水污染控制工程课程设计(6)

1即 K?W??R23

n1?0.15h?则有 0.047?0.15h????

0.012?0.15?2h?解方程得：h=0.042(m)

可见渠宽b=0.15(m)，水深h=0.042(m) 则渠中水流流速约为

q3.33?10?3v???0.53(m/s)＞0.40m/s W0.15?0.04223符合明渠均匀流要求。 （2）溢流堰设计计算

每个UASB反应器处理水量6.66 L/s，溢流负荷为1～2 L/(m·s)。 设计溢流负荷取f=1.0 L/(m·s)，则堰上水面总长为

L?q6.66??6.66m f1设计90°三角堰，堰高H=40mm，堰口宽B=80mm，堰上水头h=20mm，则堰口水面宽b=40mm。

三角堰数量n?L6.66??166.5(个)设计取n=160(个) b40?10?3出水渠总长为3.14(7-0.3)=21.05(m)

设计堰板长(80+130)×10=210(mm)，共10块，每块堰10个80mm堰口，10个间隙。

堰上水头校核：

6.66?10?3?6.66?10?5(m3/s) 每个堰出流率为q?100按90°三角堰计算公式q?1.43h52 则堰上水头为

h?(q/1.43)0.4?(6.66?10?5)0.4?0.019(m) 1.433.4.5 UASB排水管设计计算

单个UASB反应器排水量6.66 L/s，选用DN125钢管排水，v约为0.54 m/s,充满

度为0.5，设计坡度0.01。

四台UASB反应器排水量26.64 L/s，选用DN200钢管排水，v约为0.85 m/s,充满度(设计值)为0.6，设计坡度0.006。

UASB反应器溢流出水渠由短立管排入DN125排水支管，再汇入设于UASB走道下的DN200排水总管。 3.4.6 排泥管的设计计算

（1）产泥量的计算 r=0.15kg干泥/(kgCOD·d) 设计流量 Q=95.83m3/h 进水COD浓度 S0=9500mg/L CODCr去除率 E=98.9% 则UASB反应器总产泥量为

?X?rQSr?RQS0E?0.15?2300?6?0.88?1821.6[kg/d]

每池产泥

?Xi??X/4?455.4kg/d

设污泥含水量为98%，因含水率P＞95%，取ρ=1000kg/m3，则污泥产量为

QS?1821.61??91.08(m3/d) 1000(1?98%)每池排泥量

Qsi?91.08/4?22.77(m3/d) （2）排泥系统设计

因处理站设置调节沉淀池，故进入UASB中砂的量较少，UASB产生的外排污泥主要是有机污泥，故UASB只设底部排泥管，排空时由污泥泵从排泥管强排。

UASB每天排泥一次，各池污泥同时排入集泥井，再由污泥泵抽入污泥浓缩池中。各池排泥管选钢管，DN150，四池合用排泥管选用钢管DN200，该管按每天一次排泥时间1.0h计，q为26.62 L/s，设计充满度0.6，v为0.90 m/s。 3.4.7 沼气管路系统设计计算

（1）产气量计算 设计流量 Q=95.83m3/h 进水 CODCr =9500mg/L COD去除率 E=88% 产气率 E=0.4 m3气/kgCOD 则总产量为

G?eQSr?eQS0E?95.83?8.36?0.88?0.4?282(m3/h) 每个USAB反应器产气量

Gi?G/4?70.5(m3/h) （2）沼气集气系统布置

由于有机负荷较高，产气量大，每两台反应器设置一个水封罐，水封罐出来的沼气分别进入气水分离器，气水分离器设置一套两级，共两个，从分离器出来去沼气贮柜。

集气室沼气出气管最小直径为DN100，且尽量设置不短于300mm的立管出气，若采用横管出气，其长度不宜小于150mm。每个集气室设置独立出气管至水封罐。

（3）沼气管道计算 ①产气量计算

每池产气量为70.5 m3/h，

则大集气罩的出气量为 Gi1?Gi?43%?30.32(m3/h) 小集气罩的出气量为Gi2?Gi?57%?40.18(m3/h)

该沼气容重为r=1.2kg/m3，换算为计算容重r′=0.6 kg/m3的出气量分别为

Gi?1?Gi1?rr??30.32?2?42.88(m3/h) Gi?2?Gi2?2?56.82(m3/h) ②沼气管道压力损失计算 沼气出气管的流速分别为

v1??Gi?1d2?42.88?4?1.52(m/s)

4?0.1?36002v2?Gi?2??56.82?4?2.01(m/s)

4?0.12?3600v1及v2远小于5m/s，符合规范对流速的要求。

沼气收集管道压力一般较低，约为200～300mmH2O，其管道内气体压力损失可按下式计算。hi?G2rL/K2D5 式中 L——管道长度，m；

G——气体容重为0.6 kg/m3时的流量，m3/h； r——气体容重，kg/m3； K——摩擦系数； D——管径，cm。

计算公式中K2d5查《给水排水设计册》得K2d5=35000。

对大集气罩出气管，DN100，G‘1=47.88 m3/h，L=15m，v=0.70 m/s，则计算出hi=0.24mmH2O，局部损失为hj=22%×hi=0.0528 mmH2O，总压力损失为

h?hi?hj?0.293(mmH2O)

对小集气罩出气管，DN100，G’2=56.82 m3/h，L=10m，v=0.93m/s，则计算出hi=0.22 mmH2O，局部损失为hj=34%×hi=0.0748mmH2O，总压力损失为

h?hi?hj?0.295(mmH2O)

可见沼气管道压力损失均很小。因此，对于沼气贮柜之前的低压沼气管道，可以认为管路压力损失为0，这种水封罐的水封取与集气槽里面的压力减去沼气柜的压力的值即可，这样计算偏于安全。

（4）水封罐的设计计算

水封罐一般设于消化反应器和沼气柜或压缩机房之间，起到调整和稳定压力，兼作隔绝和排除冷凝水之用。

UASB反应中大集气罩中出气气体压力为p1=1.0mH2O(1mH2O=9800Pa)，小集气罩中出气气体压力为p2=2.5mH2O(1mH2O=9800Pa)，则两者气压差为

?P?P2?P1?1.5(mH2O)

故水封罐中该两收气管的水封深度差为1.5mH2O。

沼气柜压力p≤400 mmH2O,取为0.4 mH2O，则在忽略沼气管路压力损失时（这

种计算所得结果最为安全），水封罐所需最大水封为

H0?p2?p?2.5?0.4?2.1(mH2O) 取水封罐总高度H=2.5m

水封罐直径1800mm，设进气管DN100钢四根，出气管DN150钢一根，进水管DN52钢一根，放空管DN50钢一根，并设液面计。

（5）气水分离器

气水分离器起到对沼气干燥作用，选用Ф500mm×H1800mm，钢制气水分离器两个，串联使用。气水分离器中预装钢丝填料，在各级气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计、压力表及温度计。

（6）沼气柜容积确定

由上述计算可知该处理站日产沼气227.42?24=5459m3,则沼气柜容积应为平均时产气量的3h体积来确定，

?5459?3即 3????682.3(m)

?24?设计选用700 m3钢板水槽内导轨湿式贮气柜（C-1416A）。 3.4.8 UASB的其他设计 （1）取样管设计

为掌握UASB运行情况，在每个UASB上设置取样管。在距反应器底1.1～1.2m位置，污泥床内分别设置取样4根，各管相距1.0m左右，取样管选用DN50钢管，取样口设于距地坪1.0m处，配球阀取样。

（2）UASB的排空 由UASB池底排泥临时接上排泥泵强制排空。 （3）检修 ①人孔

为便于检修，各UASB反应器在距地坪1.0m处设Ф800mm人孔一个。 ②通风

为防止部分容重过大的沼气在UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，因此在UASB反应器一侧预埋压缩空气管（由鼓风机房引来）。 ③采光

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