UASB 的设计计算6.1 UASB 反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）设计容积负荷为)//(0.53d m kgCOD N v =进出水COD 浓度)/(112000L mg C = ，)/(1680L mg C e =（去除率85%） V=3028560.585.02.111500m N E QC v =⨯⨯= 式中Q —设计处理流量d m /3C 0—进出水COD 浓度kgCOD/3mE —去除率N V —容积负荷，)//(0.53d m kgCOD N v = 6.2 UASB 反应器的形状和尺寸工程设计反应器3座，横截面积为矩形。
（1） 反应器有效高为m h 0.6=则 横截面积：)(4760.628562m h V S ＝有效== 单池面积：)(7.15834762m n S S i === （2） 单池从布氺均匀性和经济性考虑，矩形长宽比在2：1以下较合适。
设池长m l 16=，则宽m l S b i 9.9167.158===，设计中取m b 10= 单池截面积：)(16010162'm lb S i =⨯==（3） 设计反应器总高m H 5.7=，其中超高0.5m单池总容积：)(1120)5.05.7(160'3'm H S V i i =-⨯=⨯=单池有效反应容积：)(96061603'm h S V i i =⨯=⨯=有效单个反应器实际尺寸：m m m H b l 5.71016⨯⨯=⨯⨯反应器总池面积：)(48031602'm n S S i =⨯=⨯=反应器总容积：)(336031120'3m n V V i =⨯=⨯=总有效反应容积：332856)(28803960m m n V V i >=⨯=⨯=有效有效符合有机负荷要求。
UASB 反应器体积有效系数：%7.8510033602880=⨯％ 在70%-90%之间符合要求。
（4） 水力停留时间（HRT ）及水力负荷（r V ）h Q V t HRT 08.462415002880=⨯== )]./([13.048024150023h 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。
6.3 三项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 。
本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置13个集气罩，构成6个分离单元，则每池设置6个三项分离器。
三项分离器长度：)(10'm b l == 每个单元宽度：)(7.26166'm l b === 沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即1602m 沉淀区表面负荷率：)./(0.20.1)./(13.016083.202323h m m h m m S Q i -<==h 1b 1 b 2图2.2 三项分离器(2) 回流缝设计设上下三角形集气罩斜面水平夹角α为55°，取m h 3.13=)(91.055tan 3.1tan .31m h b ===α )(88.091.027.2212m b b b =⨯-=-=式中：b —单元三项分离器宽度，m ；1b —下三角形集气罩底的宽度，m ；2b —相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一），m ；3h —下三角形集气罩的垂直高度，m ；下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速:)(8.521088.022'21m l nb a =⨯⨯==)/(39.038.525.6211h m a Q v i =⨯== 式中：1v —下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速，m/h ；1a —下三角形集气罩回流缝总面积，m 2；'l —反应器的宽度，即三项分离器的长度b,m ；n —反应器三项分离器的单元数；为使回流缝水流稳定，固、液分离效果好，污泥回流顺利，一般h m v /21<，上三角集器罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速。
设m CD b 3.03==)(36103.0622232m l nb a =⨯⨯⨯==)/(58.03683.2022h m a Q v i ===式中：2v —上三角集气罩下断语下三角集气罩斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速，m/h ；2a —上三角形集气罩回流缝总面积，m 2；3b —上三角形集气罩回流缝的宽度，m ；假设2a 为控制断面min A ，一般其面积不低于反应器面积的20%，2v 就是m ax v ，同时要满足：h m v v v /0.2)(max 21<<(3) 气、液分离设计由上图2.1知：)(24.055sin 3.055sin m CD CE =︒⨯=︒=)(42.035sin 24.035sin m CE CB =︒=︒= 设0.5AB m =则 240.88(cos55)tan 55(0.5cos55)tan 55 1.04()22b h AB m =︒+︒=⨯︒+︒= 校核气、液分离。
如图2.2所示。
假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是：b a v AD v AB >或ABBC 沿AB 方向水流速度：20.830.72(/)20.241026i a Q v m h CE B N ===⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 式中：B —三项分离器长度，m ；N —每池三项分离器数量； 气泡上升速度：21)(18d g V g b ⨯-⨯=ρρμβ 式中：d —气泡直径，cm ；1ρ—液体密度，g/cm 3；g ρ—沼气密度，g/cm 3；β—碰撞系数，取0.95；μ—废水动力黏滞系数，g/(cm.s)；v —液体的运动黏滞系数，cm 2；设气泡直径cm d 01.0=，设水温30。
C ，31/03.1cm g =ρ，331.1310/g g cm ρ-=⨯ s cm v /010.02=，95.0=β；)./([0104.003.10101.0s cm g =⨯=μ由于废水动力黏滞系数值比净水的大，取0.02)./(s cm g 则：320.95981(1.03 1.1310)0.010.266(/)9.58(/)180.02b V cm s m h -⨯=⨯-⨯⨯==⨯ 0.420.840.5BC AB == 9.5813.310.72b a V V == ABBC V V a b >可以脱去cm d 01.0≥的气泡 （4） 三项分离器与UASB 高度设计三相分离区总高度：5432h h h h h -++=式中：2h —集气罩以上的覆盖水深，取0.5m ；3 1.3 1.59()sin 55sin 55h AF m ===︒︒ 1.460.5cos551.590.50.520.57CDDF AF BD AB m=--=--︒=--= 5sin 550.57sin 550.47()h DF m =︒=⨯︒=则：0.5 1.3 1.040.47 2.37()h m =++-=UASB 总高度H=7.5m ，沉淀区高2.5m ，污泥床高2.0m ，悬浮区高2.5m ，超高0.5m 。
6.4 布水系统的设计计算反应器布水点数量设置预处理流量、进水浓度，容积负荷等因素有关，有资料知，颗粒污泥)./(43d m kgCOD N v >每个布水点服务2-5m 2,出水流速2-5m/s ，配水中心距池底一般为20-25cm 。
6.4.1 配水系统：配水系统形式采用多管多孔配水方式，每个反应器设1根D=100mm 的总水管，16根d=50mm 的支水管。
支管分别位于总水管两侧，同侧每根只管之间的中心距为2.0m ，配水孔径取15mm φ=孔距 2.0m ，每根水管有3个配水孔，每个孔的服务面积22.0 1.67 3.34()m ⨯=孔口向下。
6.4.2 布水孔孔径的计算： 流速236004D Q u i π==2420.830.74(/)3600 3.140.1m s ⨯=⨯⨯ 布水孔31648⨯=个，出水流速为 2.1/u m s =，则孔径为：9.0()d mm ==取15mm 本装置采用连续进料方式，布水口向下，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，为了污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，建议进水点距反应底部200~300mm ，本工程设计采用布水管离UASB 底部200mm 处。
布水管设置在距UASB 反应器底部mm 200处。
6.4.3 验证温度30℃，容积负荷35.0/(.)kgCOD m d ，沼气产率kgCOD m /4.03，满足空塔水流速度h m u /0.1≤，空塔沼气上升速度：h m u g /0.1≤ 空塔水流速度：62.50.13(/) 1.0(/)480Q u m h m h S ===<总满足要求。
空塔气流速度：062.511.20.850.40.50(/) 1.0(/)480g QC u m h m h S ηγ⨯⨯⨯===< 满足要求。
式中 C 0—进水COD 的浓度η—COD 的去除率，80%6.5 排泥系统的设计计算6.5.1 UASB 反应器中污泥总量计算一般UASB 污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为20/VSS L ，则一座UASB 反应器中污泥总量：28562057120(/)57.12(/)ss G V C kg d t d =⨯=⨯==6.5.2 污泥产量厌氧生物处理 污泥产量取0.08/kgMLVSS kgCOD γ=，剩余污泥量的确定与每天去除的有机物量有关，当设有相关的动力学常数时，可根据经验数据确定，一般情况下，可按每去除1kgCOD 产生0.05~0.10kgVSS 计算，本工程取0.08/kgVSS kgCOD γ=。
流量362.5/Q m h =，进水COD 浓度0311200(/)11.2(/)C mg L kg m ==，COD 去除率%85=E ，则（1）UASB 反应器的总产泥量00.0862.52411.20.851142.4(/)x Q C E kgMLVSS d γ∆=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=（2）不同试验规模下MLVSS MLSS 是不同的，因为规模越大，被处理的废水含无机杂质越多，因此取8.0=MLSSMLVSS ，则 1142.4'1428(/)0.8x kgMLSS d ∆== 单池产泥1428476(/)33i x x kgMLSS d ∆∆=== （3）污泥含水率98%，当污泥含水率〉95%时，取)/(10003m kg s =ρ 则污泥产量：3142871.4(/)1000(198%)s W m d ==⨯- 单池排泥量：371.423.8(/)3si W m d == （4） 污泥龄 5712040()'1428c Gd x θ===∆ 6.6 排泥系统的设计在距UASB 反应器底部100cm 和200cm 高处个设置两个排泥口，共4个排泥口。