UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Bed) on eräänlainen anaerobinen reaktori, jonka hollantilainen professori Lettinga keksi 1970-luvulla. Se on yksi tällä hetkellä eniten käytetyistä tehokkaista anaerobisista reaktoreista. Sitä käytetään laajalti keski- ja korkeapitoisuuden orgaanisten jätevesien, kuten alkoholin, oluen, teurastamon ja kotitalousjäteveden, käsittelyyn.
Jätevesi tulee tasaisesti reaktoriin pohjasta ja virtaa ylöspäin rakeista tai flokkuloivaa lietettä sisältävän lietepedin läpi. Anaerobisissa olosuhteissa mikro-organismit hajottavat orgaanista ainetta ja tuottavat biokaasua, joka koostuu pääasiassa metaanista ja hiilidioksidista. Kaasukuplat tarttuvat lietehiukkasiin ja muodostavat "kaasu-neste-kiinteän" sekavirtauksen, joka nousee ylös.
Perusperiaatteen yleiskatsaus
UASB-reaktorissa jätevesi johdetaan mahdollisimman tasaisesti reaktorin pohjalle ja jätevesi virtaa ylöspäin rakeista tai flokkuloivaa lietettä sisältävän lietepedin läpi. Anaerobisia reaktioita tapahtuu, kun jätevesi ja lietehiukkaset joutuvat kosketuksiin. Anaerobisissa olosuhteissa syntyvä metaani ja hiilidioksidi aiheuttavat sisäistä kiertoa, joka edistää rakeisen lietteen muodostumista ja säilymistä.
Kaasun tuotanto ja erottelu
Osa lietekerroksessa muodostuneista kaasuista tarttuu lietehiukkasiin ja nousee reaktorin huipulle. Pintaan nouseva liete osuu kolmivaiheisen erottimen kaasuemissiolevyn pohjaan ja saa kiinnittyneet kaasukuplat desorboimaan. Kaasun vapautumisen jälkeen lietehiukkaset laskeutuvat lietepedin pinnalle, kun taas kaasu kerätään kolmivaiheisen erottimen kaasunkeräyskammioon.
Kolmi{0}}vaiheerottimen toiminto
Kolmivaiheinen erotin on UASB-reaktorin tärkein laite, joka on asennettu reaktorin yläosaan ja jakaa reaktorin alempaan reaktioalueeseen ja ylempään sedimentaatiovyöhykkeeseen. Sen päätarkoituksena on erottaa tehokkaasti tuotettu biokaasu lietepedistä. Erityisesti suuressa-kuormituksessa kaasunkeräyskammion alle asetetaan heijastinlevy, joka estää biokaasun karkaamisen kaasunkeräyskammioiden välisten rakojen kautta sedimentaatiokammioon. Ohjauslevyt auttavat myös vähentämään nestemäistä turbulenssia, jonka aiheuttaa korkea kaasuntuotantonopeus reaktorikammiossa.
Lietteen kierto ja reaktio
Kolmivaiheiseen erottimeen kertyneet lietehiutaleet ylittävät jossain määrin kitkavoiman, joka pitää ne kaltevassa seinässä, ja liukuu takaisin reaktioalueelle. Tämä osa lietettä reagoi sisään tulevan orgaanisen aineen kanssa. USAB-järjestelmän periaate on muodostaa hyvät sedimentaatiokykyiset lietehöylyt ja yhdistää se reaktoriin asetettuun lietteen sedimentointijärjestelmään erottamaan kaasut, nesteet ja kiinteät aineet muodostaen ja ylläpitäen hyvät sedimentaatiokykyiset lietettä (rakeista tai flokkuloivaa lietettä), joka on USAB-järjestelmän hyvän toiminnan perusta.
UASB Anaerobisen reaktorin parametritaulukko
|
Parametrit |
Suositeltu alue |
Selitys/vaikutus |
|
Lämpötila |
35-38 astetta; |
Vaikuttaa mikrobien toimintaan |
|
pH-arvo |
6,8–7,8 (ihanteellinen 7,0–7,2) |
Liian alhainen aiheuttaa happamoitumista; liian korkea estää metanogeenisiä bakteereja |
|
Orgaaninen lataussuhde (OLR) |
5–20 kgCOD/(m³·d), 30–50 asti |
Hyvin hajoava jätevesi voi käyttää korkeampaa arvoa |
|
Hydraulinen oleskeluaika (HRT) |
Useista tunteista useisiin päiviin (riippuen veden laadusta) |
Korkean-pitoisuuden omaava jätevesi vaatii pidemmän hormonikorvaushoidon |
|
Upflow Velocity |
0.5–10 m/h |
Säätelee lietteen bulkkia ja sekoitusvaikutusta |
|
Lietteen pitoisuus (VSS) |
10–30 g/L |
Korkea pitoisuus edistää rakeisen lietteen säilymistä |
|
Alkalisuus |
1000-5000 mg/l |
Puskuroi pH:ta ja estää hapon kertymistä |
|
COD-poistonopeus |
70%–90% |
Riippuu sisäänvirtauksen pitoisuudesta ja käyttöolosuhteista |
|
Kaasun tuotannon määrä |
~0,35 m³/kgCOD |
Anaerobinen kaasu sisältää 60–80 % metaania |
UASB-anaerobisten reaktorien sovellusskenaariot
Ruoka- ja juomateollisuus
Alkoholitehtaiden, panimoiden, sitruunahappotehtaiden ja mehunkäsittelylaitosten syntyvän korkean COD-jäteveden osalta UASB voi tehokkaasti poistaa orgaanista ainesta ja ottaa talteen metaanienergiaa.
Lääketeollisuus
Antibioottien, penisilliinien, vitamiinien jne. valmistuksessa syntyvän vaikeasti--hajottavan orgaanisen jäteveden osalta sitä on käytetty menestyksekkäästi suurissa lääkeyritysprojekteissa.
Paperi- ja tärkkelysteollisuus
Jätevedelle, jossa on paljon suspendoituneita kiintoaineita ja orgaaninen kuormitus, sillä on erinomainen iskunkesto ja käsittelyteho.
Karjan ja teurastamon jätevedet
Soveltuu karjan ja siipikarjan jätevesien ja teurastamojen jätevesien käsittelyyn, mikä voi merkittävästi vähentää COD- ja ammoniakkityppipitoisuutta.
Kotitalouksien jäteveden käsittely
Soveltuu erityisen hyvin pieni- ja keskipitoisuuksiin kaupunkien tai maaseudun kotitalousjäteveteen, jolla on selviä etuja energiansäästössä ja lietteen vähentämisessä.
Lääketieteelliset ja kemialliset jätevedet
Käytetään orgaanisia epäpuhtauksia ja joidenkin kemiallisten jätevesien käsittelyyn yhdistettynä myöhempään aerobiseen prosessiin, voidaan saavuttaa standardipäästö.
UASB Anaerobisen reaktorin ominaisuudet
UASB-anaerobisen reaktorin lietepedillä on suuri biomassa, pitoisuus jopa 20-30 g/l. Tilavuuslatausnopeus on suhteellisen korkea. Mesofiilisissä käymisolosuhteissa se on yleensä noin 10 kg CODcr/(m³·d). Jäteveden hydraulinen viipymäaika reaktorissa on lyhyt, mikä voi tehokkaasti poistaa orgaanista ainesta teollisuuden jätevesistä. COD-poistoaste voi olla yli 90 %.
UASB-anaerobinen reaktori ei vaadi sedimentointisäiliötä tai lietteen palautuslaitetta. Täyteainetta ei tarvita, eikä reaktioalueella tarvita mekaanista sekoituslaitetta. Tämä säästää laiteinvestointeja ja käyttöenergian kulutusta. Lisäksi lietteen tuotanto on vähäistä, mikä pienentää lietteenkäsittelyn kustannuksia.
Se sopeutuu suuriin vaihteluihin teollisuusjäteveden laadussa ja määrässä, ja se sietää vahvasti merkittäviä COD-pitoisuuden vaihteluita. Se voi toimia vakaasti tietyssä määrin.
Se voi muuttaa jäteveden orgaanista ainetta biokaasuksi. Biokaasulla on korkea hyötykäyttöarvo ja sitä voidaan käyttää polttoaineena sähköntuotannossa, lämmityksessä jne., jolloin saavutetaan energian kierrätys ja hyötykäyttö.
UASB-anaerobinen reaktori yhdistää biologisen reaktion ja sedimentaatioerottamisen. Yleensä tarvitaan myös sekoituslaite. Biokaasun tuottama ylöspäin suuntautuva virtaus ja ylöspäin suuntautuva virtaus toimivat sekoittimena. Rakenne on yksinkertainen, ja käyttö ja huolto ovat käteviä.
Suositut Tagit: uasb anaerobisen reaktorin käyttöönotto, Kiinan uasb anaerobisen reaktorin käyttöönotto valmistajat, toimittajat, tehdas
