Ultrazvučna obrada otpada i mulja

Biogas se stvara iz izvora kao što su komunalni organski otpad, kanalizacijski mulj, blato ili stajnjak. Ultrazvučna obrada poboljšava probavljivost takvog organskog materijala, što dovodi do više biogasa i manje preostalog mulja.

Biogas je nusproizvod razgradnje organske tvari djelovanjem anaerobnih ili aerobnih bakterija. Sastoji se prvenstveno od metana, ugljik-dioksida i sumporovodika. Zbog toga je biogas obnovljiva alternativa fosilnim gorivima, kao što je prirodni plin.

Cijene energije, troškovi kemikalija i zbrinjavanja mulja, okolišno zakonodavstvo i drugi interesi, kao što je smanjenje emisija mirisa, primoravaju postrojenja za obradu otpada da poboljšaju efikasnost svoje prerade. Ultrazvučna dezintegracija organskog materijala prije digestije značajno poboljšava proizvodnju biogasa. Uz to, sonikacija poboljšava mogućnost dehidracije mulja i smanjuje količinu preostalog mulja koji se mora zbrinuti.

Sirovine za proizvodnju biogasa su smjese raznih agregiranih i flokuliranih tvari, vlakana, virusa i bakterija, celuloze i drugih anorganskih tvari. Otpad od hrane, organski industrijski i komercijalni otpad, kao što su masti ili vinasa, dodatne su sirovine za mezofilne i termofilne digestore. Ultrazvučna kavitacija razara agregate i ćelijske strukture. Zbog djelovanja na strukturu sastavnog materijala mulj se može lakše dehidrirati. Osim toga, razaranje agregata i ćelijskih zidova poboljšava biodostupnost intracelularnog materijala za razgradnju od strane bakterija.

Povećan prinos biogasa ultrazvučnom obradom

Nedavna studija istraživala je učinke predtretmana mulja zasnovanog na sonikaciji u komunalnom postrojenju za obradu mulja „Geek“. (Slika s lijeve strane prikazuje pilot-postavku.) Primjena ultrazvučnog predtretmana pomoću uređaja Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W), pri čemu je mulj ultrazvučno obrađivan 15 min, pokazala je znatno poboljšanje performansi anaerobne digestije, što se prvenstveno odrazilo na povećanu proizvodnju biogasa. U poređenju s neobrađenim muljem, prinos biogasa povećao se s približno 16 ± 2 NL·d⁻¹ na 26 ± 2 NL·d⁻¹, što odgovara poboljšanju od oko 63%. Ovo poboljšanje pripisuje se ultrazvučnoj dezintegraciji flokula mulja i ćelijskih struktura, čime su se značajno povećali rastvorljiva hemijska potrošnja kisika (COD) i koncentracije hlapljivih masnih kiselina, a time i biodostupnost supstrata za metanogene mikroorganizme. Kao rezultat toga, postignuti su veći specifični prinosi metana bez promjene sadržaja metana, koji je ostao stabilan na oko 62%. Ovi nalazi potvrđuju da je ultrazvučna obrada niske frekvencije i velike snage efikasna strategija predtretmana za intenziviranje anaerobne digestije ubrzavanjem hidrolize i povećanjem udjela lako biorazgradive organske tvari. (usp. Gkalipidou et al., 2026)

Od 1999. godine Hielscher isporučuje sisteme za ultrazvučnu dezintegraciju pojedinačne snage do 48kW raznim postrojenjima za obradu otpadnih voda, uključujući komunalna i industrijska postrojenja za obradu otpada širom svijeta. Neki od tih sistema poboljšali su prinos biogasa do 25%.

Ultrazvučna dezintegracija stajnjaka životinjskog porijekla prije anaerobne digestije poboljšava prinose biogasa.

Tabela u nastavku prikazuje tipične potrebe za snagom pri različitim volumnim protocima. Ultrazvučni sistem se općenito integriše inline prije dovođenja u digestor. Alternativno, organski materijal se može recirkulirati iz digestora kroz ultrazvučni sistem natrag u digestor. Stoga se korak ultrazvučne obrade može jednostavno naknadno ugraditi u postojeća postrojenja.

• Povećanje prinosa biogasa
• Poboljšana anaerobna razgradnja
• Poboljšanje ponašanja pri sedimentaciji zahvaljujući otplinjavanju i dezintegraciji pahuljica
• Poboljšanje omjera C/N za denitrifikaciju
• Poboljšanje zgušnjavanja viška mulja
• Poboljšana digestija i mogućnost dehidracije
• Smanjenje količine flokulanata
• Niži troškovi zbrinjavanja zahvaljujući smanjenju preostalog mulja nakon digestije
• Smanjenje potrebne količine polimera
• Razaranje končastih bakterija

Preporučujemo provođenje pilot-ispitivanja, npr. pomoću sistema od 1 do 4kW. To će pokazati opće učinke i poboljšanje za vaš konkretan procesni tok. Rado ćemo s vama razgovarati o vašem procesu i preporučiti daljnje korake.