UASB

     اين روش UASB یکی از مهمترین روشهای بی هوازی بیولوژیکی در تصفیه انواع فاضلاب‌ها به خصوص فاضلاب‌های صنعتی  است. UASB مخفف Upflow Anaerobic Sludge Blanket و به معنای ((پتوی لجن بی هوازی رو به بالا)) است. این روش در سال 1979 توسط دکتر Gatze Lettinga در دانشگاه Wageningen هلند ابداع گردید. راندمان تصفیه این روش 95-85 درصد در پارامتر COD در دمای 40-30 درجه سانتیگراد می‌باشد.
     از رئاکتور UASB برای تصفیه انواع فاضلابهای بهداشتی و صنعتی به خصوص صنایع لبنی، خمیرمایه، نوشابه‌سازی، شکلات‌سازی، تولید آبمیوه‌های طبیعی، کاغذ و مقوا، تولید رب گوجه فرنگی، نشاسته و فرآوری شکر استفاده می‌شود.

     همانطور که در شکل مقابل نشان داده شده است، UASB شامل یک رئاکتور بی هوازی است که فاضلاب از قسمت پایین آن وارد شده و در حین حرکت رو به بالای خود با پتوی لجن (توده میکروارگانیسمها) تماس می یابد. این تماس سبب جذب مواد آلی فاضلاب توسط میکروارگانیسم ها و تجزیه آنها طی فرآیندهای بیولوژیکی می شود. به علت عدم وجود اکسیژن محلول در این رئاکتور کلیه فرآیندهای بیولوژیکی در آن از نوع بی‌هوازی خواهد بود. یکی از مهمترین نتایج انجام فرآیندهای بیولوژیکی بی‌هوازی تولید مقادیر زیادی از انواع گازها به خصوص متان می‌باشد.
     از این رو در هر رئاکتور UASB یک سیستم برای هدایت و جمع آوری این گازها وجود دارد. به علت آنکه این گازها در نتیجه فعالیتهای بیولوژیکی است به آنها بیوگاز نیز گفته می‌شود. در رئاکتورهای بزرگ به سبب آنکه حجم بیوگاز تولیدی قابل توجه است، گاهی از آنها به عنوان سوخت جهت تامین انرژی استفاده می‌شود. بطور کلی به ازای هر کیلو COD حذف شده در رئاکتور UASB حدود 35/0 مترمکعب گاز متان تولید می‌شود.
     همچنین صعود  دائم حباب‌های گاز در رئاکتور UASB باعث معلق نگه داشتن لایه لجن بیولوژیکی (پتوی لجن) و افزایش تماس موثر این لایه با مواد آلاینده فاضلاب می‌شود. بر این اساس هر رئاکتور UASB شامل اجزای زیر است:
1- سیستم توزیع فاضلاب ورودی
2- پتوی لجن بی‌هوازی که بصورت معلق در رئاکتور قرار گرفته است.
3- بافل‌های هدایت بیوگاز
4- محفظه‌های تجمع بیوگاز
5- سرریز خروجی
 
     رئاکتورUASB  مشابه دیگر رئاکتورهای بی هوازی نسبت به تغییرات دما و pH حساس است. بهترین دمای کارکرد رئاکتور UASB محدوده دمایی 40-30 درجه سانتیگراد است و هرچه دما کاهش یابد راندمان UASB نیز به شدت کم می‌شود. به عنوان مثال راندمان رئاکتور UASB در دمای 40 درجه سانتیگراد حدود 10 برابر راندمان آن در دمای 15 درجه سانتیگراد است. مقدار pH بهینه نیز در محدوده 7 قرار دارد.
     اما کلیدی ترین پارامتر کنترل این رئاکتور سرعت جریان روبه بالای فاضلاب است چراکه سرعت کم سبب ته نشین شدن توده بیولوژیکی و سرعت بیش از اندازه باعث خروج میکروارگانیسم‌ها از رئاکتور می شود. بسته به نوع فاضلاب سرعت بهینه جریان رو به بالا 1-6/0 متر بر ساعت می‌باشد.
در جدول زیر مهمترین پارامترهای طراحی یک رئاکتور UASB آمده است.

پارامترهای طراحی رئاکتور UASB

نوع رئاکتور

محدوده COD

mg/lit

دمای بهینه

(سانتیگراد)

بارگذاری حجمی
Kg COD

--------------
m3.d

سرعت رو به بالا

m/hr

ارتفاع رئاکتور

m

پیوسته

Continues

18000 - 1000 35 - 30 24 - 2 1.5 - 0.6 10 - 3


     مهمترین مزایای کاربرد رئاکتور UASB عبارتند از:
1- در فضای کم با راندمان بالا کار می‌کند چون بارگذاری حجمی آن حدود 10 برابر روش هوازی است.
2- رئاکتور UASB مولد انرژی قابل مصرف بصورت 75 درصد متان است که از آن می‌توان برای گرم کردن فاضلاب یا تولید انرژی استفاده کرد.
3- رئاکتور UASB در تصفیه فاضلابهای با آلودگی بالا و در محدوده COD معادل 18000 – 1000 میلیگرم در لیتر بکار می‌رود.
4- 95 درصد COD تبدیل به گاز قابل مصرف و 5 درصد آن تبدیل به سلولهای جدید خواهد شد. این مسئله باعث کاهش قابل ملاحظه در میزان لجن تولیدی شده بطوریکه لجن حاصل از رئاکتور UASB حدود 10 درصد لجن حاصل از فرآیندهای هوازی است.
5- کمی لجن تولیدی نیاز به مواد غذایی از جمله ازت و فسفر را کاهش می‌دهد. نسبت C-N-P در رئاکتور UASB تقریباً 1-5-500 است.
6- لجن تولیدی UASB از نوع تثبیت شده و پایدار بوده و دفع آن تولید بو و جلب حشرات را نمی‌کند.
7- لجن تولیدی UASB ازن نوع گرانول بوده که قابلیت ته¬نشینی بسیار خوبی داشته بطوریکه سرعت ته‌نشینی آنها 80-20 متر در ساعت است.
8- باکتریهای بی‌هوازی مؤثر در UASB را برای مدت طولانی می‌توان برای ماه‌ها ذخیره کرد.
9- رئاکتور UASB ماننددیگر فرآیندهای بی‌هوازی نیاز به تزریق اکسیژن ندارد و این مسئله انرژی مورد نیاز جهت انجام تصفیه را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

     در مقابل مهمترين معایب و محدودیت‌های اين فرآیند عبارتند از:
-    حساسيت زياد نسبت به تغييرات دما و pH
-    دورة راه‌اندازي طولاني‌تر نسبت به فرآیندهاي هوازي
-    نیاز به تخصص بیشتر جهت بهره‌برداری نسبت به فرآیندهای هوازی
-    ایجاد شرایط خورنده در نتیجه انجام واکنش‌ها و تولید بیوگاز در رئاکتور UASB