UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) è un tipo di reattore ampiamente utilizzato per il trattamento delle acque reflue organiche ad alta-concentrazione. Il reattore UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) è stato sviluppato dal professor Lettinga dei Paesi Bassi negli anni '70 ed è ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue organiche ad alta-concentrazione. Il suo nucleo si trova nel separatore trifase-(Gas-Liquid-Solid Separator, GLS), che si trova nella parte superiore del reattore e separa la zona di reazione dalla zona di sedimentazione, svolgendo tre compiti principali: raccolta del gas, sedimentazione e riflusso dei fanghi e chiarificazione dell'acqua. Questo dispositivo non necessita di agitazione meccanica né di pompe di riflusso dei fanghi; si avvale del movimento ascensionale del gas metano da miscelare, caratterizzato da un basso consumo energetico e da una struttura compatta.
Panoramica dei principi fondamentali
Il separatore tri-fase nel reattore UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) è il componente principale e la sua funzione principale è quella di separare in modo efficiente le tre fasi (metano, acque reflue e fanghi anaerobici). Quella che segue è una spiegazione dettagliata del suo principio di funzionamento:
Salita mista liquida
Il liquido misto formato dalle acque reflue e dai microrganismi anaerobici (particelle di fango) scorre verso l'alto dal fondo del reattore, spinto dal gas metano (minuscole bollicine) generato sul fondo.
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Impatto e sterzo
Il liquido miscelato ascendente scorre contro la piastra di guida superiore (cono riflettente) e la direzione del flusso è costretta a cambiare (solitamente da verticale verso l'alto a approssimativamente orizzontale o inclinata).
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Rilascio e risalita delle bolle
Quando la direzione del flusso cambia e la velocità del flusso diminuisce improvvisamente, è più probabile che le bolle di gas metano che trasportano le particelle di fango vengano rilasciate. Le bolle di gas a bassa densità si muovono rapidamente verticalmente verso l'alto, attraversano lo strato liquido, entrano nella camera del gas superiore/cappa di raccolta e vengono infine raccolte e utilizzate.
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Sedimentazione dei fanghi
Le particelle di fango senza il trasporto di bolle di gas sono più dense dell'acqua e affondano naturalmente sotto l'influenza della gravità nella zona di sedimentazione relativamente delicata, ritornando nello strato del letto di fango sul fondo del reattore e continuando a partecipare alla reazione.
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Deflusso di acqua limpida
L'acqua relativamente limpida dopo la separazione del gas e del solido passa attraverso la fessura o il canale di riflusso sulla parte superiore del separatore, trabocca dal deflettore o dallo stramazzo di troppopieno e scorre dolcemente fuori dal reattore e nella successiva unità di trattamento o raggiunge lo scarico standard.
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La struttura centrale del separatore trifase-di solito comprende piastre guida/coni riflettenti, camere a gas/cappe di raccolta, zona di sedimentazione/zona di separazione, fessure/canali di riflusso, deflettori/stramazzi di troppopieno, ecc. Le sue prestazioni determinano direttamente il successo e l'efficienza dell'intero reattore UASB, compreso il mantenimento di un letto di fanghi ad alta-concentrazione, garantendo un efficiente recupero del metano, garantendo la qualità dell'acqua e il mantenimento del funzionamento stabile del sistema.
Tabella dei parametri del separatore trifase UASB-
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Elemento parametro |
Valore/intervallo consigliato |
Spiegazione e funzione |
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Proporzione dello spazio vuoto della camera di raccolta del gas rispetto all'area totale |
15%~20% |
Controlla la portata verso l'alto e impedisce l'ingresso di fanghi nella zona di sedimentazione |
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Distanza tra la piastra riflettente e la copertura dello spazio |
100~200 mm |
Impedisce il cortocircuito-del gas nella camera di sedimentazione e migliora l'effetto di separazione |
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Inclinazione della piastra riflettente |
45 gradi ~ 60 gradi |
Garantisce che i fanghi depositati possano ritornare agevolmente nell'area di reazione e prevenirne l'accumulo |
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Altezza della camera di raccolta del gas |
1,5~2 m(quando l'altezza del reattore è 5 - 7 m) |
Fornisce spazio sufficiente per l'interfaccia gas-liquido, facilitando il rilascio del gas |
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Velocità di rilascio del gas |
1~3 m³/(m²·h) |
Un livello troppo alto può disturbare lo strato di fango e influenzare la sedimentazione |
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Carico superficiale dell'area di sedimentazione |
Inferiore o uguale a 0,7 m/h |
Garantisce buone condizioni di sedimentazione e previene la perdita di fanghi |
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Portata del gap di uscita |
Consigliato Inferiore o uguale a 2 m/h (non superiore a 36 m/h) |
Una portata elevata causerà la rimozione dei fanghi |
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Selezione dei materiali |
Plastica rinforzata con fibra di vetro (FRP), plastica PP, acciaio inossidabile, ecc. |
Resistente alla corrosione, leggero, personalizzabile, comunemente FRP |
Scenari applicativi del separatore trifase-UASB
1. Trattamento delle acque reflue negli impianti di trasformazione alimentare: ad esempio, un impianto di trasformazione alimentare su larga-scala disponeva di un sistema di trattamento delle acque reflue inefficiente e costoso. Dopo aver introdotto il processo UASB e ottimizzato il design del separatore trifase-, l'efficienza del trattamento è stata notevolmente migliorata. Le prestazioni affidabili ed efficienti del separatore trifase-erano indispensabili.
2. Trattamento delle acque reflue organiche ad alta-concentrazione: il reattore UASB presenta vantaggi quali struttura semplice, elevata capacità di carico e ampia adattabilità e può trattare efficacemente sostanze organiche refrattarie in acque reflue organiche ad alta-concentrazione. Ad esempio, nell'industria farmaceutica, chimica e della birra, i separatori trifase UASB vengono utilizzati per trattare le acque reflue contenenti elevate concentrazioni di sostanze organiche, ottenendo un'efficace degradazione della materia organica e il recupero del biogas per l'utilizzo energetico.
3. Recupero energetico del biogas: il separatore tri-fase garantisce il recupero efficiente del biogas. Il biogas generato viene separato dai fanghi e dalle acque reflue in modo rapido ed efficiente e viene raccolto come prerequisito per il processo anaerobico per recuperare energia (per la produzione di energia, produzione di calore).
Caratteristiche del separatore trifase UASB-
Può separare efficacemente gas (metano), liquidi (acqua trattata) e solidi (fanghi), garantendo che il metano non entri nell'area di sedimentazione e non interferisca con la sedimentazione, consentendo al contempo ai fanghi di rifluire rapidamente nell'area di reazione e mantenendo un'elevata concentrazione di fanghi. Alcuni progetti avanzati possono raggiungere un'efficienza di separazione superiore al 95%.
Adotta principalmente un design auto-scorrevole, che fa affidamento sulla gravità e sulla galleggiabilità per completare il processo di separazione, senza la necessità di apparecchiature elettriche aggiuntive, risparmiando energia ed elettricità. Le strutture comuni includono riflettori, zone di sedimentazione inclinate, camere di raccolta del gas, ecc., con un design complessivo compatto e ragionevole.
Attraverso pareti inclinate o piastre di deviazione, i fanghi che perdono l'effetto di trasporto delle bolle di gas vengono sottoposti a flocculazione, sedimentazione e scivolano nell'area di reazione lungo il pendio, prevenendo la perdita di fanghi e garantendo la presenza di biomassa sufficiente nel sistema. Ciò contribuisce ad aumentare il carico volumetrico e la resistenza agli urti.
È ampiamente prodotto utilizzando PP (polipropilene), plastica rinforzata con fibra di vetro o materiali plastici rinforzati, con eccellente resistenza agli acidi e agli alcali e alla corrosione e una durata fino a 10 anni. Alcuni prodotti utilizzano anche acciaio Q355B + struttura a strati anti-corrosione, migliorando ulteriormente resistenza e durata.
È adatto per scenari di trattamento delle acque reflue organiche ad alta-concentrazione nei settori alimentare, farmaceutico, chimico e zootecnico, ecc. e presenta una struttura modulare, facilità di installazione e pulizia e manutenzione semplici.
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