Ultrazvučni tretman otpada i mulja

Biogas se proizvodi iz izvora kao što su komunalni organski otpad, kanalizacioni mulj, mulj ili stajnjak. Ultrazvuk poboljšava probavljivost takvog organskog materijala, što dovodi do više biogasa i manje preostalog mulja.

Bioplin je nusprodukt razgradnje organske tvari od strane anaerobnih ili aerobnih bakterija. Sastoji se prvenstveno od metana, ugljičnog dioksida i vodonik sulfida. Ovo čini biogas obnovljivom alternativom za fosilna goriva, kao što je prirodni gas.

Cijene energije i troškovi odlaganja hemikalija i mulja, ekološko zakonodavstvo i drugi interesi, kao što je smanjenje emisije neugodnih mirisa, zahtijevaju od postrojenja za tretman otpada da poboljšaju njihovu efikasnost obrade. Ultrazvučna dezintegracija organskog materijala prije digestije značajno poboljšava proizvodnju bioplina. Uz to ultrazvuk poboljšava sposobnost odvodnje mulja i smanjuje količinu zaostalog mulja koji se odlaže.

Sirovine za proizvodnju biogasa su mješavine raznih agregiranih i flokuliranih supstanci, vlakana, virusa i bakterija, celuloze i drugih anorganskih supstanci. Otpad od hrane, organski industrijski i komercijalni otpad, poput masti ili vinassea, su dodatne sirovine za mezofilne i termofilne digestore. Ultrazvučna kavitacija uništava agregate i ćelijske strukture. Zbog uticaja na strukturu sastavnog materijala, mulj se može lakše isušiti. Nadalje, uništavanje agregata i ćelijskih zidova poboljšava bioraspoloživost unutarćelijskog materijala za razgradnju od strane bakterija.

Povećani prinos biogasa sonikalacijom

Nedavna studija ispitivala je efekte predtretmana mulja zasnovanog na sonikaciji u postrojenju za tretman mulja u gradu Geek. (Slika lijevo prikazuje postavku u pilotskoj mjerili.) Primjena ultrazvučne predobrade pomoću Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W) koja je ultrazvučno tretirala mulj tokom 15 minuta pokazala je značajno poboljšanje performansi anaerobne digestije, što se prvenstveno ogleda u povećanoj proizvodnji biogasa. U poređenju sa neobrađenim muljem, prinos biogasa porastao je sa otprilike 16 ± 2 NL·d⁻¹ na 26 ± 2 NL·d⁻¹, što odgovara poboljšanju od oko 63%. Ovo poboljšanje se pripisuje ultrazvučnoj dezintegraciji flocova mulja i ćelijskih struktura, što je značajno povećalo koncentraciju rastvorljivog hemijskog kiseonika (COD) i hlapljivih masnih kiselina, čime se poboljšala bioraspoloživost 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 niskofrekventna, visokosnažna ultrazvučna obrada efikasna strategija prije tretmana za intenziviranje anaerobne digestije ubrzavanjem hidrolize i povećanjem udjela lako biorazgradive organske materije. (vidi Gkalipidou i dr., 2026)

 
Od 1999. godine, Hielscher isporučuje ultrazvučne sisteme za dezintegraciju do 48kW pojedinačne snage za razne postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, uključujući komunalne i industrijske objekte za tretman otpada širom svijeta. Neki od ovih sistema poboljšali su prinos biogasa i do 25%.

 

Tabela ispod prikazuje tipične zahtjeve za snagom za različite zapreminske tokove. Ultrazvučni sistem se obično integriše u liniji prije hranjenja u digestor. Alternativno, organski materijal se može recirkulisati iz digestora kroz ultrazvučni sistem nazad u digestor. Stoga se korak ultrazvuka lako može naknadno ugraditi u postojeće objekte.

Flow Rate Oprema 50 – 200L/h UIP1000hd 200 – 800L/h 4xUIP1000hd 1 – 3m³/h 4xUIP4000 5 – 20m³/h 6xUIP16000 50 – 200m³/h 62xUIP16000

Primjenom ultrazvuka u preradi mulja i otpadnih tokova mogu se postići različiti rezultati, kao što su:

• Povećanje prinosa biogasa
• Poboljšana anaerobna razgradnja
• Poboljšanje ponašanja sedimentacije zbog otplinjavanja i dezintegracije pahuljica
• Poboljšanje C/N-odnosa za denitrifikaciju
• Poboljšanje zgušnjavanja viška mulja
• Poboljšana probava i odvodnjavanje
• Smanjenje količine flokulanata
• Niži troškovi odlaganja zbog smanjenja zaostalog mulja nakon digestije
• Smanjenje potrebnog polimera
• Uništavanje filamentoznih bakterija

Preporučujemo provođenje pilot-probnih mjera, npr. korištenjem sistema od 1 do 4 kW. Ovo će pokazati opće efekte i poboljšanja za vaš konkretni tok procesa. Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu sa vama i da vam preporučimo dalje korake.