m，h1一般取0.5m。 取 h1=0.5m h2=0.5m h3=2.4m

b1?h32.4??2.0(m) tanαtan50?b2?b?2b1=6.5-2×2.0=2.5(m)

式中 b1——下三角形集气罩底的宽度，m； h3——下三角形集气罩的垂直高度，m；

b2——相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一），m； b——单元三相分离器的宽度，m。

下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速：

a1?nb2l=2×2.5×7㎡=35㎡ v1?Q=41.7/35m/h=1.2m/h a1式中 v1——下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速，m/h； a1——下三角形集气罩回流缝的总面积，㎡； l——反应器的宽度，即三相分离器的长度B，m；

n——反应器的三相分离器的单元数。

为使回流缝水流稳定，固液分离效果良好，污泥能顺利回流，一般v1<2m/h。 上三角集气罩下端与下三角之间水平距离的回流缝的流速： 设b3=CF=0.8(m)

a2=2nb3l=2×2×0.8×7㎡=22.4㎡

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v2=

Q=41.7/22.4m/h=1.86m/h a2式中 v2——上三角集气罩下端与下三角集气罩斜面之间水平距离的回流缝中 水流的流速，m/h； a2——上三角集气罩回流缝的总面积，㎡； b3——上三角集气罩回流缝的宽度，m。

假定a2为控制断面Amin，一般其面积不低于反应器面积的20%，v2就是vmax。同时满足：v1

③、气液分离设计 由图3.1可知：

CE=CFsin50°=0.8×sin50°=0.61(m) CB=CE/sin40°=0.61/sin40°=0.95(m) EH=CEsin50°=0.61×sin50°=0.47(m)

取CM=4.5m

HG=(CM－b2)/2=(4.5-2.5)/2=0.25(m) EG=EH+HG=0.47+0.25=0.73(m) AE=EG/sin40=0.73/sin40= 1.14(m) BE=CE ×tan50°=0.61×tan50°=0.73(m) AB=AE－BE=1.14-0.73=0.41(m) DI=CD×sin50=AB ×sin50=0.41× sin50=0.31m h4=AD+DI=BC+DI=0.95+0.31=1.26(m) h5=1.0m

校对气液分离。如图3.1所示，假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是：

沿AB方向水流速度：va?vbADBC?或。 vaABABQ41.7??2.44(m/h)

CE?B?2?N0.61?7?2?2式中 B——三相分离器长度；

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N——三相分离器数量。 气泡上升速度：vb?βg?（?1??g)?d2,????1 18μ式中 d——气泡直径，cm； ?1——液体密度，g/cm3； ?g——沼气密度，g/cm3； β——碰撞系数，取0.95；

μ——废水的动力黏滞系数，g/(cm.s)； ν——液体的运动黏滞系数，cm2/s。

设气泡直径d=0.01cm，常温20°下清水运动黏滞系数γ=1.01×10?2cm2/s，

?1=1.03g/cm3，?g=1.2×10?3g/cm3，β=0.95，则

清水动力粘度 μ＇﹦γ?1=1.01×10?2×1.03=1.04×10?2g/(cm.s)，由于废水动力黏滞系数值比净水大，取0.02g/(cm.s)。

vb?0.95?981?(1.03?1.2?10?3)?0.012=9.58(m/h)

18?0.02vv9.58BCBC0.95?11.01；则b???2.3；b?，可脱去d≥0.01cm的气

va0.87vaABAB0.41泡。

④、三相分离器与UASB高度设计

三相分离区的高度h=h2+h4+h5=0.5+1.26+1.0=2.76(m)

UASB总高H=6.5m,其中沉淀区高2.0m，污泥床高2.0m，悬浮区高2.5m。

（四）排泥系统的设计计算

1、UASB反应器中污泥总量的计算

本设计中，反应器最高液面为6.5m，其中沉淀区h1高2.0m，污泥浓度为

?1=0.5gSS/L；悬浮区h2高2.5m，污泥浓度?2=2.0gSS/L；污泥床h3高2.0m，污泥浓度?3=15.0gSS/L。则反应器内污泥总量

M?Sh1?1?Sh2?2?Sh3?3=91×(2.0×0.5+2.5×2.0+2.0×15.0)=3276(kgSS)

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