Principi del reactor anaeròbic UASB
Al reactor de la UASB, les aigües residuals s’introdueixen al fons del reactor el més uniformement possible, i les aigües residuals passen cap amunt pel llit de fangs que contenen fangs granulars o fangs flocculents. La reacció anaeròbica es produeix en el procés de contacte entre les partícules d’aigües residuals i els fangs. El biogàs (principalment metà i diòxid de carboni) produït en condicions anaeròbiques provoca una circulació interna, cosa que propicia la formació i el manteniment de fangs granulars.
Una part del gas format a la capa de fangs està unit a les partícules de fangs i s’eleva a la part superior del reactor. Els fangs que s’alçaven a la superfície arriben a la part inferior de la placa d’emissió de gas del separador trifàsic, provocant els fangs units amb bombolles a Degas. Després que les bombolles siguin alliberades, les partícules de fangs s’instal·laran a la superfície del llit de fangs i el gas es recollirà a la cambra de recollida de gas del separador trifàsic.
Un desconcert (reflector de gas) està situat sota la bretxa de la unitat de cambra de recollida de gas per evitar que les bombolles de biogàs entrin a la zona de sedimentació, en cas contrari, causarà turbulència a la zona de sedimentació i dificultarà la sedimentació de les partícules. El líquid que conté alguns sòlids residuals i partícules de fangs entra a la zona de sedimentació a través de la bretxa del separador.
Atès que la zona de flux de la zona de sedimentació de la paret inclinada del separador trifàsic augmenta a mesura que s’acosta a la superfície de l’aigua, el cabal creixent disminueix a mesura que s’acosta al punt de descàrrega. Al mateix temps, a mesura que disminueix el cabal, els fangs poden flocar i establir -se a la zona de sedimentació. Els flocs de fangs acumulats al separador trifàsic, fins a cert punt, superaran la força de fricció que els manté a la paret inclinada i es llisquen cap a la zona de reacció, on aquesta part dels fangs reaccionarà amb la matèria orgànica en la influència.
Estructura del reactor UASB
El reactor USAB inclou el sistema d’entrada i distribució, el cos del reactor i el separador trifàsic. Si es considera tot el sistema anaeròbic, també hauria d’incloure un sistema de recollida i utilització de biogàs. No obstant això, a causa de la incertesa de la ruta i l'objectiu de la utilització de biogàs, el seu sistema d'utilització també varia molt.
L’equip més important del reactor USAB és el separador trifàsic, que s’instal·la a la part superior del reactor i divideix el reactor en una zona de reacció inferior i una zona de sedimentació superior. Per tal d’aconseguir l’efecte de sedimentació de les partícules flocs de fangs en el flux ascendent al sedimentador, l’objectiu principal del separador trifàsic és separar el biogàs generat del llit de fangs de la màxima eficàcia possible.
Especialment en cas de gran càrrega, els deflectors per sota de les cambres recollides de gas s’utilitzen per evitar que el biogàs s’escapi a la cambra d’assentament a través dels buits entre les cambres recollides de gas. A més, els deflectors també són útils per reduir la turbulència líquida causada per l’elevada producció de gas a la cambra de reacció.
El disseny del separador trifàsic ha de ser que les partícules o floccules de fangs puguin lliscar cap a la cambra de reacció sempre que la capa de fangs no s’expandeixi al poblat. Cal reconèixer que de vegades l’expansió dels fangs al poblat no és una cosa dolenta. Per contra, la capa de fangs expandida al poblat capturarà les partícules/flocs de fangs disperses, i també té un cert efecte d’eliminació sobre el bacallà soluble biodegradable.
D'altra banda, és important tenir una certa quantitat d'espai lliure perquè la capa de fangs s'expandeixi per evitar la pèrdua de fangs més pesats sota xocs de càrrega orgànica o hidràulica temporal. Tant les taxes de càrrega hidràuliques com orgàniques (velocitat de producció de gas) afecten l’expansió de la capa de fangs i el llit de fangs.
El principi del sistema USAB és formar flocs de fangs amb un bon rendiment de liquidació i configurar un sistema de sedimentació de fangs al reactor per separar gas, líquid i sòlid. La formació i el manteniment dels fangs (fangs granulars o floculents) amb un bon rendiment de resolució és el punt fonamental per al bon funcionament del sistema USAB.