Artıq aktiv lilin aerob həzmi üçün ultrasəs emalı
Yüksək güclü ultrasəs emalı artıq aktiv lili (WAS) aerob həzmdən əvvəl və ya həzm zamanı parçalayır. Akustik kavitasiya lil floklarını parçalayır, hüceyrəxarici polimer maddələri dağıdır və mikrob hüceyrələrini açır. Bu, əvvəllər qorunan üzvi maddələri aerob həzm reaktoru üçün daha əlçatan edir.
Aerob prosesdə məqsəd bioqaz istehsalını artırmaq deyil. Metan hasilatının artırılması anaerob həzmə aiddir. Aerob həzm reaktorunda müvafiq səmərəlilik göstəriciləri uçucu bərk maddələrin parçalanması, oksigen sərfi, həzm müddəti, qalıq quru bərk maddələr, susuzlaşdırılma qabiliyyəti və ümumi istismar xərcləridir.
Hielscher sənaye sonikatorları WAS-ın nasosla ötürüldüyü xəttə və ya həzm reaktorunun resirkulyasiya dövrəsinə inteqrasiya olunur. Ultrasəs axın kameralı reaktorları emalı müəyyən lil axını üzərində cəmləşdirir və prosesə güc, axın sərfi, bərk maddələrin konsentrasiyası, təzyiq və temperatur üzrə nəzarət etməyə imkan verir. Nəticədə mövcud aerob həzm reaktorunu dəyişdirmədən lilin ultrasəslə parçalanmasını əlavə etməyə imkan verən kompakt modernləşdirmə həlli əldə olunur.
Qatılaşdırılmış WAS-ın emalı üçün Hielscher sənaye ultrasəs xəttdaxili axın qurğusu
Artıq aktiv lilin həzmi niyə çətindir
Artıq aktiv lil aktiv lil vasitəsilə çirkab suların təmizlənməsi prosesindən çıxarılan artıq bioloji bərk maddələrdir. Onun tərkibində mikroorqanizmlər, hüceyrəxarici polimer maddələr (EPS), tutulmuş üzvi material və inert bərk maddələr var.
İkinci durulducuda çökmüş aktiv lil iki axına bölünür:
- Tələb olunan biokütlə konsentrasiyasını saxlamaq üçün geri qaytarılan aktiv lil (RAS) aerasiya hovuzuna qaytarılır.
- Artıq aktiv lil (WAS) mayenin təmizlənməsi prosesindən çıxarılır və qatılaşdırılmaya, stabilləşdirilməyə, həzmə və ya susuzlaşdırılmaya göndərilir.
WAS-ın tərkibində mikrob hüceyrə materialının payı yüksəkdir. Onun bioloji parçalana bilən üzvi tərkibinin böyük hissəsi hüceyrə divarları ilə əhatə olunub və ya sıx lil floklarının daxilində bağlı vəziyyətdədir. Bu fiziki qorunma təbii hüceyrə lizisini və hidrolizi ləngidir.
Aerob həzm zamanı oksigen verilir, lakin yeni qida az olur. Mikroorqanizmlər endogen tənəffüsə keçir və ehtiyat materialı, ölü hüceyrələri və lilin digər bioloji parçalana bilən komponentlərini istehlak edir. Məqsəd lili stabilləşdirmək, qoxu yaranma potensialını azaltmaq və susuzlaşdırılmalı və utilizasiya edilməli olan uçucu bərk maddələrin miqdarını azaltmaqdır.
Həzm sürəti çox vaxt substratın əlçatanlığı ilə məhdudlaşır. Həzm reaktorunda aktiv mikroorqanizmlər və kifayət qədər qalma müddəti ola bilər, lakin bütöv hüceyrələrin və sıx flokların daxilindəki üzvi maddələrə çatmaq çətin olaraq qalır.
Emal olunmamış flokların ultrasəslə emal edilmiş lillə müqayisəsi: Ultrasəs emalı flokları əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
Tədqiqat və şəkillər: ©Chu et al. 2001
Ultrasəs kavitasiyası WAS-ı aerob həzm üçün necə əlçatan edir
Hielscher sənaye sonikatorları 20kHz tezliyində işləyir və maye və suspenziya axınlarında intensiv akustik kavitasiya yaradır. Lilin daxilində kavitasiya qabarcıqları əmələ gəlir, böyüyür və çökür. Onların çökməsi floklara, EPS-ə və mikrob hüceyrələrinə birbaşa təsir edən güclü yerli kəsilmə qüvvələri yaradır.
Ultrasəs emalı WAS-da üç mühüm dəyişiklik yaradır:
Flokların parçalanması
Kavitasiya lil aqreqatlarını parçalayır və əvvəllər hüceyrəxarici polimer maddələrlə (EPS) örtülmüş səthləri açır. Emal edilmiş lil daha kiçik hissəciklərə və daha böyük əlçatan səth sahəsinə malik olur.
EPS-in və hüceyrələrin dağılması
Ultrasəsin köməyi ilə parçalanma möhkəm lil floklarını dağıdaraq və onların daxilində tutulmuş üzvi maddələri sərbəstləşdirərək kommunal artıq aktiv lilin aerob bioloji parçalanma qabiliyyətini artırır. Ultrasəs kavitasiyası hüceyrə membranlarını və hüceyrə divarlarını dağıdır. Zülallar və karbohidratlar, eləcə də digər hüceyrədaxili birləşmələr maye fazaya keçir.
Artan bioloji əlçatanlıq
Aerob mikroorqanizmlər həll olan və xırda hissəciklərə bölünmüş üzvi materialı bütöv mikrob hüceyrələrinə və sıx floklara nisbətən daha asan istehlak edə bilir. Buna görə də ultrasəs emalı bioloji oksidləşmə mərhələsindən əvvəl lizis və hidroliz işinin bir hissəsini mexaniki şəkildə yerinə yetirir.
Ultrasəs emalı çirkab su lilinin qalın qoruyucu matrisinə təsir edərək mikroorqanizmlərlə həzmi xeyli sürətləndirir və daha səmərəli edir. Bu, adətən həll olmuş maddələrin kimyəvi oksigen tələbatının (SCOD) artması kimi müşahidə olunur.
WAS həzmini yaxşılaşdırmaq üçün sənaye ultrasəs axın reaktoru
Aerob həzm qurğularında ultrasəs emalının üstünlükləri
Təsir lildən və ultrasəs dozasından asılıdır. Ultrasəs emalı aerob bioloji parçalanma qabiliyyətini artırdıqda, çirkab su təmizləmə qurğusu aşağıdakı nəticələri əldə edə bilər:
- Mövcud həzm müddətində uçucu bərk maddələrin daha çox parçalanması
- Daha qısa qalma müddətində lilin müqayisə edilə bilən səviyyədə stabilləşdirilməsi
- Daha az qalıq quru bərk maddənin yaranması
- Mövcud aerob həzm reaktorundan əlavə effektiv emal gücünün əldə edilməsi
- Bioloji bərk maddələrin daşınması və utilizasiyasının azalması
- Bərk maddə yükünün yüksək olduğu dövrlərdə prosesin stabilliyinin yaxşılaşması
- Flokların və hüceyrələrin dağıdılması yolu ilə sapvari orqanizmlərə daha yaxşı nəzarət
Asan modernləşdirmə üçün Hielscher xəttdaxili sonikatorları
Tam miqyasda, ümumiyyətlə, konsentrasiyalı lil axınını ultrasəslə emal etmək aerob həzm reaktorunun bütün həcmini emal etməkdən daha səmərəlidir. Hielscher ultrasəs axın kameralı reaktorları iki praktik konfiqurasiyanı dəstəkləyir.
WAS qidalandırma xəttində ilkin emal
Ultrasəs sistemi WAS-ın qatılaşdırılmasından sonra və aerob həzm reaktorundan əvvəl quraşdırılır:
Qatılaşdırılmış WAS -> qidalandırıcı nasos -> Hielscher ultrasəs axın kamerası -> aerob həzm reaktoru
Bu sxem müəyyən quru bərk maddə kütlə axınını emal edir və xüsusi ultrasəs enerji girişinə nəzarət üçün aydın əsas yaradır.
Axın sxemi: Qatılaşdırılmış WAS -> qidalandırıcı nasos -> Hielscher sənaye xəttdaxili sonikatoru UIP6000hdT -> aerob həzm reaktoru
Həzm reaktorunda resirkulyasiya və ya yan axının emalı
Lilin nəzarət olunan bir hissəsi həzm reaktorundan və ya lil xəttindən nasosla sonikatordan keçirilir və prosesə qaytarılır. Bu konfiqurasiya mövcud qidalandırma xəttini dəyişdirmək çətin olduqda və ya lilin yalnız seçilmiş bir hissəsi emal edilməli olduqda faydalıdır.
Hər iki sxem nasos, ultrasəs axın kamerası, bağlayıcı klapanlar, texniki xidmət üçün baypas xətti, təzyiq və temperatur ölçmə vasitələri, nümunəgötürmə nöqtələri və prosesə nəzarət vasitələri olan kompakt çərçivəli qurğular şəklində quraşdırıla bilər. Mövcud həzm reaktorunun çəni dəyişməz qalır.
Bu, ultrasəs emalını mövcud çirkab su təmizləmə qurğularının modernləşdirilməsi üçün xüsusilə uyğun edir. Ultrasəs qurğusu nasosla ötürmə xəttində quraşdırıla, müstəqil işlədilə və yoxlama və ya texniki xidmət zamanı baypas xətti vasitəsilə dövrədən çıxarıla bilər.
Yüksək güclü ultrasəslə lilin aerob parçalanmasını yaxşılaşdırın!
Hielscher sənaye sonikatorları yüksək güclü ultrasəsi mövcud WAS emal xəttinə inteqrasiya etmək üçün kompakt və miqyası artırıla bilən üsul təqdim edir. Xəttdaxili axın kamerasında emal ultrasəs enerjisini lil axını üzərində cəmləşdirir, təkrarlana bilən doza nəzarətini dəstəkləyir və ağır iş şəraitində etibarlı 24/7 istismar üçün layihələndirilə bilər.
Layihələndirmə, istehsal və məsləhət xidmətləri – Almaniya istehsalı keyfiyyət
Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və layihələndirmə standartları ilə tanınır. Möhkəmlik və asan istismar ultrasəs cihazlarımızın sənaye müəssisələrinə rahat inteqrasiyasına imkan verir. Hielscher ultrasəs cihazları sərt şəraitin və tələbkar mühitlərin öhdəsindən asanlıqla gəlir.
Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatlı şirkətdir və ən müasir texnologiyaya və istifadə rahatlığına malik yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları CE tələblərinə uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərinə cavab verir.
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, pilot və sənaye miqyasında qarışdırma, dispersləşdirmə, emulsiyalaşdırma və ekstraksiya tətbiqləri üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir.
Tez-tez verilən suallar
Ultrasəs emalı aerob həzm reaktorunda daha çox bioqaz istehsal edirmi?
Xeyr. Metan və ya bioqaz çıxımının artması anaerob həzmin üstünlüyüdür. Aerob həzm üçün ultrasəs emalı uçucu bərk maddələrin (VS) parçalanması, oksigen sərfi, həzm müddəti, qalıq quru bərk maddələr, susuzlaşdırılma qabiliyyəti və ümumi xərclər əsasında qiymətləndirilməlidir.
Ultrasəs sistemi harada quraşdırılır?
Sistem, ümumiyyətlə, WAS-ın qatılaşdırılmasından sonra və aerob həzm reaktorundan əvvəl xətt daxilində quraşdırılır. O, həmçinin nəzarət olunan yan axında və ya həzm reaktorunun resirkulyasiya dövrəsində işləyə bilər. Texniki xidmət üçün baypas xətti texniki xidmət zamanı lilin ötürülməsini davam etdirməyə imkan verir.
Niyə 20kHz sənaye sonikatorundan istifadə edilməlidir?
Aşağı tezlikli, yüksək güclü ultrasəs intensiv kavitasiya və mexaniki kəsilmə yaradır. Bu, maye və bərk maddələrdən ibarət axınlarda lil floklarının parçalanması, EPS-in dağıdılması və mikrob hüceyrələrinin açılması üçün effektivdir.
Hielscher sonikatoru fasiləsiz işləyə bilərmi?
Bəli. Hielscher sənaye hdT sonikator seriyası ağır iş şəraitində fasiləsiz istismar üçün nəzərdə tutulub və davamlılığı ilə tanınır. Axın kameralı reaktorlar nəzarət olunan xəttdaxili və ya resirkulyasiya emalına imkan verir, məlumatların avtomatik qeydə alınması isə prosesə nəzarəti və təkrarlana bilməni dəstəkləyir.
Lil üçün ultrasəs sisteminin ölçüləndirilməsi üçün hansı məlumatlar lazımdır?
Əsas ilkin məlumatlar WAS axınının sərfi, ümumi bərk maddələrin (TS) və uçucu bərk maddələrin (VS) konsentrasiyası, lilin özlülüyü, hədəf xüsusi enerji, tələb olunan emal təsiri, iş saatları və mövcud təzyiqdir. Tam miqyaslı ölçüləndirmədən əvvəl faydalı dozanı müəyyən etmək üçün pilot sınaqlar tövsiyə olunur.
Ultrasəs emalı lilin susuzlaşdırılmasını yaxşılaşdırırmı?
Nəticə lilin xüsusiyyətlərindən və dozadan asılıdır. Orta intensivlikli emal bərk maddələrin emal prosesini yaxşılaşdıra bilər, həddindən artıq parçalanma isə bərk maddələrin tutulmasını pisləşdirən və ya filtr kəkindəki bərk maddələrin miqdarını azaldan xırda hissəciklər və həll olan polimerlər yarada bilər. Buna görə də susuzlaşdırma sınaqları prosesin optimallaşdırılmasının vacib hissəsidir.
Elmi tədqiqatlar WAS-ın ultrasəslə həzmi barədə nə deyir?
Laboratoriya tədqiqatları WAS-ın əlçatanlığını və aerob bioloji parçalanma qabiliyyətini artırmaq üçün ultrasəsdən istifadəni dəstəkləyir.
Aerob həzmdən əvvəl birgə qələvi və ultrasəs ilkin emalını araşdıran tədqiqatda eyni həzm müddətində üzvi maddələrin parçalanmasının emal olunmamış lil üçün 38,0%, ultrasəslə ilkin emal edilmiş lil üçün isə 42,5% olduğu bildirilib. Birgə qələvi və ultrasəs ilkin emalı parçalanmanı 50,7%-ə yüksəldib. Nəticə göstərir ki, yalnız ultrasəsin özü aerob parçalanmanı yaxşılaşdıra bilər; eyni zamanda əldə edilə bilən yaxşılaşmanın ilkin emal strategiyasından və lilin xüsusiyyətlərindən asılı olduğunu da göstərir. (bax: Jin et al., 2009)
Kommunal WAS üzrə başqa bir araşdırmada ultrasəsin köməyi ilə bakterial parçalanmadan sonra lilin həllolmasının və aerob bioloji parçalanma qabiliyyətinin artdığı bildirilib. İlkin emal edilmiş lil emal olunmamış nəzarət nümunəsinə nisbətən daha yüksək bioloji parçalanma və ya dağılma sürəti göstərib. (bax: Kavitha et al. 2016)
Ultrasəs emalı digər lil proseslərini də dəstəkləyirmi?
Bəli. Ultrasəs emalı flokları, EPS-i və mikrob hüceyrələrini dağıdaraq bir neçə lil emalı prosesini dəstəkləyir:
Anaerob həzm/Bioqaz istehsalı: hidrolizi sürətləndirir, həll olmuş maddələrin kimyəvi oksigen tələbatını (COD) artırır və uçucu bərk maddələrin (VS) parçalanmasını və metan çıxımını yaxşılaşdıra bilər.
Fosforun bərpası: hüceyrə ilə bağlı və üzvi fosforu maye fazaya sərbəstləşdirərək sonrakı struvit və ya vivianit çökdürülməsi üçün əlçatanlığı yaxşılaşdırır; ultrasəs lil külündən fosforun yuyulub çıxarılmasını da intensivləşdirə bilər.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Jin Y., Li H., Mahar R.B., Wang Z., Nie Y. (2009): Combined alkaline and ultrasonic pretreatment of sludge before aerobic digestion. Journal of Environmental Science 2009;21(3):279-284.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
Hielscher Ultrasonics yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorlarını laboratoriya ölçüsündən tutmuş sənaye ölçüsünədək istehsal edir.