バイオガスプロジェクト用UASBタンク：ガスホルダーではなくリアクター

UASBリアクターは、バイオガスを生成するだけのタンクではありません。それは、粒状スラッジのベッドを上昇流で懸濁状態に保ち、生成されたガスが液体や固形物から分離されるように設計された油圧機械です。上昇流速度を適切に設定すれば、ベッドは穏やかに流動化し、1リットルあたり数十グラムのバイオマスを保持します。設定を誤ると、粒状物は死んだ塊に沈殿するか、流出液と一緒に洗い流され、リアクターの処理能力は数日で失われます。

石家荘正中科技株式会社（センターエナメル）は、UASBリアクターをエンジニアリングされた容器として供給しています。これは、インレット分配、三相分離器、ガス収集などの内部油圧コンポーネントが、現場で解決されるものではなく、タンク設計の一部であることを意味します。

1. UASBリアクターとは？

UASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）は、廃水が生理活性粒状物の層を上昇流で流れる高率嫌気性プロセスです。連続攪拌型消化槽とは異なり、機械的な混合はありません。上昇流速度と粒状物によって生成されるガスがすべての接触を提供します。バイオガスは上昇し、液体とガスは上部の三相分離器で分離され、処理された流出液が堰から排出されます。体積負荷は高く、一般的に、容易に分解可能な産業廃水に対しては1日あたり1立方メートルあたり5〜15 kg COD、水力保持時間は、メソフィリック農業用消化槽で典型的な20〜40日ではなく、数時間です。

• 機械的混合なし： 上昇流とバイオガスリフトが接触を提供します。機械的ミキサーは、プロセスを機能させる粒状物をせん断します。
• 粒状バイオマス： 適切に管理されたベッドは、沈降可能な粒状物として20〜40 g/Lの揮発性懸濁固形物を保持します。これがリアクターが小型である理由です。
• 三相分離器： ガス、液体、固形物は上部で分離する必要があります。このコンポーネントが、シェルではなく、油圧の上限を設定します。
• 短い保持時間、高率： 適切な流出液に対して、1日あたり5〜15 kg COD/m3で、数時間ではなく数日です。
• ガスは制御の副産物： COD除去1 kgあたり約0.25〜0.35立方メートルのメタンが生成されるため、ガスの収量は処理性能に依存し、その逆ではありません。

2. 稼働を決定するパラメータは？

4つのパラメータが順序付けられています。上昇流速度、有機負荷率、温度、および粒状化に対する流入水の適合性。リアクター上部の上昇流速度は、通常、毎時0.5〜1.2メートルに維持されます。これは、ベッドを膨張させて接触を改善するのに十分な高さであり、粒状物が分離器に運ばれないように十分な低さです。負荷率は、廃水の分解性に一致する必要があります。過負荷は数日以内にベッドを酸性化するためです。温度は速度論を支配します。摂氏35〜38度のメソフィリック運転が標準であり、数度の低下は除去率を測定可能に低下させます。最後に、すべての廃水が良好に粒状化するわけではありません。高懸濁固形物、脂肪、油、グリース、および阻害性化合物はすべて干渉します。

• 上昇流速度： リアクター上部で約0.5〜1.2 m/h。これは最も重要な運転数値です。
• 有機負荷率： 適切な流出液に対して、通常1日あたり5〜15 kg COD/m3。手持ちの容器の体積ではなく、処理可能性データから設定してください。
• 温度： メソフィリック35〜38℃が標準です。設定値よりも安定性が重要です。数度の変動はバイオマスにストレスを与えます。
• アルカリ度とpH： pHを約6.8〜7.4に維持するのに十分な緩衝能力。揮発性脂肪酸の蓄積は、過負荷の最も早い警告です。
• 阻害物質とFOG： 硫酸塩、アンモニア、消毒剤、脂肪、油、グリースはすべて設計を変更します。特に脂肪は粒状物をコーティングし、浮遊スラッジを引き起こします。

3. UASBが適している場合と適していない場合？

UASBは、可溶性で容易に分解可能な温かい産業廃水（食品・飲料、蒸留所、醸造所、製紙、一部の製薬ストリーム）で、CODが通常1,500〜2,000 mg/Lを超える場合に適しています。これは、混合エネルギーを必要とせず、販売または再利用可能な粒状スラッジを生成するため、これらの用途に適しています。希薄で冷たい都市下水、ベッドを覆う高懸濁固形物を含むストリーム、およびCODの大部分を脂肪、油、グリースが占める原料には不向きです。また、揮発性脂肪酸とアルカリ度を監視する担当者がいない場合にも不向きです。なぜなら、故障モードが速いためです。

• 適している場合： 約1,500〜2,000 mg/L CODを超える、可溶性で温かく、容易に分解可能な産業廃水。
• 不向きな場合 - 希薄で冷たい場合： 常温の低強度都市下水は、プロセスに必要な負荷を維持できないことがよくあります。
• 不向きな場合 - 高固形物の場合： 懸濁固形物がベッドを充填し、活性粒状部分を減少させます。上流での除去が最初に必要です。
• 不向きな場合 - 重度のFOGの場合： 脂肪は粒状物をコーティングし、浮遊と流出を引き起こし、より大きなリアクターではなく前処理が必要です。
• 運転が重要： VFA、アルカリ度、ガス組成はトレンド化する必要があります。監視のないUASBは、同じ無視を受けた攪拌型消化槽よりも速く故障します。

エンジニアリング保証とプロジェクトサポート

石家荘正中科技株式会社（センターエナメル）が納入するすべてのタンクは、AWWA D103-09およびEN 1090に準拠してエンジニアリングされており、シェル、ルーフ、ノズル負荷の有限要素検証が行われ、ISO 9001およびISO 45001管理下で820〜930℃で融着され、表面全体に1500Vでホリデーテストが行われ、グレード8.8ボルトとメーカー認定シーラントで組み立てられています。UASBリアクターは、シェルと一体にエンジニアリングされたインレット分配、三相分離器、ガス収集を備えており、流出液と蒸気空間用に選択されたコーティング、およびベッドを実際に管理できるように配置されたサンプリングおよび監視ポイントを備えています。

UASBは、その周りにタンクを備えた油圧設計として購入されます。問い合わせで体積のみを指定した場合、容器が納入され、試運転時に油圧の問題が提示されます。

よくある質問（FAQ）

UASBリアクターの起動にはどのくらい時間がかかりますか？

稼働中のプラントからの粒状スラッジで接種した場合、リアクターは数週間で設計負荷に達することができます。フロック状スラッジから開始した場合、粒状化には通常2〜4ヶ月かかり、ベッドの発達に伴って負荷を徐々に増加させる必要があります。シード粒状物の購入または輸入は、試運転を短縮するための最も安価な方法であることが多く、開始時に予算を組むべきです。

UASBは都市下水を処理できますか？

可能です。温暖な気候ではその用途で広く使用されていますが、負荷率が温度と強度によって制限されるため、リアクターの体積が大きくなり、流出液は通常、研磨ステップが必要です。涼しい気候では、経済的には別のプロセスまたは加熱システムが有利になることがよくあります。コミットする前に冬の温度を確認してください。

UASBの最も一般的な故障原因は何ですか？

油圧過負荷。これにより、粒状ベッドが分離器に運ばれ、リアクターから流出します。それに続いて、脂肪、油、グリースが粒状物をコーティングすること、および温度低下により負荷が変わらないまま活性が低下することが起こります。これら3つのすべては、誰かが監視していれば、故障になる前にトレンドで確認できます。

UASBタンクは、私たちの廃水に合わせてカスタマイズできますか？

はい。リアクターの高さと上昇流速度、インレット分配設計、三相分離器の形状、ガス収集と安全対策、流出液と蒸気空間用のコーティング、サンプリングポイント、および加熱または断熱はすべて、廃水の特性と現場の気候に合わせて構成されます。