طراحی سیستم uasb

طراحی سیستم uasb یا راکتور لایه لجن بی هوازی با جریان رو به بالا به طور کلی شامل 5 مرحله زیر است. این سیستم تصفیه بی هوازی که متشکل از حالت های uasb رو به بالا و اصلاحات طرح اولیه و راکتور بافل دار بی هوازی و راکتور لایه لجن سیال بی هوازی می باشد ، در مطلب سیستم تصفیه فاضلاب به روش UASB کلیات آن تشریح گردید. در اینجا می پردازیم به 5مرحله طراحی سیستم uasb :

1. مشخصات فاضلاب بر حسب تركيـب و محتـواي جامـدات :  فاضلابهاي حاوي موادي كه تاثير نامطلوبي بر گرانوله شدن لجن دارد و باعث تشكيل كف يا ايجاد لايه كف شديد مي كند، اهميت دارد. فاضلابهايي با غلظت زياد پروتئين و يا چربي منجـر بـه ايجـاد بـشتر مشكلات بالا مي شود. علاوه بر تعيين قابليـت كـاربرد فرآينـد، نـسبت COD محلـول بـه ذره اي در تعيين بارگذاري طرح براي راكتورهاي ، UASBاهميت دارد. همزمان با افزايش نـسبت جامـدات در فاضلاب ، توانايي تشكيل لجن گرانوله متراكم كاهش مي يابد. در غلظت خاصي از جامدات  ممكن است هاضم بي هوازي و فرآيند تماس بي هوازي مناسب تر باشد.
2. بار حجمي آلي :  بارگذاري متداول COD بصورت تابعي از غلظت فاضلاب، نسبت COD ذره اي در فاضلاب و غلظـت
   TSSدر پساب خروجي در جدول زیر خلاصه شده است. 

   

   بازده حذف CODراكتورهـاي UASB در مقادير بارگذاري در محدوده 12-20kg COD/m3.dبر روي زائدات مختلف در دماي 30-35°C بين 90-95درصد بدست آمده است. مقدار زمان ماند هيدروليكي براي فاضلابي بـا غلظـت زيـاد و بـا اين مقدار بارگذاري تقريباً 4-8ساعت مي باشد. در جايي كه حذف CODكمتر از 90درصد اسـت و غلظت TSS خروجي بيشتري قابل قبول مي باشد، سرعتهاي جريان رو به بالاي بيشتري را مي تـوان استفاده كرد كه با شستشوي ساير جامدات به بيرون، لجن گرانوله متراكم تـري تـشكيل خواهـد شـد. بنابراين بارگذاري حجمي بيشتري براي اين شرايط در نظر گرفته شده است.  ايـن بارگـذاريها طراحی سیستم uasb براي تعيين حجم لايه لجن به كار مي رود و يك ضريب موثر 0.8-0.9مطابق بـا آنچـه در زيـر بحـث شده است، براي تعيين مايع راكتور در پايين جمع كننده گاز مورد استفاده قـرار مـي گيـرد.    پيـشنهاد بارگذاري بيشتر،عمدتاً براي فاضلاب حاوي اسيد چرب فرار VFA بدليل پتانـسيل تـشكيل لجـن گرانوله با تراكم بيشتر مي باشد. مقدار زمان ماند هيـدروليكي مـورد نيـاز براي حذف BODنسبت به زمان تصفيه ثانويه فرآيند بي هـوازي طـولاني تـر اسـت. عـلاوه بـر ايـن احتمالاً يك مرحله زلال سازي هوازي مورد نياز خواهد بود. مزاياي اقتصادي صرفه جـويي در انـرژي و
   توليد لجن كمتر براي توجيه هزينه هاي سرمايه گذاري بيشتر براي تصفيه مـايع در فرآينـد UASB كافي است.

   

   
   

3. سرعت جريان رو به بالا :  سرعت جريان رو به بالا كه بر اساس ميزان جريان و سطح راكتور است، يك پارامتر مهم طراحـي مـي باشد.  سـرعتهاي ظـاهري پيـك موقت براي فاضلابهاي محلول و فاضلابهاي نيمه محلول به ترتيـب 6 m/hو 2 m/hمجـاز مـي باشـد. سرعت مجاز و ارتفاع راكتور در فاضلابهاي ضعيف تر ، حجم راكتور UASBرا تعيـين خواهـد كـرد و
   براي فاضلابهاي قوي تر بوسيله بارگذاري CODحجمي تعيين مي شود. سـرعت جريـان رو بـه بـالا برابر با مقدار جريان تقسيم بر سطح مقطع عرضي راكتور مي باشد.V:سرعت ظاهري جريان رو به بالاي طراحي ، متر بر ساعت-A:سطح مقطع عرضي راكتور،متر مربع Q:ميزان جريان ورودي ، متر مكعب بر ساعت                   V=Q/A   
4. حجم راكتور : بارگذاري آلي، سرعت ظاهري و حجم موثر تصفيه، همگي بايد براي تعيين حجم راكتـور مـورد نيـاز ،
   مورد توجه قرار گيرد. حجم موثر تصفيه همان حجم اشغال شده توسط لايه لجن و جرم سـلولي فعـال مي باشد. ضاي اضافي بين حجم موثر و واحد جمع آوري گاز وجود دارد كه در آن جداسازي مقـداري از جامدات اضافي انجام مي شود و جرم سلولي رقيق مي گردد. حجم اسـمي مـايع داخـل راكتـور بـر اساس استفاده از بارگذاري آلي قابل پذيرش توسط اين رابطه داده شده است .

   

   براي تعيين حجم كل مايع و طراحی سیستم uasb در زير جمع كننده هاي گاز، يك ضريب موثر استفاده مي شود كه برابر بـا نسبت اشغال شده توسط لايه لجن مي باشد. براي محاسبه ضريب موثر كـه ممكـن اسـت از 0.8-0.9 متغير باشد، به حجم كل مايع راكتور به استثناي سطح ذخيره گاز نياز است كـه بـه ايـن صـورت داده شده است.

    

5. عوامل فيزيكي شامل سيستم توزيـع جريان ورودي :  مشخصات فيزيكي اصلي كه نياز به توجه ويژه دارد؛ شامل نحوه توزيع جريان ورودي، جداسـازي گـاز، جمع آوري گاز و نحوه خروج پساب است. طراحي جداسازي گاز و ورودي جريـان در راكتـور UASB منحصر به فرد مي باشد. ورودي جريان بايد طوري طراحي شود كه جريان يكنواخت را فراهم سـازد و
   از ميان بر زدن يا تشكيل نقاط مرده جلوگيري شود. اجتناب از ميان بر زدن براي فاضـلابهاي ضـعيف تر كه گاز كمتري براي كمك به اختلاط لايه لجن توليد مي كند، اهميت بيشتري دارد. تعـدادي لولـه جريان در دهانه ورودي استفاده مي شود كه براي تقسيم جريان از يك منبع عمومي تغذيه در سـطوح مختلف كف راكتور است. براي تمييز كردن لوله ها در مواقع گرفتگي بايد امكان دسترسي فراهم شود.