Εισαγωγή αναερόβιου αντιδραστήρα UASB

Το UASB (Up-Αναερόβια Sludge Bed) είναι ένας τύπος αναερόβιου αντιδραστήρα που εφευρέθηκε από τον καθηγητή Lettinga από την Ολλανδία τη δεκαετία του 1970. Είναι ένας από τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους αποδοτικούς αναερόβιους αντιδραστήρες επί του παρόντος. Χρησιμοποιείται ευρέως για την επεξεργασία οργανικών λυμάτων μέσης και υψηλής συγκέντρωσης, όπως αλκοόλ, μπύρα, σφαγείο και οικιακά λύματα.

Τα λύματα εισέρχονται στον αντιδραστήρα ομοιόμορφα από τον πυθμένα και ρέουν προς τα πάνω μέσω της κλίνης λάσπης που περιέχει κοκκώδη ή κροκιδώδη λάσπη. Υπό αναερόβιες συνθήκες, οι μικροοργανισμοί αποσυνθέτουν την οργανική ύλη και παράγουν βιοαέριο που αποτελείται κυρίως από μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα. Οι φυσαλίδες αερίου προσκολλώνται στα σωματίδια της λάσπης και σχηματίζουν μια μικτή ροή "αερίου-υγρού-στερεού" που ανεβαίνει στην κορυφή.

Στον αντιδραστήρα UASB, τα λύματα εισάγονται στον πυθμένα του αντιδραστήρα όσο το δυνατόν πιο ομοιόμορφα και τα λύματα ρέουν προς τα πάνω μέσω της κλίνης λάσπης που περιέχει κοκκώδη ή κροκιδώδη λάσπη. Οι αναερόβιες αντιδράσεις συμβαίνουν όταν τα σωματίδια των λυμάτων και της λάσπης έρχονται σε επαφή. Το μεθάνιο και το διοξείδιο του άνθρακα που παράγονται υπό αναερόβιες συνθήκες προκαλούν εσωτερική κυκλοφορία, η οποία ευνοεί τον σχηματισμό και τη διατήρηση της κοκκώδους λάσπης.

Παραγωγή και Διαχωρισμός Αερίου

Μερικά από τα αέρια που σχηματίζονται στο στρώμα της λάσπης προσκολλώνται στα σωματίδια της λάσπης και ανεβαίνουν στην κορυφή του αντιδραστήρα. Η λάσπη που ανεβαίνει στην επιφάνεια προσκρούει στον πυθμένα της πλάκας εκπομπής αερίων-διαχωριστή τριών φάσεων, προκαλώντας την εκρόφηση των προσαρτημένων φυσαλίδων αερίου. Μετά την απελευθέρωση του αερίου, τα σωματίδια λάσπης θα καθιζάνουν στην επιφάνεια της κλίνης λάσπης, ενώ το αέριο συλλέγεται στον θάλαμο συλλογής αερίων του διαχωριστή τριών- φάσεων.

Η Λειτουργία του Διαχωριστή Τριών-Φάσεων

Ο διαχωριστής τριών φάσεων είναι ο πιο σημαντικός εξοπλισμός στον αντιδραστήρα UASB, εγκατεστημένος στην κορυφή του αντιδραστήρα και χωρίζει τον αντιδραστήρα σε μια κατώτερη ζώνη αντίδρασης και μια ανώτερη ζώνη καθίζησης. Ο κύριος σκοπός του είναι να διαχωρίζει αποτελεσματικά το βιοαέριο που παράγεται από την κλίνη της λάσπης. Ειδικά σε συνθήκες υψηλού-φορτίου, μια πλάκα ανακλαστήρα τοποθετείται κάτω από το θάλαμο συλλογής αερίων για να αποτρέψει τη διαφυγή του βιοαερίου μέσω των κενών μεταξύ των θαλάμων συλλογής αερίων στον θάλαμο καθίζησης. Τα διαφράγματα βοηθούν επίσης στη μείωση του στροβιλισμού του υγρού που προκαλείται από τον υψηλό ρυθμό παραγωγής αερίου στο θάλαμο του αντιδραστήρα.

Κυκλοφορία λάσπης και αντίδραση

Τα κροκίδια λάσπης που συσσωρεύονται στον διαχωριστή τριών- φάσεων θα υπερβούν, σε κάποιο βαθμό, τη δύναμη τριβής που τα κρατά στο κεκλιμένο τοίχωμα και θα γλιστρήσουν πίσω στη ζώνη αντίδρασης. Αυτό το μέρος της λάσπης θα αντιδράσει με την εισερχόμενη οργανική ύλη. Η αρχή του συστήματος USAB είναι να σχηματίζει συσσωματώματα λάσπης καλής απόδοσης καθίζησης και να τα συνδυάζει με το σύστημα καθίζησης λάσπης που είναι τοποθετημένο στον αντιδραστήρα για να διαχωρίσει αέριο, υγρό και στερεό, σχηματίζοντας και διατηρώντας καλή απόδοση καθίζησης ιλύος (κοκκώδης ή κροκιδώδης ιλύς), που είναι το θεμελιώδες σημείο για την καλή λειτουργία του συστήματος USAB.