Einführung in den anaeroben Reaktor der UASB

UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Bed) ist eine Art anaerober Reaktor, der in den 1970er Jahren von Professor Lettinga aus den Niederlanden erfunden wurde. Es handelt sich derzeit um einen der am weitesten verbreiteten effizienten Anaerobreaktoren. Es wird häufig zur Behandlung von organischem Abwasser mittlerer und hoher Konzentration wie Alkohol, Bier, Schlachthof- und Haushaltsabwässern eingesetzt.

Das Abwasser tritt gleichmäßig von unten in den Reaktor ein und fließt nach oben durch das Schlammbett, das körnigen oder flockigen Schlamm enthält. Unter anaeroben Bedingungen zersetzen Mikroorganismen organisches Material und produzieren Biogas, das hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid besteht. Die Gasblasen haften an den Schlammpartikeln und bilden einen „gas{2}}flüssigen-festen“ Mischstrom, der nach oben steigt.

Im UASB-Reaktor wird das Abwasser möglichst gleichmäßig in den Reaktorboden eingeleitet und fließt nach oben durch das Schlammbett, das körnigen oder flockigen Schlamm enthält. Beim Kontakt von Abwasser und Schlammpartikeln kommt es zu anaeroben Reaktionen. Das unter anaeroben Bedingungen entstehende Methan und Kohlendioxid bewirken eine interne Zirkulation, die die Bildung und Erhaltung von körnigem Schlamm begünstigt.

Gaserzeugung und -trennung

Ein Teil der in der Schlammschicht gebildeten Gase bleibt an den Schlammpartikeln haften und steigt an die Oberseite des Reaktors. Der an die Oberfläche aufsteigende Schlamm trifft auf den Boden der Gasemissionsplatte des Dreiphasen-Separators und führt zur Desorption der anhaftenden Gasblasen. Nach der Gasfreisetzung setzen sich die Schlammpartikel auf der Oberfläche des Schlammbetts ab, während das Gas in der Gassammelkammer des Dreiphasenabscheiders gesammelt wird.

Die Funktion des Drei-Phasentrenners

Der Dreiphasenabscheider ist die wichtigste Ausrüstung im UASB-Reaktor. Er ist oben im Reaktor installiert und unterteilt den Reaktor in eine untere Reaktionszone und eine obere Sedimentationszone. Sein Hauptzweck besteht darin, das erzeugte Biogas effektiv vom Schlammbett zu trennen. Insbesondere bei hoher Belastung wird unterhalb der Gassammelkammer eine Reflektorplatte angebracht, um zu verhindern, dass das Biogas durch die Lücken zwischen den Gassammelkammern in die Sedimentationskammer entweicht. Die Leitbleche tragen auch dazu bei, die Flüssigkeitsturbulenzen zu reduzieren, die durch die hohe Gasproduktionsrate in der Reaktorkammer verursacht werden.

Schlammzirkulation und -reaktion

Die am Dreiphasenabscheider angesammelten Schlammflocken überschreiten bis zu einem gewissen Grad die Reibungskraft, die sie an der schrägen Wand hält, und rutschen zurück in die Reaktionszone. Dieser Teil des Schlamms reagiert mit der einströmenden organischen Substanz. Das Prinzip des USAB-Systems besteht darin, Schlammflocken mit guter Sedimentationsleistung zu bilden und diese mit dem im Reaktor installierten Schlammsedimentationssystem zu kombinieren, um Gas, Flüssigkeit und Feststoffe zu trennen und so einen Schlamm mit guter Sedimentationsleistung (granulierter oder flockiger Schlamm) zu bilden und aufrechtzuerhalten, was der grundlegende Punkt für den guten Betrieb des USAB-Systems ist.