升流式厌氧污泥床反应器(UASB)计算书
课程设计UASB计算
南京工程学院课程设计说明书南京工程学院课程设计说明书（论文）题目某制药企业废水处理工艺设计课程名称：水污染控制工程院（系、部）：环境工程系专业：环境工程班级：环境091学号：216090116姓名：周发庭起止日期：2012-5-21 ～2012-6-3指导教师：李红艺徐进南京工程学院课程设计说明书目录第1章概论 (1)1.1设计任务及依据 (1)1.2设计要求 (1)第2章水质分析 (2)2.1水质组成 (2)第3章方案选择 (3)3.1选择方案原则 (3)3.2工艺流程图 (4)第4章工艺流程设计说明 (4)4.1工艺流程说明 (4)第5章 UASB工艺设计计算 (6)5.1工艺简介 (6)5.2设计作用 (7)5.3设计参数 (7)5.4设计计算 (8)5.5进水系统设计 (12)5.6出水系统设计 (13)5.7排泥系统设计 (15)5.8产气量计算 (15)5.9上升水流速度和气流速度的计算 (16)5.10总结 (16)参考文献 (17)致谢 (18)南京工程学院课程设计说明书第一章概论一、设计任务及依据1.设计任务本设计方案的编制范围是某生物制药厂废水处理工艺，处理能力2500 m3/d ,内容包括处理工艺的确定、设备选型、各设备对污水去除污染物的计算、UASB工艺设计计算、经济技术分析。
完成绘制处理工艺流程组图、处理工艺组合平面布置及UASB工艺三视图。
2.设计依据（1）《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》（2）《污水综合排放标准GB8978－1996》（3）《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）（4）《课程设计任务书》（5）《课程设计大纲》二、设计要求1.设计原则（1）必须确保污水厂处理后达到排放要求。
（2）污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。
在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。
对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。
（3）污水处理厂设计必须符合经济的要求。
升流式厌氧污泥床反应器(UASB)设计计算书教案资料
三相分离器 设计
沉淀区的水深
停留时间
设集气罩的水平夹角 取保护高度 设下三角集气罩高度 上三角形顶水深 则有下三角形集气罩底的宽度 设单元三相分离器宽 则下部污泥回流缝宽度
回流缝设计
反应器的长 L
取整反应器的长 上升流速 反应器直径
D 取整反应器直径 上升流速长L宽来自B高H
直径
ø
高
H
矩形池 S
圆形池
矩形池 V
m m m/h m m m/h
m m m m m m2 m2 m3 m3
h h
m3/(m2·h) m3/(m2·h)
m h h
° m m m m m m
7.50 8.00 0.12 6.18 6.00 0.13
8.00 4.00 6.50 6.00 6.50 32.00 28.26 192.00 169.56
。
m³/d
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
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设计计算书
UASB设计计算书1.厌氧塔的设计计算 1.1反应器结构尺⼨设计计算（1）反应器的有效容积设计容积负荷为)//(0.53d m kgCOD N v = 进出⽔COD 浓度)/(20000L mg C = ，E=0.70 V=3084000.570.0203000m N E QC v =??= ，取为84003m 式中Q ——设计处理流量d m /3C 0——进出⽔COD 浓度kgCOD/3m E ——去除率 N V ——容积负荷（2）反应器的形状和尺⼨。
⼯程设计反应器3座，横截⾯积为圆形。
1）反应器有效⾼为m h 0.17=则横截⾯积：)(4950.1784002m hV S ＝有效==单池⾯积：)(16534952m n S S i ===2) 单池从布⽔均匀性和经济性考虑，⾼、直径⽐在1.2：1以下较合适。
设直径m D 15=，则⾼182.1*152.1*===m D h ，设计中取m h 18= 单池截⾯积：)(6.1765.714.3)2 (*14.3222'm h D S i =?== 设计反应器总⾼m H 18=，其中超⾼1.0m单池总容积：)(3000)0.10.18(6.176'3'm H S V i i =-?=?= 单个反应器实际尺⼨：m m H D 1815?=?φ反应器总池⾯积：)(8.52936.1762'm n S S i =?=?= 反应器总容积：)(900033000'3m n V V i =?=?=（3）⽔⼒停留时间（HRT ）及⽔⼒负荷（r V ）v Nh Q V t HRT 722430009000=?==)]./([24.036.176********h m m S Q V r =??==根据参考⽂献，对于颗粒污泥，⽔⼒负荷)./(9.01.023h m m V r -=故符合要求。
1.7.2 三相分离器构造设计计算（1）沉淀区设计根据⼀般设计要求，⽔流在沉淀室内表⾯负荷率)./(7.023'h m m q <沉淀室底部进⽔⼝表⾯负荷⼀般⼩于2.0)./(23h m m 。
1 渗滤液沼气计算公式
Q
Qa= Qa=
100
数值 100 70000 10% 0.5 350 14.6
2750 114.6
3、沼气 中各种气 体的含量
编号 1 2 3
名称 甲烷 硫化氢 水分
含量 ≈55% ≤110mg/L ≤4%
50-60%
Nm3/h
单位 m3/d mg/L Nm3/kgCODCr Nm3/d Nm3/h
Nm3/d Nm3/h
备注
推荐值：80% 推荐值0.45-0.50
日均
时均
备注
推荐值：10% 推荐值0.45-0.50
日均 时均
日均 时均
数值 100 60000 80% 0.5 2400
单位 m3/d mg/L
Nm3/kgCODCr Nm3/d
6
2.2 调节 池（当调 节池的臭 气被判定 为沼气 时）
编号 1
2
3
4
5 6
项目 项目规模 进水CODCr UASB对CODCr的去除率 沼气产率 沼气产生量
2.3 沼气 量合计
1
2
沼气产生量
渗滤液系 统沼气计 算书
1、规范 推荐计算 公式（升 流式厌氧 污泥床反 应器污水 处理工程 技术规 范， HJ20132012）
2、计算 书 2.1 UASB 反应器
编号 1
2
3
4
5
项目 项目规模 进水CODCr UASB对CODCr的去除率 沼气产率 沼气产生量
指标 Q= S0= R1= η= Qa=
ABR、UASB、AO系统设计计算书
ABR 、UASB 、A/O 系统设计计算书（1）ABR 厌氧池 主要设计参数：厌氧池设置成2组并联，每组共6口串联。
配套污泥收集池1座，现浇半地下式钢砼结构。
收集厌氧排出的剩余污泥，池内设置污泥泵、泵提升装置及泵自控装置。
构筑物尺寸：红泥塑料厌氧池：1-4口：L 1×B 1×H 1 = 4.5×6.9×6.5m ； 5-6口：L 1×B 1×H 2 = 4.5×6.9×6.0m ， （厌氧池平均水深H 平均=5.8m ）；污泥收集池：L 2×B 2×H 3 = 2.5×1.2×4.2m ，（有效水深H 3有效 = 3.7m ）； 水力停留时间（HRT ）：d Q H B L Q V HRT 4.54008.59.65.4121211≈⨯⨯⨯=⨯⨯==平均总有效； 厌氧池容积负荷：()d m kgCOD V C Q S cr i V ⋅=⨯=•=3/25.1216075.6400总有效S v <1.5kgCOD cr /(m 3·d) 符合设计要求；式中：L 1、B 1、H 1、H 2、L 2、B 2、H 3——分别表示构筑物长度、宽度及深度，m ； Q —— 设计污水数量，400m 3/d ；12 —— 表示12口厌氧池；S v —— 厌氧池容积负荷，kgCOD cr /(m 3·d) ； C i —— 厌氧池进水COD cr ，6.75kg/m 3； V 总有效 —— 厌氧池总有效容积，2160m 3。
构筑物数量：第一级与第二级合建，共1座；厌氧池单口宽度4.5m ，下流区与上流区宽度比取4:1，考虑施工方便，下流区宽度取0.9m ，上流区宽度3.6m 。
厌氧池下流区流速u 下：s mm h m B L Q u /54.0/93.19.09.62242311≈≈⨯⨯==下 厌氧池上流去流速u 上：s mm h m B L Q u /13.0/48.06.39.62242411≈≈⨯⨯==下 当进水COD cr 大于3000mg/L 时，上向流速度宜控制在0.1~0.5m/h ，u 上符合要求。
UASB方法计算
三相分离器设计的主要要点如下（黄晓东等，1997）：
①器壁与水平面的夹角应在45～60°之间。
②气体分离器之间间隙面的面积与反 应器总表面积之比应不小于15%~20％。
③气体分离器的高应在1.5～2 m之间。
本装置采用连续进料方式，布水孔孔口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反应器底部反射散布作用，有利于布水均匀。为了增强污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，设计中布水管离UASB反应器底部200mm。
（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=0.4 m3/ kgCOD，采用厌氧消化污泥接种，空塔水流速度uk≤1.0m/h；空塔沼气上升速度ug≤1.0m/h。
5.5m
三相分离器的长度为B=5.5m，每个单元宽度为5.5/2=2.75m，其中沉淀区长B1=5m（即UASB池形的设计宽度），宽度b=1.75m，集气罩顶宽度a=0.5m，沉淀室底部进水口宽度b1=1m。
沉淀区面积S1=nB1b=8×5×1.75=70m2
沉淀区表面负荷q=Q/S1=65/70=0.93m3/m2h<1.0 m3/m2h（符合要求）。
W=85m3/h×360min/60=510m3。
则均衡池钢砼结构，尺寸L×B×H=10.0m×10.0 m×5．5 m，
2.3.2搅拌装置（杜茂安等，2006）
①搅拌器外缘速度：v=3.0m/s(一般采用1.5~3.0m/s，设计中取3.0m/s）
②搅拌器直径：D。=(2/3)·10=6.67m设计中取6.67m
νM=0.3Q/24nl1B=600/（24×8×0.3×5）=2.08m/h
污水UASB 反硝化 硝化计算书
某市生活垃圾填埋场渗沥液处理站工程计算书(200m3/d)二零一二年三月1 概况1.2 进水流量垃圾渗沥液进水流量为200（m3/d）。
1.3 设计计算进水水质1.4 设计计算出水水质1.5 各工艺单元去除效果2 UASB的设计计算UASB 反应器进水条件1）pH 值宜为6.5～7.8。
2）常温厌氧温度宜为20℃～25℃，中温厌氧温度宜为30℃～35℃，高温厌氧温度宜为50℃～55℃。
3）COD:N:P=200:5:1。
4）UASB 反应器进水中悬浮物的含量宜小于1500mg/L。
5）废水中氨氮浓度应小于800mg/L。
6）废水中硫酸盐浓度应小于1000mg/L、COD/SO42-比值应大于10。
7）废水中COD 浓度宜为2000mg/L～20000mg/L。
8）严格限制重金属、碱土金属、三氯甲烷、氰化物、酚类、硝酸盐和氯气等有毒物质进入厌氧反应器。
2.1 UASB 反应池的有效容积tQ AH NQC V V===有效式中：Q ——设计计算处理量，Q=200m 3/d=8.33 m 3/h ； C 0——进水COD 浓度，mg/L ；N V ——COD 容积负荷，kgCOD/(m 3·d)，取4kg/m 3・d （中温负荷）。
A ——反应器横截面积，m2 H ——反应器有效高度，m t ——水力停留时间，h)(6000.410)800020000(20033m V =⨯-=-有效2.2 UASB 反应池的形状和尺寸升流式厌氧污泥床的池形有矩形、方形和圆形。
圆形反应池具有结构稳定的特点，因此本次设计计算选用圆形池。
圆形反应器具有结构稳定的优点，同时建造费用比具有相同面积的矩形反应器至少要低12%，但圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。
单个或小的反应器可以建成圆形的，高径比应在1～3 之间。
[1][1]《UASB 升流式厌氧污泥床污水处理工程技术规范（编制说明）》 反应池有效横截面积：h=S 有效有效V式中：S 有效——反应池的有效横截面积，m 2；h ——UASB 反应器的高度，一般为4~9m ，取8m 。
上流式厌氧污泥床 (UASB)
应用，厌氧生物处理被认为是效率低、HRT长、受温度等环境条
件的影响大，因此处于一种被遗弃的状态。
厌氧生物处理发展
❖70年代以来，由于能源危机、微生 物学的发展，厌氧生物处理技术成 为关注的热点。
❖荷兰Wageningen农业大学的Gatze Lettinga教授于70年代初开发出来 UASB（Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor ）工艺，标志着高效 厌氧反应器应用的开始。
负荷确定；
▪ 由于在沉淀区的厌氧污泥与水中残余的有机 物尚能产生生化反应，有少量的沼气产生， 对固液分离有一定的干扰。这种情况在处理 高浓度有机废水时有可能更为明显，所以建 议表面负荷：N ＜ 1.0 m3/（m2·h）。
（三）三相分离器设计——沉淀区
设计
❖该形式的三相分离器集气罩顶以上的覆盖
水深可采用h2＝0.5～1.0 m，集气罩斜面的 坡度应采用θ＝55o～60 o，沉淀区斜面的 高度建议采用h4＝0.5～1.0 m。
❖不论何种形式的三相分离器，其沉淀区的 总水深应≥1.5 m，并保证在沉淀区的停留 时间介于1.5～2.0 h。
（三）三相分离器设计——回流缝
设计
❖三相分离器由上、下两组重叠的三角形集气 罩所组成，根据几何关系有：
b1＝h3／tgθ
b1 —下三角形集气罩底的1/2宽度，m； θ—下三角形集气罩斜面的水平夹角，采用55o～60 o； h3—下三角形集器罩的垂直高度，m。
主要内容
1 厌氧生物处理与UASB概述 2 UASB反应器设计 3 UASB工程设计案例
日趋严重的能源危机引发的思考
可再生能源技术：
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一般应达10～20cm或由计算确定
（β*g/18μ）*（ρ1-ρg）*d² β——碰撞系数，可取0.95。g——重力加速度，cm/s² ρ1——液体密度，g/cm²，取1.03g/cm² ρg——沼气密度，g/cm²，取1.2*10¯³g/cm² d——气泡直径，cm μ——废水的动力粘滞系数，g/（cm·s） v——液体的运动粘滞系数，cm²/s，取0.0101
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%～96% 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
长
L
宽
B
高
H
直径
ø
高
H
矩形池 S
圆形池
矩形池 V
圆形池
矩形池 HRT
圆形池
矩形池 圆形池
h 矩形池 圆形池
h1 h3 h2 b1 b b2
矩形池
下部污泥回流缝总面积
a1
圆形池
回流缝设计
矩形池
求得下三角形回流缝的上升流速
v1
圆形池
设上部三角形集气罩回流缝宽度
b3
回流缝总面积
矩形池 a2
圆形池
回流缝总面积校核
m m m m m m
m/h m/h cm g/(cm·s) g/(cm·s) cm/s m/h
0.01cm的气泡。
m³/d
66.22 79.47 0.82 0.68 0.64 61.42 73.71 24.00 22.61 0.88 0.73
0.52 0.91 0.40 1.31 1.80 3.11
计算项目：
系列 原始数据
进水流量 进水水温 进水pH值 进水COD0 进水BOD0 进水SS0 进水碱度 进水TN0 进水TP0 容积负荷率 COD去除率 SS去除率 沼气表观产率 污泥表观产率 VSS/SS
计算参数
升流式厌氧污泥床反应器（UASB
符号 Q T
Nv
出水水质
CODe BODe SSe TNe TPe
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
上升流速宜小于0.8m/h 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
颗粒污泥＜2.0m/h，絮状污泥＜1.0m/h
每天的产量体积
Qa
沼气的产量
锅炉利用沼气柜容积 沼气的产量 水封罐表面积
水封罐尺寸
V
S
直径
ø
高度
H
污泥产量 V泥
红色表示原始数据，根据项目实际情况输入值。 使用说明： 黄色表示设计参数，具有一定取值范围。
绿色代表设计输出值，无需任何修改。
式厌氧污泥床反应器（UASB）设计计算书
单位 m3/d ℃
下三角形集气罩底端到池顶的距离
矩形池
沿下集气罩斜面方向的水流速度
va
圆形池
气泡的直径
dg
气液分离设 计
废水的动力粘滞系数μ=vρ1
μ
取值
气泡在下集气罩边缘的上升速度 vb
单位换算
BC/AB
核算设计结 果
vb/va
矩形池 圆形池
满足vb/va＞BC/AB的要求，可以脱除直径等于或大于0.01cm的气泡。
1.08 0.90 0.01 0.01 0.02 0.27 9.59
2.28 8.91 10.69
1372.80
m3 m2 m m
kgSS/d
274.56 0.16 0.45 1.20
286.00
设计计算书
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
矩形池 a2
圆形池
求得上部回流缝上升流速
矩形池 v2
圆形池
上三角形集气罩底端到下三角形集气罩斜面的垂直距离 CE
上三角形集气罩底端到下三角形集气罩的竖直距离
BC
三相分离器 取上三角形集气罩与下三角形集气罩重叠的斜面长度
AB
位置的确定 上三角形集气罩底端与下三角形集气罩底端的高度
h
上三角形集气罩底端到池顶的距离
15.00 8.00 8.50 12.00 8.50 120.00 113.04 960.00 904.32
17.72 16.70
0.45 0.48 1.00 2.22 2.09
55.00 0.50 0.80 0.50 0.56 2.50 1.38
m2 m2 m/h m/h m m2 m2 m2 m2 m/h m/h
沼气产率为0.45～0.50Nm3/kgCODcr
按照每天气量的20%设计 沼气上升流速取0.1m/s
液面高度取0.5m～0.8m，气体所占高度取0.3m～0.5m
重新核算后的容积
反应分离器 设计
沉淀区的水深
停留时间
设集气罩的水平夹角 取保护高度 设下三角集气罩高度 上三角形顶水深 则有下三角形集气罩底的宽度 设单元三相分离器宽 则下部污泥回流缝宽度
回流缝设计
反应器的长 L
取整反应器的长 上升流速 反应器直径
D 取整反应器直径 上升流速
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L kgCOD/（m3·d） %/% %/% m3/(去除kgCOD) kgVSS/(去除kgCOD)
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
m3 座 m3 m m m2 m
数据值 2600.00 36.00 7.00 2200.00 700.00 400.00 500.00 30.00 10.00 3.00 0.80 0.70 0.30 0.05 0.80
有效容积
反应器数量
单个容积
有效水深
反应器总高 UASB反应器 反应器面积 有效容积及 长、宽、高 尺寸的确定
反应器尺寸（矩形池）
V
n
V'
H
H2 S
设定反应器宽
B
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）
反应器尺寸（圆形池）
矩形池
反应器的外 圆形池 形尺寸 重新核算后的面积
440.00
120.00
1906.67 2
953.33 8.00 8.50
119.17 8.00
m m m/h m m m/h
m m m m m m2 m2 m3 m3
h h
m3/(m2·h) m3/(m2·h)
m h h
° m m m m m m
14.90 15.00 0.45 12.32 12.00 0.45