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UASB反应器的工艺设计之三相分离器

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学社教育 发表于 2019-9-9 09:21 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
UASB的池形状有圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3~8m,多用钢筋混凝土建造。当污水有机物浓度比较高时,需要的沉淀区与反应区的容积比值小,反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。
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当污水有机物浓度低时,需要的沉淀面积大,为了保证反应区的一定高度,反应区的面积不能太大时,则可采用反应区的面积小于沉淀区,即污泥床上部面积大于下部的池形。- p# R  L7 |' F# a2tech.cn

8 M* \5 {3 ?+ x- r7 f6 A  q2 |对于低浓度污水,主要用限制表面水力负荷来控制;对于中等浓度和高浓度污水,在极高负荷下,单位横截面上释放的气体体积可能成为一个临界指标。但是直到现在国内外所取得的成果表明,只要负荷率不超过20kgCOD/m3·d,UASB高度尚未见到有大于10m的报道,第三代厌氧反应器除外。
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污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤作用。所以在运行操作过程中,应该尽可能创造污泥能够形成絮凝沉降的水力条件,使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能,不仅对于分离器的工作是具有重要意义,对于整个有机物去除率更加至关重要。
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特别要注意避免气泡进入沉淀区,要使固-液进入沉淀区之前就与气泡很好分离。在气-液表面上形成浮渣能迫使一些气泡进入沉淀区,所以在设计中必须事先就考虑到:! Q1 U, j) Y5 l7 e% ?$ r: R( m2tech.cn

5 {6 Q( Q; S3 Z3 T(1)采用适当的技术措施,尽可能避免浮渣的形成条件,防范浮渣层的形成;
/ Q  v/ e/ b8 f& T(2)必须要有冲散浮渣的设施或装置,在污泥反应区一旦出现浮渣的情况下,能够及时破坏浮渣层的形成,或能够及时排除浮渣。5 q: {& Y8 C' `4 m2 W. h2tech.cn
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如上所述,UASB中污水与污泥的混合是靠上升的水流和发酵过程中产生的气泡来完成的。因此,一般采用多点进水,使进水均匀地分布在床断面上,其中的关键是要均匀——匀速、匀量。/ c6 G1 d2 V- \; F1 Y2 V( O2tech.cn

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1.三相分离器沉淀区的设计
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沉淀区的高度(H1)由直壁高度(h1)和沉淀区底部(或集气罩)斜板高度(h2)组成。
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其中h1一般为1.5~2.0m(与一般生物处理工艺中二沉池的有效沉淀水深基本相同),底部斜板高度(h2)则可用下式计算:! }. g5 k# t+ |% V, S8 R9 c2tech.cn

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式中:H1——沉淀区的总高度,m;
9 ^8 S" l. u- Y3 N& }% e" `: `           h1——沉淀区直壁高度,m;-- K1 [1 X6 f- J; M+ f2tech.cn
           h2——沉淀区斜板高度,m;8 Y/ [* p) x! @$ x' T2tech.cn
d——沉淀区底部(或集气罩)斜板的安装角度,一般为50°~60°,不小于45°;  
3 v2 W1 z0 ?/ h7 y( q3 h' N+ YB——与三相分离器单体相应的UASB的高度,m;
/ q' e% A8 N4 V6 w/ F3 ab——相邻两个集气罩斜板底部的水平距离(即回流缝宽度),m。3 D. c4 i$ t6 i4 n2tech.cn

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2.回流缝的设计
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- S, O  Y7 w8 l1 [相邻两个集气罩底部缝(回流缝)中水流上升速度(v1)及相应的回流缝面积(Ah1)可分别用下式表示:
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环境学社2.jpg
; o% k: N& l1 O, J  ]3 B式中:Q——UASB反应器的进水流量,m3/h;
$ S9 t1 L6 V7 i$ i  i9 _8 v4 q           n——UASB反应器中三相分离器的单体数;
, d8 V- x7 D$ e# f3 R5 t           L——三相分离器长度,m。  
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0 e1 o# I7 Y1 }3 D3 N- X回流缝隙的宽度一般按水流通过缝隙的水流平均流速小于2.0m/s考虑。通过沉淀区中污泥的物料衡算,可得到满足污泥回流速度所需的回流缝隙面积(Ah2),如下式所示:
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环境学社3.jpg . [. l5 y+ z0 h. X; L2tech.cn
式中:Xsi——经回流缝进入沉淀区的污泥质量浓度,mg/L;1 N; ?5 u. t; E5 G8 X2tech.cn
          Xse——沉淀区出水中的污泥质量浓度,mg/L;
3 R- F2 P4 w6 R+ r* a           v2——污泥的回流速度,m/h;
$ {' X* a% x" O# \5 \1 i          ρs——污泥的密度,kg/m3。
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2 E( ^+ {, C) a' O8 Q3 h- |* j由此可知,为使污泥迅速地返回反应区,则所需的回流缝面积(Ah)需同时满足一下条件:
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3.气液分离器的设计

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  N' ~- m/ J8 ]# \3 B3 c3 U. p  p为获得有效地气液分离效果,UASB三相分离器回流缝宽度(b)与气封(b1)的宽度必须有一定的重叠,其重叠的水平距离越大,则气液分离效果越好,也越利于沉淀区的泥水分离及污泥的回流。因而,重叠量的大小是决定三相分离器气液分离效果的重要因素。根据运行经验,其每侧的重叠距离,即(b-b1)/2一般应控制在10~20cm。
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