Expanded Granular Sludge Bed

EGSB. Ein Reaktor mit erweitertem Granulatschlammbett (EGSB) ist eine Variante des UASB-Konzepts (Kato et al. 1994). Das Unterscheidungsmerkmal besteht darin, dass für das Abwasser, das das Schlammbett durchläuft, eine höhere Aufwärtsströmungsgeschwindigkeit vorgesehen ist.

Die erhöhte Strömung ermöglicht eine partielle Expansion (Fluidisierung) des körnigen Schlammbetts, wodurch der Kontakt zwischen Abwasser und Schlamm verbessert und die Entmischung kleiner inaktiver Schwebeteilchen aus dem Schlammbett gefördert wird. Die erhöhte Fließgeschwindigkeit wird entweder durch den Einsatz hoher Reaktoren oder durch eine Abwasserrückführung (oder beides) erreicht.

Das EGSB-Konzept eignet sich für schwach lösliche Abwässer (weniger als 1 bis 2 g löslicher CSB/l) oder für Abwässer, die inerte oder biologisch schwer abbaubare Schwebstoffe enthalten, die sich nicht im Schlammbett ablagern dürfen.

Überblick über die Leistung der Reaktoren. In einer kürzlich durchgeführten Erhebung (Frankin, 2001) wurden 1215 großtechnische anaerobe Hochgeschwindigkeitsreaktoren sorgfältig dokumentiert, die seit den 1970er Jahren weltweit für die Behandlung von Industrieabwässern gebaut wurden. Die überwältigende Mehrheit (72 % aller Anlagen) der bestehenden großtechnischen Anlagen basiert auf dem von Lettinga in den Niederlanden entwickelten UASB- oder EGSB-Konzept. Diese Statistik unterstreicht, dass das Konzept des anaeroben Granulatschlammbetts das erfolgreichste für Scale-up und Implementierung ist. Die durchschnittliche Auslegungsbelastung des UASB von 682 untersuchten großtechnischen Anlagen betrug 10 kg CSB/m3.d.

Anmerkung: CSB steht für chemischen Sauerstoffbedarf und bezieht sich auf die organische Substanz im Abwasser, ausgedrückt als das Gewicht des Sauerstoffs, um sie vollständig zu verbrennen. Die durchschnittliche Auslegungsbelastung des EGSB von 198 untersuchten großtechnischen Anlagen betrug 20 kg CSB/m3.d. Die CSB-Entfernungseffizienz hängt weitgehend von der Art des Abwassers ab; die Entfernungseffizienz in Bezug auf den biologisch abbaubaren CSB liegt jedoch im Allgemeinen bei über 85 oder sogar 90 %.

Der biologisch abbaubare CSB wird manchmal durch den Parameter biologischer Sauerstoffbedarf (BSB) ausgedrückt.

Die vier wichtigsten Anwendungen für anaerobe Hochlastreaktorsysteme sind:

• Brauereien und Getränkeindustrie
• Destillerien und Gärungsindustrie
• Lebensmittelindustrie
• Zellstoff und Papier.

Auf diese vier Industriezweige entfallen zusammen 87 % der Anwendungen. Die Anwendungsmöglichkeiten der Technologie erweitern sich jedoch rasch, einschließlich der Behandlung von Abwässern der chemischen und petrochemischen Industrie, der Textilindustrie, von Deponiesickerwasser sowie von Anwendungen, die auf die Umwandlung im Schwefelkreislauf und die Entfernung von Metallen abzielen (siehe Sonstige Anwendungen). Darüber hinaus eignet sich das UASB-Konzept in warmen Klimazonen auch für die Behandlung von Haushaltsabwässern.

Kontext: 

Quellen: 

Wang, Xu & Ding, Jie & Ren, Nan-Qi & Liu, Bing-Feng & Guo, Wan-Qian. (2009). CFD simulation of an expanded granular sludge bed (EGSB) reactor for biohydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy. 34. 9686-9695. 10.1016/j.ijhydene.2009.10.027. Understanding how a bioreactor functions is a necessary precursor for successful reactor design and operation. This paper describes a two-dimensional computational fluid dynamics simulation of three-phase gas–liquid–solid flow in an expanded granular sludge bed (EGSB) reactor used for biohydrogen production. An Eulerian–Eulerian model was formulated to simulate reaction zone hydrodynamics in an EGSB reactor with various hydraulic retention times (HRT). The three-phase system displayed a very heterogeneous flow pattern especially at long HRTs. The core-annulus structure developed may lead to back-mixing and internal circulation behavior, which in turn gives poor velocity distribution. The force balance between the solid and gas phases is a particular illustration of the importance of the interphase rules in determining the efficiency of biohydrogen production. The nature of gas bubble formation influences velocity distribution and hence sludge particle movement. The model demonstrates a qualitative relationship between hydrodynamics and biohydrogen production, implying that controlling hydraulic retention time is a critical factor in biohydrogen-production.

Bild: http://ww25.uasb.org/

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