環保設備課程作業作業1：斜板沉淀池設計計算采用異向流斜板沉淀池設計所采用的數據由于斜板沉淀池在絮凝池之后，經過加藥處理，故負荷較高，取q=3.0mm/s斜板有效系數η取0.8，η=0.6~0.8斜板水平傾角θ=60°斜板斜長L=1.2m斜板凈板距P=0.05mP一般取50~150mm顆粒沉降速度μ=0.4mm/s=0.0004m/s沉淀池面積A=式中Q——進水流量，m3/dq——容積負荷，mm/s3.斜板面積A需要斜板實際總面積為A4.斜板高度h=l5.沉淀池長寬設斜板間隔數為N=130個那么斜板局部長度為l斜板局部位于沉淀池中間，斜板底部左邊距池邊距離l2=0.1m，斜板底部右邊距池邊距離l3=0.8m，那么池長L=7.5+0.1+0.8=8.4m池寬B=A校核：B'故沉淀池長為8.4m，寬為9.2m，從寬邊進水。6.污泥體積計算排泥周期T=1d污泥斗計算設計4個污泥斗，污泥斗傾斜角度為67°，污泥斗下底面長a=0.4m，上底面長b=2.1m。污泥斗總容積:>V=90m3，符合要求。7.沉淀池總高度式中h1——保護高度〔m〕，一般采用0.3-0.5m，本設計取0.3m；h2——清水區高度〔m〕，一般采用0.5-1.0m，本設計取1.0m；h3——斜管區高度〔m〕；h4——配水區高度〔m〕，一般取0.5-1.0m，本設計取1.0m；h5——排泥槽高度〔m〕。8.進出水系統8.1.沉淀池進水設計沉淀池進水采用穿孔花墻，孔口總面積：A式中v——孔口速度〔m/s〕，一般取值不大于0.15-0.20m/s。本設計取0.18m/s。每個孔口的尺寸定為15cm×8cm，那么孔口數N=A15×8.2.沉淀池出水設計沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.6m/s，那么穿孔總面積：A設每個孔口的直徑為4cm，那么孔口的個數：式中F——每個孔口的面積(m2)設沿池長方向布置8條穿孔集水槽，右邊為1條集水渠，為施工方便槽底平坡，集水槽中心距為：L'=9.2/8=1.1m。每條集水槽長L=8m，每條集水量為：，考慮池子的超載系數為20%，故槽中流量為：槽寬：=0.9=0.9×0.017=0.9×0.20=0.18 m。起點槽中水深H1=0.75b=0.75×0.18=0.14m，終點槽中水深H2=1.25b=1.25×0.18=0.23m為了便于施工，槽中水深統一按H2=0.25m計。集水方法采用淹沒式自由跌落，淹沒深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽的超高取0.15m。那么集水槽總高度:集水槽雙側開孔，孔徑為DN=25mm，每側孔數為50個，孔間距為15cm。8條集水槽匯水至出水渠，集水渠的流量按0.23m3/s，假定集水渠起端的水流截面為正方形，那么出水渠寬度為=0.9=m，起端水深0.52m，考慮到集水槽水流進入集水渠時應自由跌落高度取0.05m，即集水槽應高于集水渠起端水面0.05，同時考慮到集水槽頂相平，那么集水渠總高度為：=0.05+0.5+0.52=1.07m9.沉淀池排泥系統設計采用穿孔管進行重力排泥，穿孔管橫向布置于污泥斗底端，沿與水流垂直方向共設4根，雙側排泥至集泥渠。孔眼采用等距布置，穿孔管長8m，首末端集泥比為0.5，查得=0.72。取孔徑d=25mm，孔口面積=0.00049m2，取孔距=0.4m，孔眼個數為：孔眼總面積為：m2穿孔管斷面積為：w===0.0129m2穿孔管直徑為：D==0.128m取直徑為150mm，孔眼向下，與中垂線成角，并排排列，采用氣動快開式排泥閥。作業2：UASB反響器的設計計算1．設計參數(1)污泥參數設計溫度T=25℃容積負荷NV=8.5kgCOD/(m3.d)污泥為顆粒狀污泥產率0.1kgMLSS/kgCOD產氣率0.5m3/kgCOD(2)設計水量Q=1000m3/d=41.67m3/h=0.0116m3/s=11.6L/s。(3)水質指標進水COD10000mg/L，去除率為80~85%，取去除率為85%，那么出水COD為1500mg/L。2.UASB反響器容積及主要工藝尺寸確實定(1)UASB反響器容積確實定本設計采用容積負荷法確立其容積VV=QS0/NVV—反響器的有效容積(m3)S0—進水有機物濃度(kgCOD/L)V=1000×10×0.85/8.5=1000m3取有效容積系數為0.8，那么實際體積為1250m3(2)主要構造尺寸確實定UASB反響器采用圓形池子，布水均勻，處理效果好。取水力負荷q1=0.3m3/〔m2·h〕反響器外表積A=Q/q1=41.67/0.5=138.9m2反響器高度H=V/A=1250/138.9=8.99m取H=9m采用2座相同的UASB反響器，那么每個單池面積A1為：A1=A/2=138.9/2=69.45m2取D=9m那么實際橫截面積A2=3.14D2/4=63.6m2實際外表水力負荷q1=Q/2A2=41.67/127.2=0.33m3/〔m2?h〕q1＜1.0m3/〔m2?h〕，符合設計要求。3.UASB進水配水系統設計(1)設計原那么①進水必須要反響器底部均勻分布，確保各單位面積進水量根本相等，防止短路和外表負荷不均；②應滿足污泥床水力攪拌需要，要同時考慮水力攪拌和產生的沼氣攪拌；③易于觀察進水管的堵塞現象，如果發生堵塞易于去除。本設計采用圓形布水器，每個UASB反響器設30個布水點。(2) 設計參數每個池子的流量Q1=41.67/2=20.64m3/h(3)設計計算查有關數據，對顆粒污泥來說，容積負荷大于4m3/(m2.h)時，每個進水口的負荷須大于2m2，那么布水孔個數n必須滿足пD2/4/n>2即n<пD2/8=3.14×81/8=32取n=30個那么每個進水口負荷a=пD2/4/n=3.14×92/4/30=2.12m2可設3個圓環，最里面的圓環設5個孔口，中間設10個，最外圍設15個，其草圖見圖1內圈5個孔口設計效勞面積：S1=5×2.12=10.6m2折合為效勞圓的直徑為：用此直徑用一個虛圓，在該圓內等分虛圓面積處設一實圓環，其上布5個孔口那么圓環的直徑計算如下：3.14d12/4=S1/2②中圈10個孔口設計效勞面積：S2=10×2.12=21.2m2折合為效勞圓的直徑為：那么中間圓環的直徑計算如下：3.14(6.362－d22)/4=S2/2那么d2=5.2m③外圈15個孔口設計效勞面積：S3=15×2.12=31.8m2折合為效勞圓的直徑為那么中間圓環的直徑計算如下：3.14(92－d32)/4=S3/2那么d3=7.8m布水點距反響器池底120mm；孔口徑15cm圖1UASB布水系統示意圖4.三相別離器的設計(1)設計說明UASB的重要構造是指反響器內三相別離器的構造，三相別離器的設計直接影響氣、液、固三相在反響器內的別離效果和反響器的處理效果。對污泥床的正常運行和獲得良好的出水水質起十分重要的作用，根據已有的研究和工程經驗，三相別離器應滿足以下幾點要求：沉淀區的外表水力負荷<1.0m/h；三相別離器集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用0.5～1.0m；沉淀區四壁傾斜角度應在45o～60o之間，使污泥不積聚，盡快落入反響區內；沉淀區斜面高度約為0.5～1.0m；進入沉淀區前，沉淀槽底縫隙的流速≤2m/h；總沉淀水深應≥1.5m；水力停留時間介于1.5～2h；別離氣體的擋板與別離器壁重疊在20mm以上；以上條件如能滿足，那么可到達良好的別離效果。〔2〕設計計算本設計采用無導流板的三相別離器沉淀區的設計沉淀器〔集氣罩〕斜壁傾角θ=50°沉淀區面積：A=3.14D2/4=63.6m2外表水力負荷q=Q/A=41.67/(2×63.6)=0.33m3/(m2.h)<1.0m3/(m2.h)符合要求②回流縫設計h2的取值范圍為0.5~1.0m,h1一般取0.5m取h1=0.5m，h2=0.7m，h3=2.4m依據圖8中幾何關系，那么b1=h3/tanθb1—下三角集氣罩底水平寬度，θ—下三角集氣罩斜面的水平夾角h3—下三角集氣罩的垂直高度，mb1=2.4/tan50°=2.0mb2=b－2b1=9－2×2.0=5.0m下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速v1，可用下式計算：Q1—反響器中廢水流量〔m3/s〕S1—下三角形集氣罩回流縫面積〔m2〕V1<2m/s，符合要求。上下三角形集氣罩之間回流縫流速v2的計算：V2=Q1/S2S2—上三角形集氣罩回流縫面積〔m2〕CE—上三角形集氣罩回流縫的寬度，CE>0.2m取CE=1.0mCF—上三角形集氣罩底寬，取CF=6.0mEH=CEsin50°=1.0sin50°=0.766mEQ=CF+2EH=6.0+2×0.766=7.53mS2=3.14(CF+EQ).CE/2=3.14(6.0+7.53)×1.0/2=21.24m2v2=41.67/2/21.24=0.98m/hv2<v1<2.0m/h,符合要求確定上下集氣罩相對位置及尺寸BC=CE/cos50°=1.0/cos50°=1.556mHG=(CF－b2)/2=0.5mEG=EH+HG=1.266mAE=EG/sin40°=1.266/sin40°=1.97mBE=CEtan50°=1.19mAB=AE－BE=0.78mDI=CDsin50°=ABsin50°=0.78sin50°=0.597mh4=AD+DI=BC+DI=2.15mh5=1.0m〔3〕氣液別離設計由圖5可知，欲到達氣液別離的目的，上、下兩組三角形集氣罩的斜邊必須重疊，重疊的水平距離〔AB的水平投影〕越大，氣體別離效果越好，去除氣泡的直徑越小，對沉淀區固液別離效果的影響越小，所以，重疊量的大小是決定氣液別離效果好壞的關鍵。由反響區上升的水流從下三角形集氣罩回流縫過渡到上三角形集氣罩回流縫再進入沉淀區，其水流狀態比擬復雜。當混合液上升到A點后將沿著AB方向斜面流動，并設流速為va，同時假定A點的氣泡以速度Vb垂直上升，所以氣泡的運動軌跡將沿著va和vb合成速度的方向運動，根據速度合成的平行四邊形法那么，那么有：要使氣泡別離后進入沉淀區的必要條件是：在消化溫度為25℃，沼氣密度=1.12g/L；水的密度=997.0449kg/m3；水的運動粘滯系數v=0.0089×10-4m2/s；取氣泡直徑d=0.01cm根據斯托克斯〔Stokes〕公式可得氣體上升速度vb為vb—氣泡上升速度〔cm/s〕g—重力加速度〔cm/s2〕β—碰撞系數，取0.95μ—廢水的動力粘度系數，g/(cm.s)μ=vβ水流速度校核：，故設計滿足要求。圖5三相別離器設計計算草圖5.出水系統計算采用矩形槽圓周出水，槽寬0.2m，槽深0.3m。6.排泥系統設計每日產泥量為=10000×0.85×0.1×1000×10－3=850kgMLSS/d那么每個UASB每日產泥量為W=850/2=425kgMLSS/d可用200mm的排泥管，每天排泥一次。7.產氣量計算每日產氣量G=10000×0.85×0.5×1000×10－3=4250m3/d=177.1m3/h儲氣柜容積一般按照日產氣量的25%～40%設計，大型的消化系統取高值，小型的取低值，本設計取38%。儲氣柜的壓力一般為2～3KPa，不宜太大。8.加熱系統設進水溫度為15°C，反響器的設計溫度為