环保设备原理课程设计-3000m3d垃圾渗沥液厌氧处理的uasb反应器设计(编辑修改稿)

环保设备原理课程设计-3000m3d垃圾渗沥液厌氧处理的uasb反应器设计(编辑修改稿)内容摘要：

间歇回流相结合进水等几种方式。 从布水管的形式来分有一管多孔、一管一孔和分枝状等多种形式。 进水系统的设计原则如下：（ 1）进水必须要反应器底部均匀分布，确保各单位面积进水量基本相等，防止短路和表面负荷不均；（ 2）很容易观察进水管的堵塞，当堵塞发现后、必须很容易被清除；（ 3）应尽可能的 (虽然不是必须的 )满足污泥床水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合．防止局部产生酸化现象。 图 22 是一种 连续流的布水方式 图 22 一种连续流的布水方式 池体 池体是 UASB 反应器的重要组成部分，它所采用的几何形状和结构形式对反应器处理效率的高低具有一定的影响作用。 厌氧反应器一股可采用矩形和圆形结构，对于圆形反应器在同样的面积下，其周长比正方形的少 12%,但是圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。 当建立两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用共用壁，对于采用公共壁的矩形反应器，池型 的长宽比对造价也有较大的影响。 为节约占地面积，节省池壁材料，便于布水。 因此，本长沙理工大学课程设计 第 8 页 共 36 页 设计采用矩形结构。 三相分离器 三相分离器又叫气、固、液分离器，由沉淀区、集气室和气封组成，其功能是把沼气、微生物和液体分离。 首先，气体被分离后进入集气室 (罩 )，然后固液混合液在沉淀区进行固液分离，下沉的固体因重力经回流 R 返回反应区。 三相分离器分离效果好坏物直接影响反应器效率高低。 设计三相分离器的原则如下： （ 1） 沉淀区的表面水力负荷 ； （ 3） 三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用 ～ ； （ 4） 沉淀区四壁倾斜角度应在 45176。 ～ 60176。 之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内； （ 6） 沉淀区斜面高度约为 ～ ； （ 7） 进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速 ≤2m/h； （ 8） 总沉淀水深应 ≥； （ 9） 水力停留时间介于 ～ 2h； （ 10） 分离气体的挡板与分离器壁重叠在 20mm 以上； （ 11）分离器相对于出水液面的位置确定反应区 (下部 )和沉淀区 (上部 )的比例，在多数 UASB 反应器中内部沉淀区是总体积的 15%~20%。 对于低浓度污水处理，当水力负荷是限制性设计参数时，在三相分离器缝 隙处保待大的过流面积，使得最大的上升流速在这一过水断面上尽可能地低是十分重要的，原则上只有出水截面的面积 (而不是缝隙面积 )才是决定保待在反应器中最小沉速絮体的关键。 其他设备 保温设备 厌氧消化像其他生物处理工艺一样受温度影响很大，厌氧工艺受温度影响 更加显著。 中温厌氧消化的最优温度范围为 30℃ ~35℃ ，可以计算在 20℃ 和 10℃ 的消化速率大约分别是 30℃ 下最大值的 35%和 12%。 所以，加温和保温 的重要性是不言而喻的。 长沙理工大学课程设计 第 9 页 共 36 页 除臭防臭设备 出于键康、安全和 臭味等原因，要从 UASB 出水和气体中除去 H2S。 欧洲由于实现清洁空气法，目前的 UASB 反应器都加盖。 由于国内目前对于 UASB 反应器的尾气还没有具体要求，除在居民区附近或对生产车间有严重影响的项目进行密封外，其他项目目前很大一部分采用不加盖的 UASB 反应器。 今后随着环保要求的严格，对于 UASB 反应器甚至曝气池的尾气，不但反应器要求加盖同时还会要求除臭处理。 监控设备 为提高厌氧反应器的运行可靠性，必须设置各种类型的计量设备和仪表，如控制进水量、投药量等计量设备和 pH 计、温度测量等自动化 仪表。 自动计量设备和仪表是自动控制的基础。 对 UASB 反应器实行监控的目的主要有两个：一个是了解进出水的情况，以便观测出水是否满足工艺设计情况；另外一个目的是为了控制各工艺的运行，判断工艺运行是否正常。 防腐措施 选择适当的建筑材料对于 UASB 反应器的持久性是非常重要的。 防腐较差的UASB 反应器在使用 35 年后都出现了严重腐蚀，最严重的腐蚀出现在反应器上部气、液交界面。 此处 H2S 可能造成直接化学腐蚀，同时硫化氢被空气氧化为硫酸或硫酸盐，使局部 pH 下降造成间接化学腐蚀。 由于厌氧环境下的氧化 还原电 位为 300mV，而在气水交界面的氧化 还原电位为 100mV，这就在气水交界面构成了微电池，形成电化学腐蚀。 无论普通钢材和一般不锈钢在此处都会被损害。 厌氧反应器应该尽可能的避免采用金属材料，即使昂贵的不锈钢也会受到严重的腐蚀，而油漆或其他涂料仅仅能起到部分保护。 一般反应器池壁最合适的建筑材料是钢筋混凝土结构，即使混凝土也可能受到化学侵蚀。 如果碳酸根和钙离子的浓度积低于碳酸钙的溶解度，钙离子将从混凝土中溶出，造成混凝土结构的剥蚀。 混凝土结构也需要采用在气水交界面上下一米采用环氧树脂防腐。 对一些特殊部件 可采用非腐蚀性材料，如 PVC 用做进出水管道，三相分离器的一部分或浮渣挡板采用玻璃钢或不锈钢。 长沙理工大学课程设计 第 10 页 共 36 页 第三章 工艺流程 工艺流程图 废水格栅 调节池 吹脱塔混凝沉淀池反应器出水 图 31 垃圾渗沥液处理工艺流程图 工艺过程： 原水进入调节池后，先后经过调节池、吹脱塔和混凝沉淀池后尽可能均匀地从反应器底部进入，向上通过厌氧污泥床，与颗粒污泥充分接触，发生厌氧反应，在厌氧状态下产生沼气。 废水的向上流动和产生的大量沼气的上升对反应器内的颗粒污泥起到了良好的自然搅拌作用，引起污泥的内部循环， 使一部分污泥向上运动，在污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层。 在含有颗粒污泥的废水进入分离区后，附着在颗粒污泥上的气泡和自由气泡撞击到分离区中三相分离器气体反射板的底部，与污泥和废水发生分离，被收集在反应器顶部三相分离器的集气室内；释放气泡后的颗粒污泥由于重力作用沉淀到污泥层的表面，返回反映区；经过反应后的沼气由上部的分离器送出，液体则经出水堰流出反应器。 工艺流程说明 格栅 格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作 用，另 外 可减轻后续构筑物的处理负荷。 长沙理工大学课程设计 第 11 页 共 36 页 吹脱塔 利用吹脱技术去除填埋场渗沥液中的氨是一项可行的技术，特别适用于建设有填埋气体发电站的场合 ,其主要优点是占地面积小，氨去除效果好。 氨吹脱一般采用吹脱池和吹脱塔两类设备，但吹脱池占地面积大，而且易造成二次污染，所以氨气的吹脱常采用塔式设备。 调节池 废水其水质水量都会随时变化，且波动较大。 废水水质水量的变化对废水处理设备的功能发挥是不利的。 为解决这一问题，设置了调节池以调节水质和水量。 混凝沉淀池 在混凝剂的作用下 ，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。 混凝澄淀法在水处理中的应用是非常广泛的，它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。 UASB 反应器 UASB 反应器又称上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。 图 32 UASB 反应器基本构造 长沙理工大学课程设计 第 12 页 共 36 页 UASB 的工艺特点 UASB 反应器的基本特征是不用吸附载体，就能形成沉降性能良好的较状污泥，保待反应器内高浓度的微生物，因而可以承受较高 的 COD 负荷（可高达30~50kgCOD/(m3d)以上）， COD 去除率可达 90%以上。 而好氧生物处理中，效果最好的好氧纯生物流化床、深井曝气等工艺 COD 负荷也只有 10kgCOD(m3d)左右， COD 去除率为 70%~80%.与其他厌氧生物反应器相比， UASB 的特点如下： （ 1）构造简单巧妙 （ 2）反应器内可培养出厌氧颗粒污泥 （ 3）实现了污泥泥龄（ SRT）与水力停留时间（ HRT）的分离 （ 4） UASB 反应器对各类废水有很大的适应性 （ 5）能耗低、产泥量少 （ 6）不能去 除废水中的氮和磷 UASB 的优点： （ 1）负荷高，对水温、 pH 值、 COD 浓度的抗冲击负荷能力大，水力负荷能满足要求，反应器对不利条件的抗性增强； （ 2）去除率高，处理效果好，可省去搅拌和回流污泥所需设备能耗； （ 3）能耗低，可去除 60%以上的有机污染物，可大幅度减轻后续好氧处理负荷，简化了工艺，节约了投资和运行费用； （ 4）可回收沼气，不需要加填料载体，提高了容积利用率，避免了堵塞。 UASB的缺点： （ 1）进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在 100mg/l以下； （ 2）污泥床内有短流现象，影响处理能力； （ 3）对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。 长沙理工大学课程设计 第 13 页 共 36 页 第四章 设计计算书 预处理措施 格栅 格栅是由一 组 （或多组 ） 相平行的金属栅条与框架组成。 倾斜安装在进水的渠道， 或进水泵站集水井的进口处， 主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续 水处理工艺 的处理负荷，并起到保护水泵、管 道、仪表等作用。 当拦截的栅渣量大于 ，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。 因此本设计采用机械清渣方式，具体来讲，选用旋转鼓筒式格栅。 本次设计选取中格栅宽度 s=40mm；栅条间隙 b=15mm；栅前水深 h=； 过栅流速 v=；安装倾角 a=45176。 图 41 格 栅的剖面图和俯视图如图 调节池 作用：为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。 设计：水力停留时间设为 6 小时； 尺寸为： 10 10 8( m3) 长沙理工大学课程设计 第 14 页 共 36 页 渗沥液量为： 3000 6 /24 = 750 ( m3) 检验：调节池体积为 10 10 8 = 800 ( m3)故满足要求。 采用浆式机械搅拌设备，达到混合均匀的效果。 氨吹脱 利用吹脱技术去除填埋场渗沥液中的氨是一项可行的技术，特别适用于建设有填埋气体发电站的场合 ,其主要优点是占地面积小，氨去除效果好。 氨吹脱一般采用吹脱池和吹脱塔两类设备，但吹脱池占地面积大，而且易造成二次污染，所以氨气的吹脱常采用塔式设备。 采用空气吹脱法。 填料为塑料制格子填料，填料高度为： ； 布水负荷率： 120m3/(m2d)； 气水比为： 4000； 空气流速： 1300m/min； 当氨氮浓度在 650 mg/L 以上时，氨氮去除率 95%，设计氨氮去除率为 95%。 加药混凝 化学混凝所处理的对象，主要是废水中的细小悬浮颗粒和胶体颗粒，大颗粒的悬浮物由于受重力的作用而下沉，可以用自然沉淀法除去；但是，微小粒径的悬浮物和胶体，能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十小时以上，也不会自然沉降。 混凝药剂的投加分为干投法和湿投法两种，由于干投法对药剂的颗粒度要求较高，投加量难以控制，劳动强度大。 故本次设计采用湿投法，投加的药剂为硫酸铝稀溶液和 PAM(阴离 子型 )。 使渗沥液的 PH 值处于弱酸性条件，即 PH 为~。 机械搅拌混合池采用方形水池，采用机械混合中的桨板式混合，因为它结构简单，加工制造容易。 药剂及投加量 Al2(SO4)3稀溶液，投加量为 ；助凝剂 PAM ，投加量为 1g/L。 沉淀池 长沙理工大学课程设计 第 15 页 共 36 页 混凝沉淀池的设计形式为斜板式； 水力停留时间为 ； 渗沥液量为 3000/（ 24 2） =( m3)； 设计尺寸为：长 宽 高 =643（ m3）； 设计 CODcr去除率为 50%， BOD 去除率为 30%， SS 去除率为 70%。 预处理后数据 CODCr=12020（ 150%） =6000mg/L； BOD5=6000（ 130%） =4200mg/L NH4N=1000（ 195%） =50mg/L； SS=2020（ 170%） =600mg/L 表 41 预处理前后水质参数对照表 水质参数 CODCr（ mg/L） B。