水污染控制工程课程设计(5)

ρg——气体密度，kg/m3 μ——液体动力粘度，kg/(m·s) dg——气泡直径，m。 且 μ=γρ1

式中 γ——液体的动力粘滞系数，m2/s

设 水温T=25℃，

气泡直径 dg=2×10-4m， 废水密度 ρl=1.02×103 kg/m3， 气体密度 ρg=1.15 kg/m3， 净水动力粘度 γ=8.9×10-7 m2/s 取 β=0.95 则净水动力粘度为：

μ′=γρl=8.9×10-7×1.02×103=9.078×10-4 kg /(m·s)

因处理对象为废水，μ比净水的μ′大，取其值为净水的2.5倍，则废水动力粘度为：

μ=μ′×2.5=2.27×10-3 kg /(m·s) 气泡在静止水中的上升速度为：

UP?Bg??l??g?dg2?0.95?9.8?31.02?103?1.15?2?10?418?18?2.27?10????2?9.3×10-3 m/s

单池处理水量为：

q=

95.831??6.66×10-3 m3/s 43600设计 回流缝数量 n=1， 宽度 r=0.6m，

下斜板倾角 α=54°，即β=36°

回流缝长度 L=(3.5-0.2-0.3) ×2×π=18.85m 下斜板临界长度：

AO??11?3?3?q/L?N?U?r?6.66?10/18.85?1?9.3?10?0.6???=1.02m ????P????sin?sin36?取小斜板长度L小=1.5AO′=1.6m，其水平L小水平=0.94m，垂直L小垂直=1.29m三相

分离器设计如图1-4所示。

图中D1=1.9m，D2=5.2m，D3=4.6m，α1=53.1°，α2=54.3° 大集气罩的收气面积占总面积的比例为

(7?2.4)2??A3/A??43% 符合要求 27??11沉淀区面积 S??(7?0.6)2???1.92?29.3（m2）

44沉淀区负荷为0.53m/h，符合要求。 回流缝的过水流速为：v?UASB设计结果：D=7.0m

H=15.0m

其中超高H1=0.3m 三相分离器高度H2=5.5m 反应区高H3=7.5m

反应器底污泥区高H4=1.7m 集气罩顶直径D1=1.9m 大斜板长L大=2.83m 倾角α2=54.3° 小斜板长L小=2.0m 倾角α1=53.1°

（3）脱气条件校核

如果水是静止得，则沼气将以Up=0.9～1.0cm/s的流速上升，可以进入气室中。但由于在三相分离器中，水是变相流动，因此沼气气泡不仅获得了水的加速，而且运动发生了方向改变。气泡进入气室，必须保证满足以下公式要求：

Up/v＞L2/L1

式中 Up——气泡垂直上升速度；

v——气泡实际缝隙流速； L2——回流缝垂直长度； L1——小斜板与大斜板重叠长度； 根据三分离器设计结果，得：

95.83/4?2.19（m/h） 符合要求

18.2?0.6UP/v?0.931??2.19?100???3600???15.29

1??L2/L1??0.6?tg53.1???5.2?4.6???tg53.1??2.0

2??可见Up/v＞＞L2/L1，满足脱气条件要求。 3.4.3 布水系统的设计计算

(1)设计说明

为了保证四个UASB反应器运行负荷的均匀，并减少污泥床内出现沟流短路等不利因素，设计良好的配水系统是很必要的，特别是在常温条件下运行或处理低浓度废水时，因有机物浓度低，产气量少，气体搅拌作用较差，此时对配水系统的设计要求高一些。

二次泵房出水，直接向四台UASB反应器供水，布水形式为两两分中。各台UASB反应器进水管上设置调节阀和流量计，以均衡流量。在UASB反应器内部采用适应圆池要求的环行布水器。

反应器布水点数量设置与处理流量、进水浓度、容积负荷等因素有关，本次设计拟每2～4m2设置一个布水点。

（2）设计计算

布水器设置16个布水点，每点负荷面积为

Si?116??4?D2?2.4（m2）

布水器环管一根，支管4根，环管上（即外圈）设12个布水点，支管上设4个布水点，布水点共16个。

按均匀布置原则，环管（外圈）环径5.6m，支管内圈环径为2.5m。 UASB反应器布水器中心管流量为

1qi?95.83?(m3/h)?0.00666(m3/s)

4 中心管流速为0.8m/s，则中心管管径为

d0?4qi?103mm，取d0=103mm。 ?v布水器支管均分流量为0.0017m3/s，支管内流速选为1.2 m/s，则管径计算为

d1=42.02mm，取d1=45 mm。

环管均分流量为12?0.00666?0.005 m3/s，环管流速假定为1.5 m/s，则环管管径16计算为0.065 mm，取环管管径d2=65 mm。

布水孔16个，流速选为1.5 m/s，孔径计算为0.023m，取孔径d3=25 mm。 布水器水头损失计算。尽管布水器为环状，但当运行稳定、不堵塞，且配水均匀条件下，可按枝状管网计算其水头损失。如图1-5所示。 图中q1=0.0017 m3/s q2=0.00125 m3/s q3=0.00083 m3/s q4=0.00042m3/s

相应管段的管径、流量、流速及水头损失如下

DN45 q=1.7L/s，v=1.07m/s，hL=300mm；

DN45 q=1.25L/s，v=0.79m/s，hL=200mm； DN65 q=1.25L/s，v=0.38m/s，hL=7.0mm； DN65 q=0.83L/s，v=0.25m/s，hL=6.6mm； DN65 q=0.42L/s，v=0.13m/s，hL=4.6mm；

合计水头损失为518.2 mm，加上局部损失，总水头损失约为770 mm。 （3）布水器配水压力计算

布水器配水压力H4按下列公式计算。

H4?h1?h2?h3

式中 h1——布水器配水时最大淹没水深，m；

h2——UASB反应器水头损失，m；

h3——布水器布水所需自由水头，m；

其中 h1=9.5mH2O

h2=0.8mH2O

h3=2.5mH2O

则 H4=12.8mH2O 3.4.4 出水渠设计计算

每个UASB反应器沿周边设一条环行出水渠，渠内侧设溢流堰，出水渠保持水平，出水由一个出水口排出。

（1）出水渠设计计算

环行出水渠在运行稳定，溢流堰出水均匀时，可假设为两侧支渠计算。 单个反应器流量6.66L/s，侧支渠流量为3.33 L/s。 根据均匀流计算公式 q?Ki K?WCR

C?116R n式中 q——渠中水流量，m3/s；

i——水力坡度，定为i=0.005； K——流量模段，m3/s； C——谢才系数；

W——过水断面面积，m2； R——水力半径，m；

n——粗糙度系数，钢取n =0.012。 计算得 K?q?3i?3.33?103

m/s0.0?05（0.04）7

假定渠宽b=0.15m,则有

W=0.15h X=2h+0.15

R=W/X=0.15h/(2h+0.15)

式中 h——渠中水深，m；

X——渠湿周，m。

1代入 K?W??R16?R12

n

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