UASB布水器的改进设计

针对圆柱形UASB底部环状管网布水器的多短管和弯管构造易造成布水不均问题,按照布水器设计要求,依据环状、枝状管网计算原理,考虑布水器设计中不可忽视的局部阻力,结合实例对布水器管网进行了水力计算。指出原结构尺寸结构上存在的不足,并用枝状管网代替环状管网。结果表明改进方案具有一定的合理性,可为水处理工程提供一定的设计依据。

高新技术

2010NO.7

ChinaNew中国新技术新产品

UASB布水器的改进设计

白杨青

郭亚兵

胡蓓蓓

（太原科技大学，山西太原030024）

摘

要：针对圆柱形UASB底部环状管网布水器的多短管和弯管构造易造成布水不均问题，按照布水器设计要求，依据环状、枝状管

指出原结构尺寸结构上存在的不足，网计算原理，考虑布水器设计中不可忽视的局部阻力，结合实例对布水器管网进行了水力计算。

并用枝状管网代替环状管网。结果表明改进方案具有一定的合理性，可为水处理工程提供一定的设计依据。关键词：布水器；局部阻力；枝状管网；改进设计厌氧反应器UASB具有容积负荷高、处理投资少、占地面积小、启动快、运行稳定容量大、

等优点，被广泛应用于高浓度有机废水处理[1]。

UASB反应器包括以下几个部分：进水和

反应器的池体、三相分离器和沼气收配水系统、

集及再利用系统。其中，布水器布水的均匀性对UASB处理能力至关重要，布水均匀可以避免反应器内部出现死区，充分利用池体空间[2]。另外，良好的设计形式可以有效地降低布水器孔口的堵塞，提高布水质量，稳定UASB处理效率。

1环状管网布水器简介

它在平面上成对称分布，由彼此相交600的6根布水干管与外、中和内环管组成。污水沿UASB底部管道进入中心配水罐，经干管到环管，再从环管上的孔口流出。该种布水器由于对称布置，而且各干管、环管均为等直径管道，出水孔口大小也相同，在不考虑水头损失的情况下，理论上可以达到均匀配水的目的[3]。由图一可看出，此布水器中管网的两个特点：一是多由弯管组成，二是多为短管，局部水头损失对各出水孔口流量和压力的有影响，设计计算中应给予考虑和改进。本方案从减少弯管个数和尽量避免短管入手，对环状管网布水器进行了改进，即将环状管网简化为枝状管网。由于是对称结

具体见图构，因而只取其简图的1/6进行分析，

2和图3。

pDÁ

）（1AÂ=4n

单孔孔口出流速度：

4Qv=（2）

npd

图1环状管网布水器简图

2反应器布水器的设计要点设计时需满足的原则[4]：

2.1确保单位面积的进水量基本相同，以防止短路等现象发生；

2.2对于城市污水，单孔孔口服务面积为1～2m2/孔为佳；

2.3出水流速应在1.5m/s～2.0m/s之间。并尽可能避免在一个管上有过多的孔口；

2.4无论采用那一种布水方式，应尽可能少地采用弯头等非直管；

2.5出水孔径10～15mm。3布水器的水力计算

3.1单孔服务面积和出流速度

根据布水均匀性要求，布水器单位面积上的出水量应相等。一般情况下只要每个孔口的服务面积相等且出水点位于其服务面积的形心处，保证每个孔口的出水量相等，就能满足均匀性的要求。

单孔孔口服务面积：

Q-设计流式中：

图2环状管网1/6简图图3枝状管网1/6简图图4树状管网形心点位置示意图

D-UASB直径；量；

n-孔口数量；d-孔口表2改进后方案设计值直径。

3.2形心点位置的确定

图4，单管的服务区由图3，

各域是一个开口为600的扇形。

个管段形心的位置可由平面薄

片形心坐标计算公式得到，具体如下：

另外，华中正大设计的孔口直径为13mm，11

sinqdrdqx=0,y=yds=rÁ

本设计中孔口直径为10mm。AÂAÂÁÁ）（3

5结论

4布水器的改进设计

华中正大有限公司UASB设备布水器采用

现对华中正大有限公司废水处理工程中

的环状管网，多由弯管和短管组成，易产生较大

UASB反应器的布水器进行改进并通过计算确

的局部水头损失因而在设计时应给予考虑。从

UASB反应器为圆柱形，直径为定其合理尺寸。

表中数据看出，直管代替了弯管，节约了管道长

8m，设计处理量为300m/d。底部采用环状管网

度，因而也减小了出水孔间的沿程水头损失，使

），中心进口前水头为9.0m，UASB布水器（见图1

各个孔口压力基本一致，流量和流速相对均匀。

反应器中的水位是8.8m。

枝状管网代替环状管网后，减少了弯头等非直

改进方案采用六根配水管，每根管上分布

管，有效降低了局部水头损失，避免了弯管特别

考虑对称性，仍取1/6作简图示意（见图四个孔。

是四通处由于流速降低而产生的固体沉淀。构

3、图4）。需确定出水孔位置及孔径的大小。

造简单，降低成本及安装难度，便于维护和管

为了避免堵塞，孔口直径不应小于10mm，

理。文章的不足之处是只对UASB的布水器进

因此本方案取d=10mm；单孔孔口服务面积

行了改进，而UASB内部流态的好坏不仅与入

A1≈2.09m2，A1在1.5~3m2之间，符合要求；单孔

口流速分布有关，还与其结构尺寸，特别是三相

孔口出流速度v≈1.86m/s，介于1.5~2.0m/s之

分离器有关，另外进水方式也有很大影响。在工

间，也满足条件。

程设计中应该将这几个方面综合起来进行考

形心点位置的确定（见图3、图4）。其中，图

虑，实现布水器，三项分离器等构件的最佳组合

3中字母a、b、c、d表示的是出水孔，图4中R1、

方案，达到总体效果最佳。

R2、R3和R4分别表示横管上四个孔口a、b、c和

参考文献

d距底面中心的距离。

[1]崔玲,牛凤奇.UASB在废水处理中的应用及其

依照平面薄片形心计算公式得：

影响因素[J].广西轻工业.2007,4(4):80~81

R1≈1.28m，R2≈2.34m,R3≈3.0m,R4≈3.6m。

[2]陈春光,郑爽英.升流式厌氧污泥床反应器结

由上述计算可知,布水器的尺寸布置和孔

构优化模型及其应用[J].西南交通大学学报,

口面积与现有工程(华中正大有限公司废水处理

2000，35(1):14~17

工程)中采用的布水器有所不同，二者比较如表

[3]叶群峰,杨玲霞.环状管网布水器的水力设计

1和表2所示。

[J].郑州大学学报(工学版),2002.6,23(2):92~95

表1华中正大有限公司设计值

[4]王凯军.UASB工艺系统设计方法探讨[J].中国

沼气,2002,20(2):18~23作者简介：白杨青，男，汉族，山西阳泉人，

硕士，主要研究方向为流体力学。

中国新技术新产品-13-

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cue1.html