Tullantıların və lilin ultrasəslə emalı
Bioqaz bələdiyyə mənşəli üzvi tullantılar, kanalizasiya lili, çirkab və ya peyin kimi mənbələrdən əldə edilir. Ultrasəslə emal bu cür üzvi materialın çürüdülmə qabiliyyətini yaxşılaşdıraraq daha çox bioqazın və daha az qalıq lilin yaranmasına səbəb olur.
Bioqaz üzvi maddələrin anaerob və ya aerob bakteriyalar tərəfindən parçalanmasının əlavə məhsuludur. O, əsasən metan, karbon dioksid və hidrogen sulfiddən ibarətdir. Bu, bioqazı təbii qaz kimi fosil yanacaqlara bərpa olunan alternativ edir.
Enerji qiymətləri, kimyəvi maddələrə və lilin utilizasiyasına çəkilən xərclər, ekoloji qanunvericilik və qoxu emissiyalarının azaldılması kimi digər maraqlar tullantı emalı müəssisələrindən emal səmərəliliyini artırmağı tələb edir. Üzvi materialın çürütmədən əvvəl ultrasəslə parçalanması bioqaz istehsalını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Bununla yanaşı, ultrasəslə emal lilin susuzlaşdırılma qabiliyyətini yaxşılaşdırır və utilizasiya edilməli olan qalıq lilin miqdarını azaldır.
Bioqaz istehsalı üçün xammal müxtəlif aqreqatlaşmış və flokulyasiya olunmuş maddələrin, liflərin, virus və bakteriyaların, sellülozanın və digər qeyri-üzvi maddələrin qarışıqlarından ibarətdir. Qida tullantıları, yağlar və ya vinassa kimi üzvi sənaye və kommersiya tullantıları mezofil və termofil çürütmə reaktorları üçün əlavə xammaldır. Ultrasəs kavitasiyası aqreqatları və hüceyrə strukturlarını dağıdır. Tərkib materialının strukturuna göstərilən təsir sayəsində lil daha asan susuzlaşdırıla bilər. Bundan əlavə, aqreqatların və hüceyrə divarlarının dağılması hüceyrədaxili materialın bakteriyalar tərəfindən parçalanması üçün bioloji əlçatanlığını artırır.
4x 4kW güc ultrasəsi ilə lilin parçalanması
Ultrasəslə emal sayəsində bioqaz çıxımının artırılması
Son tədqiqatlardan birində «Geek» bələdiyyə lil emalı müəssisəsində lilin ultrasəs əsasında ilkin emalının təsirləri araşdırılmışdır. (Soldakı şəkildə pilot miqyaslı qurğu göstərilir.) Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W) ilə lilin 15 min ərzində ultrasəslə ilkin emalı anaerob çürütmənin səmərəliliyində əhəmiyyətli artım nümayiş etdirmişdir; bu, əsasən bioqaz istehsalının artmasında özünü göstərmişdir. Emal edilməmiş lillə müqayisədə bioqaz çıxımı təxminən 16 ± 2 NL·d⁻¹ səviyyəsindən 26 ± 2 NL·d⁻¹ səviyyəsinə yüksəlmişdir ki, bu da təxminən 63% yaxşılaşmaya uyğundur. Bu yaxşılaşma lil floklarının və hüceyrə strukturlarının ultrasəslə parçalanması ilə əlaqələndirilir. Bu parçalanma həll olmuş maddələrin kimyəvi oksigen tələbatını (COD) və uçucu yağ turşularının konsentrasiyalarını əhəmiyyətli dərəcədə artırmış, bununla da substratın metanogen mikroorqanizmlər üçün bioloji əlçatanlığını yaxşılaşdırmışdır. Nəticədə, metan miqdarı dəyişmədən daha yüksək xüsusi metan çıxımları əldə edilmiş, metan miqdarı təxminən 62% səviyyəsində sabit qalmışdır. Bu nəticələr təsdiqləyir ki, aşağı tezlikli, yüksək güclü ultrasəslə emal hidrolizi sürətləndirməklə və asanlıqla bioloji parçalana bilən üzvi maddələrin payını artırmaqla anaerob çürütməni intensivləşdirmək üçün səmərəli ilkin emal strategiyasıdır. (bax: Gkalipidou et al., 2026)
1999-cu ildən Hielscher dünyanın hər yerində bələdiyyə və sənaye tullantılarının emalı müəssisələri də daxil olmaqla müxtəlif tullantı su təmizləyici qurğularını hər birinin gücü 48kW-a qədər olan ultrasəslə parçalama sistemləri ilə təchiz edir. Bu sistemlərin bəziləri bioqaz çıxımını 25%-ə qədər artırmışdır.
Heyvan peyininin anaerob çürütmədən əvvəl ultrasəslə parçalanması bioqaz çıxımını yaxşılaşdırır.
Aşağıdakı cədvəldə müxtəlif həcm axınları üçün tipik güc tələbləri göstərilir. Ultrasəs sistemi adətən material çürütmə reaktoruna verilməzdən əvvəl axın xəttinə inteqrasiya edilir. Alternativ olaraq, üzvi material çürütmə reaktorundan ultrasəs sistemindən keçirilərək yenidən çürütmə reaktoruna qaytarıla bilər. Buna görə də ultrasəslə emal mərhələsi mövcud qurğulara asanlıqla əlavə edilə bilər.
|
Lilin parçalanması üçün 48kW gücündə ultrasəs prosessoru
- Bioqaz çıxımının artması
- Anaerob parçalanmanın yaxşılaşması
- Qazsızlaşdırma və flokların parçalanması sayəsində çökmə xüsusiyyətlərinin yaxşılaşması
- Denitrifikasiya üçün C/N nisbətinin yaxşılaşması
- Artıq lilin qatılaşdırılmasının yaxşılaşması
- Çürütmənin və susuzlaşdırılma qabiliyyətinin yaxşılaşması
- Flokulyantların miqdarının azaldılması
- Çürütmədən sonra qalıq lilin azalması sayəsində utilizasiya xərclərinin aşağı düşməsi
- Tələb olunan polimer miqdarının azaldılması
- Sapşəkilli bakteriyaların məhv edilməsi
Pilot miqyaslı sınaqların, məsələn, 1 ilə 4kW arasında gücə malik sistemlərdən istifadə etməklə aparılmasını tövsiyə edirik. Bu, konkret proses axınınız üçün ümumi təsirləri və yaxşılaşmanı göstərəcək. Prosesinizi sizinlə müzakirə etməkdən və növbəti addımları tövsiyə etməkdən məmnun olarıq.
6000 vatt gücündə sonikator olan UIP6000hdT, ultrasəs axın hüceyrəsi reaktoru ilə təchiz edilmişdir.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Evdokia Gkalipidou, Asimina Koukoura, Ioanna Savvanidou, Marios G. Kostakis, Dimitrios Triantafyllos Gerokonstantis, Petros Mastoras, Georgia Gatidou, Michail S. Fountoulakis, Stergios Vakalis, Olga S. Arvaniti, Nikolaos S. Thomaidis, Olga-Ioanna Kalantzi, Athanasios S. Stasinakis (2026): Evaluation of a pilot system coupling thermal and ultrasound pretreatment, anaerobic digestion and hydrothermal carbonization for sewage sludge treatment and per- and polyfluoroalkyl substances removal. Chemical Engineering Journal, Volume 532, 2026.
- Antonio-Abdu Sami M. Magomnang and Sergio C. Capareda (2018): Effects of Sequential Sodium Hydroxide Ultrasonication and Hot Water Treatment of Rice Straw and Coconut Shell on Biogas Production. Indian Journal of Science and Technology Vol. 11 (18), 2018. 1-12.
- Yasuo Tanaka (2002): A dual purpose packed-bed reactor for biogas scrubbing and methane-dependent water quality improvement applying to a wastewater treatment system consisting of UASB reactor and trickling filter. Bioresource Technology, Volume 84, Issue 1, 2002. 21-28.
- Pérez-Elvira S, Fdz-Polanco M, Plaza FI, Garralón G, Fdz-Polanco F. (2009): Ultrasound pre-treatment for anaerobic digestion improvement. Water Science Technology 60(6), 2009. 525-32.
- Lisa A. Davies, Andrew Dargue, John R. Dean, Michael E. Deary (2015): Use of 24kHz ultrasound to improve sulfate precipitation from wastewater. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 23, 2015.
Tez-tez verilən suallar
Bioqaz istehsalı üçün tullantıların və lilin emalı nədir?
Bioqaz istehsalı üçün tullantıların və lilin emalı kənd təsərrüfatı tullantıları, kanalizasiya lili və qida tullantıları kimi üzvi materialların nəzarət olunan mühitlərdə anaerob çürüdülməsini əhatə edir. Bu proses zamanı mikroorqanizmlər oksigen olmadıqda üzvi maddələri parçalayaraq bioqaz – əsasən metan və karbon dioksiddən ibarət qarışıq əmələ gətirir. Bu bioqaz bərpa olunan enerji mənbəyi kimi istifadə edilə bilər. Emal prosesi həmçinin digestat adlanan, qida maddələri ilə zəngin əlavə məhsulun yaranması ilə nəticələnir. Bu məhsul gübrə kimi istifadə edilə bilər və tullantıların idarə olunması təcrübələrinin dayanıqlığını artırır.
Lildən fosforun təkrar dövriyyəyə qaytarılması nədir?
Lildən fosforun təkrar dövriyyəyə qaytarılması çox vaxt tullantı su təmizləyici qurğularında emal olunan kanalizasiya lilindən vacib qida elementi olan fosforun bərpasını əhatə edir. Bu prosesdə lilə yüksək tezlikli səs dalğaları tətbiq etməklə ultrasəslə emaldan istifadə olunur. Bu dalğalar mikroorqanizmlərin hüceyrə divarlarını dağıdır və üzvi materialdan fosforun ayrılmasını artırır. Bu, fosforun bərpasının səmərəliliyini yaxşılaşdırır, onu sonrakı ekstraksiya və təmizləmə üçün daha əlçatan edir və nəticədə fosforun kənd təsərrüfatında dayanıqlı şəkildə təkrar istifadəsinə töhfə verir. Ultrasəslə emalın lildən fosforun bərpasını necə artırdığı barədə daha ətraflı oxuyun!