IC e UASB sono le due forme strutturali più comuni nei reattori anaerobici. Oggi parleremo della struttura e dei principi di UASB.

1. Principio del reattore anaerobico UASB

Nel reattore UASB, le acque reflue vengono introdotte nel modo più uniforme possibile nel fondo del reattore e le acque reflue scorrono verso l'alto attraverso un letto di fanghi contenente fanghi granulari o fanghi flocculenti. Le reazioni anaerobiche si verificano durante il contatto tra acque reflue e particelle di fango. Il biogas prodotto in condizioni anaerobiche (principalmente metano e anidride carbonica) provoca la circolazione interna, benefica per la formazione e il mantenimento di fanghi granulari.

Alcuni gas formati nello strato di fango aderiscono alle particelle di fango e salgono verso l'alto del reattore. Il fango che sale in superficie collide con il fondo della piastra di emissione del gas del separatore trifase, causando i fiocchi di fango con bolle attaccate a degas. Dopo il rilascio delle bolle, le particelle di fango si depositeranno sulla superficie del letto fangoso, mentre il gas sarà raccolto nella camera di raccolta del separatore trifase.

Un deflettore (riflettore di gas) è installato sotto lo spazio dell'unità della camera di raccolta del gas per impedire che le bolle di biogas entrino nella zona di sedimentazione, altrimenti causerà turbolenza nella zona di sedimentazione e impedirà la sedimentazione delle particelle. Il liquido contenente alcuni solidi rimanenti e particelle di fango entra nella zona di sedimentazione attraverso lo spazio separatore.

A causa dell'aumento dell'area di flusso vicino alla superficie dell'acqua nella zona di sedimentazione inclinata della parete del separatore trifase, la velocità di flusso verso l'alto diminuisce vicino al punto di scarico. Allo stesso tempo, man mano che la portata diminuisce, i fiocchi di fango possono coagularsi e depositarsi nella zona di sedimentazione. I fiocchi di fango accumulati sul separatore trifase supereranno in una certa misura la loro forza di attrito sulla parete inclinata e scivolano indietro nella zona di reazione, dove questa parte del fango reagirà con la materia organica in entrata.

2. Struttura del reattore UASB

Il reattore USAB comprende un sistema di ingresso e distribuzione, un serbatoio del reattore e un separatore trifase. Se si considera l'intero sistema anaerobico, dovrebbe includere anche sistemi di raccolta e utilizzo del biogas. Tuttavia, a causa dell'incertezza dei percorsi e degli obiettivi di utilizzo del biogas, ci sono anche differenze significative nei suoi sistemi di utilizzo.

L'attrezzatura più importante del reattore USAB è il separatore trifase, che viene installato nella parte superiore del reattore e lo divide in una zona di reazione inferiore e una zona di precipitazione superiore. Lo scopo principale di un separatore trifase è quello di separare efficacemente il biogas generato dal letto fangoso il più possibile al fine di ottenere un effetto di sedimentazione sulle particelle di floc di fango nel flusso in eccesso nel sedimentatore.

Soprattutto in condizioni di carico elevato, l'installazione di una piastra riflettore sotto la camera di raccolta del gas impedisce che il biogas fuoriesca nella camera di sedimentazione attraverso gli spazi tra le camere di raccolta del gas. Inoltre, il deflettore è anche utile per ridurre la turbolenza liquida causata da alta produzione di gas nella camera di reazione.

La progettazione di un separatore trifase dovrebbe essere tale che fintanto che lo strato di fango non si espande al sedimentatore, le particelle di fango o i fanghi flocculenti possano scivolare indietro nella camera di reazione. Va riconosciuto che a volte l'espansione dei fanghi nel serbatoio di sedimentazione non è una cosa negativa. Al contrario, lo strato di fango espanso esistente nel sedimentatore cattura e disperde le particelle/floc di fango, avendo anche un certo effetto di rimozione sul COD disciolto biodegradabile.

D'altra parte, è importante avere una certa quantità di spazio libero per l'espansione dello strato di fango per evitare la perdita di fanghi più pesanti in caso di shock temporanei di carico organico o idraulico. Sia i tassi di carico idraulici che organici (tasso di produzione di gas) possono influenzare l'espansione degli strati di fanghi e dei letti di fanghi.

Il principio del sistema USAB si basa sulla formazione di fanghi con buone prestazioni di sedimentazione, combinati con l'installazione di un sistema di sedimentazione fanghi nel reattore per separare gas, liquidi e solidi, formando e mantenendo fanghi con buone prestazioni di sedimentazione (fanghi granulari o flocculenti), punto fondamentale per il buon funzionamento del sistema USAB.

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