UASB (Tấm chăn bùn kỵ khí dòng chảy ngược) là một loại lò phản ứng được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải hữu cơ có nồng độ- cao. Lò phản ứng UASB (Tấm chăn bùn kỵ khí dòng chảy ngược) được Giáo sư Lettinga đến từ Hà Lan phát triển vào những năm 1970 và được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý nước thải hữu cơ có nồng độ-cao. Lõi của nó nằm trong thiết bị tách ba-pha (Bộ tách khí-Chất lỏng-rắn, GLS), nằm ở phía trên cùng của lò phản ứng và tách vùng phản ứng khỏi vùng lắng, thực hiện ba nhiệm vụ chính: thu gom khí, lắng và hồi lưu bùn, và làm rõ nước. Thiết bị này không yêu cầu bơm khuấy cơ học hoặc bơm hồi lưu bùn; nó dựa vào sự chuyển động đi lên của khí metan để trộn, có mức tiêu thụ năng lượng thấp và cấu trúc nhỏ gọn.
Tổng quan về nguyên tắc cốt lõi
Bộ tách-pha trong lò phản ứng UASB (Chăn bùn kỵ khí dòng chảy ngược) là thành phần cốt lõi và chức năng chính của nó là tách ba pha một cách hiệu quả (metan, nước thải và bùn kỵ khí). Sau đây là giải thích chi tiết về nguyên lý làm việc của nó:
Hỗn hợp chất lỏng đi lên
Chất lỏng hỗn hợp được hình thành bởi nước thải và các vi sinh vật kỵ khí (các hạt bùn) chảy lên từ đáy lò phản ứng, được thúc đẩy bởi khí metan (bong bóng nhỏ) được tạo ra ở phía dưới.
01
Tác động và chỉ đạo
Chất lỏng hỗn hợp đi lên chảy ngược vào tấm dẫn hướng trên cùng (hình nón phản xạ) và hướng dòng chảy buộc phải thay đổi (thường là từ thẳng đứng hướng lên gần ngang hoặc nghiêng).
02
Phát hành bong bóng và đi lên
Khi hướng dòng chảy thay đổi và tốc độ dòng chảy giảm đột ngột, các bọt khí metan mang theo các hạt bùn dễ bị thoát ra ngoài hơn. Các bọt khí có mật độ thấp nhanh chóng di chuyển theo phương thẳng đứng lên trên, xuyên qua lớp chất lỏng, đi vào buồng khí/tủ thu khí trên cùng và cuối cùng được thu gom và sử dụng.
03
Bùn lắng
Các hạt bùn không mang bọt khí đặc hơn nước và chìm xuống một cách tự nhiên dưới tác dụng của trọng lực trong vùng lắng tương đối nhẹ nhàng, quay trở lại lớp bùn ở đáy lò phản ứng và tiếp tục tham gia phản ứng.
04
Nước trong chảy ra
Nước tương đối trong sau khi tách khí và chất rắn đi qua khe hoặc kênh hồi lưu trên đỉnh thiết bị phân tách, tràn qua vách ngăn hoặc đập tràn và chảy trơn tru ra khỏi lò phản ứng và vào bộ phận xử lý tiếp theo hoặc đạt đến mức xả tiêu chuẩn.
05

Cấu trúc cốt lõi của thiết bị tách ba{0}pha thường bao gồm các tấm dẫn hướng/nón phản xạ, buồng khí/tủ hút, vùng lắng/vùng tách, khe/kênh hồi lưu, vách ngăn/đập tràn, v.v. Hiệu suất của nó quyết định trực tiếp đến sự thành công và hiệu quả của toàn bộ lò phản ứng UASB, bao gồm duy trì-nồng độ bùn cao, đảm bảo thu hồi khí mê-tan hiệu quả, đảm bảo chất lượng nước và duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.
Bảng tham số bộ phân tách ba pha UASB-
|
Mục tham số |
Giá trị/Phạm vi được đề xuất |
Giải thích và chức năng |
|
Tỷ lệ khe hở buồng thu khí trên tổng diện tích |
15%~20% |
Kiểm soát tốc độ dòng chảy đi lên và ngăn bùn xâm nhập vào khu vực lắng |
|
Khoảng cách giữa tấm phản chiếu và nắp khe hở |
100~200mm |
Ngăn chặn khí-đoản mạch vào buồng lắng và cải thiện hiệu quả phân tách |
|
Độ nghiêng của tấm phản chiếu |
45 độ ~ 60 độ |
Đảm bảo bùn lắng có thể trượt trở lại khu vực phản ứng một cách trơn tru và ngăn ngừa sự tích tụ |
|
Chiều cao buồng thu khí |
1,5~2 m(khi chiều cao lò phản ứng là 5 - 7 m) |
Cung cấp đủ không gian cho giao diện chất lỏng khí, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải phóng khí |
|
Tốc độ giải phóng khí |
1~3 m³/(m²·h) |
Quá cao có thể làm xáo trộn lớp bùn và ảnh hưởng đến quá trình lắng |
|
Tải trọng bề mặt vùng lắng |
Nhỏ hơn hoặc bằng 0,7 m/h |
Đảm bảo điều kiện lắng tốt và ngăn ngừa thất thoát bùn |
|
Tốc độ dòng chảy khe hở đầu ra |
Khuyến nghị Nhỏ hơn hoặc bằng 2 m/h (không quá 36 m/h) |
Tốc độ dòng chảy cao sẽ khiến bùn bị cuốn trôi |
|
Lựa chọn vật liệu |
Nhựa gia cố sợi thủy tinh (FRP), nhựa PP, thép không gỉ,.. |
Chống ăn mòn, nhẹ, có thể tùy chỉnh, thông thường là FRP |
Các kịch bản ứng dụng của bộ tách ba pha UASB-
1. Xử lý nước thải trong các nhà máy chế biến thực phẩm: Ví dụ: một-một nhà máy chế biến thực phẩm quy mô lớn có hệ thống xử lý nước thải hiện tại kém hiệu quả và tốn kém. Sau khi giới thiệu quy trình UASB và tối ưu hóa thiết kế của bộ tách ba pha, hiệu quả xử lý đã được cải thiện đáng kể. Hiệu suất đáng tin cậy và hiệu quả của bộ tách ba pha-là không thể thiếu.
2. Xử lý nước thải hữu cơ nồng độ cao: Lò phản ứng UASB có các ưu điểm như cấu trúc đơn giản, khả năng chịu tải cao và khả năng thích ứng rộng, đồng thời có thể xử lý hiệu quả các chất hữu cơ chịu lửa trong nước thải hữu cơ nồng độ cao. Ví dụ: trong ngành dược phẩm, hóa chất và sản xuất bia, máy tách ba pha UASB{4}}được sử dụng để xử lý nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, giúp phân hủy chất hữu cơ hiệu quả và thu hồi khí sinh học để sử dụng năng lượng.
3. Thu hồi năng lượng khí sinh học: Thiết bị tách ba{1}}pha đảm bảo thu hồi khí sinh học hiệu quả. Khí sinh học sinh ra được tách khỏi bùn, nước thải nhanh chóng, hiệu quả và được thu gom làm tiền đề cho quá trình kỵ khí thu hồi năng lượng (cho phát điện, sản xuất nhiệt).
Đặc điểm của bộ tách ba pha UASB-
Nó có thể tách khí (metan), chất lỏng (nước đã xử lý) và chất rắn (bùn) một cách hiệu quả, đảm bảo khí mêtan không đi vào khu vực lắng và cản trở quá trình lắng, đồng thời cho phép bùn nhanh chóng chảy trở lại khu vực phản ứng và duy trì nồng độ bùn cao. Một số thiết kế tiên tiến có thể đạt hiệu suất tách trên 95%.
Nó chủ yếu áp dụng thiết kế-tự chảy, dựa vào trọng lực và độ nổi để hoàn tất quá trình phân tách mà không cần thêm thiết bị điện, tiết kiệm năng lượng và điện. Cấu trúc thông thường bao gồm gương phản xạ, vùng lắng nghiêng, buồng thu khí, v.v. với thiết kế tổng thể nhỏ gọn và hợp lý.
Thông qua các bức tường nghiêng hoặc tấm chuyển dòng, bùn mất đi tác dụng mang bong bóng khí-sẽ trải qua quá trình keo tụ, lắng đọng và trượt trở lại khu vực phản ứng dọc theo sườn dốc, ngăn ngừa thất thoát bùn và đảm bảo có đủ sinh khối trong hệ thống. Điều này giúp tăng tải thể tích và khả năng chống sốc.
Nó được sản xuất rộng rãi bằng PP (polypropylen), nhựa gia cố sợi thủy tinh hoặc vật liệu nhựa gia cố, có khả năng chống axit và kiềm và chống ăn mòn tuyệt vời và tuổi thọ lên tới 10 năm. Một số sản phẩm còn sử dụng kết cấu thép Q355B + lớp chống{4}}ăn mòn, giúp tăng cường hơn nữa độ bền và độ bền.
Nó phù hợp với các kịch bản xử lý nước thải hữu cơ có nồng độ-cao trong ngành thực phẩm, dược phẩm, hóa chất và chăn nuôi, v.v. và có cấu trúc mô-đun, lắp đặt dễ dàng cũng như vệ sinh và bảo trì đơn giản.
Chú phổ biến: máy tách ba pha uasb, nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà máy máy tách ba pha uasb tại Trung Quốc

