Razna rješenja za oporavak fosfora iz opštinskog mulja za odliv

Fosfor je kritični mineral resursa, koji se prirodno snabdevanje brzo smanjuje. Sljedeæi tome, njemaèka vlada je dekretom donjela da se od 2029. fosfor uvelièki mora oporaviti od mulja iz odliva. Implementacija strujnog ultrazvuka otvara razne opcije za intenziviranje oporavka fosfora iz opštinskog mulja od odmarališta.

Postrojenja za obradu mulja i recikliranje fosfora

Fosfor je kritičan element, široko se koristi kao đubrivo i sirovina u finoj hemijskoj i farmaceutskoj industriji. Zbog svog brzog smanjivanja raspoloživih resursa, njemačka vlada je provela zakon po kojem sva opštinska postrojenja za prečištavanje otpadnih voda moraju uspostaviti mjerenje za oporavak fosfora iz opštinskog mulja od otpadnih voda. Implementacija ultrazvuka visokih performansi nudi različite mogućnosti liječenja, koje značajno povećavaju efikasnost oporavka fosfora.

Biljke otpadnih voda koriste ultrazvuk za poboljšanu probavu mulja i oporavak hranjivih tvari kao što je fosfor.

Ultrazvučni sewage Mudge Disintegration for Improved Phorsphorus Recovery

Ozračavanje mulja iz odsjaja snažnim ultrazvučnim valovima jasno je dokazano da poboljša dezintegraciju biomase u mulju iz odtoka. Brojne istraživačke studije pokazale su prednosti ultrazvučnog tretmana otpadom aktiviranog mulja i razni industrijski ultrazvučni sistemi rade u opštinskim postrojenjima za prečištavanje otpadnih voda u Njemačkoj.
Ultrazvučno pretreatiranje supstrata u mulju od vodika ima nekoliko blagotvornih efekata za anaerobne procese probave. Ove prednosti uključuju smanjenje veličine čestica, povećanje stope hidrolize, i skraćenje vremena hidraulične retencije.
Kavitacione sile smicanja generirane visokim intezitetom / niskofrekventnim ultrazvučnim valovima uzrokuju prekid mulja flok morfologije i mikrobnu strukturu mulja.
Istraživački tim Nguyena pokazao je u svojim studijama "da je primjena ultrazvuka vrlo učinkovita u smanjenju veličine čestica biomase, postizanju smanjenja na prosječnu veličinu čestica od >78,78% proporcionalno dužini vremena i intenzivnosti ultrazvučnog izlaganja ozračenju. To je ukazivalo da su se čestice mulja raspadale i da se veličina čestica mulja snižena, na osnovu inverzne veze između vremena sonikacije i veličine flok čestica. Primjena je bila vrlo učinkovita, uprkos činjenici da su opažanja mulja flok prije liječenja otkrila da su muljasti flokovi bili gusto i vrlo kompaktni, sačinjeni od mnogih potkopatija sa kompaktnim jezgrama, klasterima ćelija, bakterijskim kolonijama, protozoa, i filamentnim bakterijama, između ostalih faktora. Analiza odtoka pokazuje da je ultrazvučni proces značajno dezintegrirao strukturni integritet muljnih floka svih veličina. Flok komadi su smanjeni na čak ≤6,5 μm u optimalnim uvjetima liječenja, a rastvoreni su u muljnom mulju nakon 5–10 min ultrazvučnog tretmana niskom ultrazvučnom frekvencijom od 20 kHz." (Nguyen et al., 2015)
Efikasno dezintegrisani otpadni mulj, to je. soniciran mulj, pokazuje značajno poboljšana svojstva razdvajanja koja omogućavaju uklanjanje razlomka bogatih fosforom iz biomase i gel-sliènih razlomka kao i vode. Ultrazvučna kavitacija remeti ćelijske strukture biomase u mulju od đubriva i olakšava naknadno razlomak u tri razlomka (i) vlakana bogatih celulozama, (ii) gel bogat hranjivim tvarima, i (iii) tekućinu koja je lako fermentirana. Ova tri razlomka mulja mogu se dalje obraditi, npr. oporavak fosfora, uklanjanje teških metala itd.

Ultrazvučno intenziviran mokra-hemijska padavina fosfora

Ultrasonikacija je poznata tehnika koja se koristi od dugih vremena u hemiji za sićnu i učinku padavina minerala, čestica i kristala. Za oporavak fosfora od mulja iz odtoka primjenjuje se sonication kako bi se promicale i ubrzale padavine struvita. Struvit (magnezij amonijev fosfat) je fosfatni mineral sa formulom NH₄MgPO₄· 6H₂ O, koji nudi jednostavno rješenje za uklanjanje fosfora u vezanom obliku iz otpadne mulje.
Tokom procesa kristalizacije struvita /padavina, ioni PO₄³, NH₄⁺, i Mg^{2 +} se uklanjaju iz tekuće faze zbog padavina struvita, dok reakcija ne dođe do ravnoteže.

Struvit kristali precipitirani iz svinjski utoci.
(slika i studija: ©Kim et al. 2017)

Kada se ultrasonication primjenjuje kao mulj pre tretmana prije struvite precipitation procesa, ultrazvučno izazvana kavitacija pruža titranje miješanje na molekularnom nivou pruža aktivnu površinu za rast kristala. Povećanje stope solubilizacije vanćelijskih i intraćelijskih supstanci, dodatno koristi padavinama struvita povećanjem bioranjivosti NH₄⁺ i PO₄³ ioni. Tretman sonikacije rezultira olakšanim prijenosom mase kroz mulj, koji je uzrokovan ultrazvučnom kavitacijom.
Sonication se može primijeniti i na hidrotermalno karbonizirano piće, gdje se fosfor reciklira kao struvit iz hidrotermalnog karboniziranog pića kroz ultrazvučno asistiranu ekstrakciju i padavine.
Pročitajte više o struvitnim padavinama velikih razmjera za oporavak fosfora od mulja iz odtoka!

Sono-Fenton za fosfor Oslobađanje iz mulja iz odtoka

Studija Gong et al. (2015) pokazala je efikasnost kombiniranog ultrazvuka-Fentona (poznat i kao sono-Fenton) pre-tretmana za dezintegraciju mulja u odtoku. Primjena ultrazvuk-Fenton tretman značajno povećanog ugljika, dušika i fosfora oslobađanje. Sono-Fenton tretman je povećao ukupan dušik (N) i fosfor (P) za 1,7- odnosno 2,2 puta, u odnosu na samo fentonski tretman. Nakon sono-Fenton tretmana, mulj je pokazao znatno finiju veličinu čestica i labaviju mikrostrukturu na osnovu skeniranja elektronske mikroskopije. Koristeći rezonanciju elektrona, najviši oh• intenzivitet signala se povećao sa 568,7 od strane Fenton tretmana na 1106,3 nakon sono-Fenton tretmana. To je dokazalo da sono-Fenton tretman inducira dezintegraciju mulja i značajno poboljšava oslobađanje organskog ugljika, dušika i fosfora.

Ultrazvučno intenzivne mikrobne gorive ćelije

Ultrazvučna pretreatacija odvodnog mulja promiče solubilizaciju različitih organskih spoja iz matrice mulja, što naknadno ubrzava mikrobnu elektrohidrogenezu.
Više i Ghangrekar (2010) doprinose blagotvorni učinci sonication pre-tretmana na mikrobne gorive ćelije na pojačane enzimske aktivnosti i dostupnost vanćelijskih proteina, Polisaharidi i enzimi, koji se oslobađaju iz unutrašnjih slojeva muljnih flokova do vani slojeva ultrazvučnom sonoporacijom i poremećajem ćelija, što rezultira poboljšanom efikasnosti ukorišćenja supstrata. Za poboljšanje berbe električne energije iz mikrobnih gorivnih ćelija potrebno je poboljšanje sposobnosti prijenosa elektrona bakterija u vanćelijsku čvrstu supstancu. Ovaj vanćelijski prijenos elektrona može se dogoditi ili u direktnom kontaktu između ćelijske površine i čvrste površine ili indirektno preko tako zvanih egzogenih i endogenih medijatora. Za direktan prijenos elektrona između bakterija i površine elektroda, elektron bi trebao doći do vanjske membrane ćelije. Do ove pojave moglo je da dođe zbog ultrasonication pre-tretmana datog inokulumu kada je specifična isporučena energija bila adekvatna; dakle, u omiljenom višoj koulombnoj efikasnosti.
Ultrazvučno intenzivan proces mikrobne elektrolize mogao bi se kombinirati sa naknadnom fermentacijom procesa za tretman mulja.

Sono-Electrochemical Sewage Mudge Treatment

Elektrokoagulacija je jednostavan proces, koji se lako može primijeniti na otpadne vode i omogućava obradu velikih volumena efikasno i troškovno efikasno. Ultrasonication pomaže da se prevaziđe glavni nedostoj elektrokoagulacionih procesa sprečavanjem formiranja pasivnih sloja iz elektroda. Pasivni filmovi koji se formiraju na površini elektroda tokom vremena drastično smanjuju efikasnost elektrokoagulacionih sistema i ultrazvuka je metoda lica za uklanjanje ovih pasivnih sloja kontinuirano tokom rada, dok istovremeno sonikacija povećava obrt elektrokoagulacionih sistema. Ultrazvučni talasi koji lome sedimente formirane na površini elektroda i stvaraju velike količine radikalnih vrsta kako bi uklonili onečišćene stvarajući tačke visokog pritiska unutar rešenja tokom fenomena kavitacije. Kombinovanjem elektrokoagulacije sa ultrazvučnom, zbog stvaranja novih površina na elektrodi kavitacijom ili mikro streamingom, redukcija debljine distribucionog sloja se pogoršava povećanjem brzine prijenosa mase. Sono-elektrokoagulacija povećava količinu koagulantne formacije u odnosu na elektrokoagulaciju, a flokulacija je poboljšana ekstremnim miješanje i oksidacija slobodnim radikalnim formiranjem; stoga dosegnuti željenu efikasnost je moguća u najkraćem vremenu.
(Moradi et al., 2021)

Prednosti Sonoelectrochemistry i Sonoelectrocoagulation

"Sonoelectrochemistry je kombinacija ultrazvučne energije u elektrohemijski sistem koji nudi nekoliko prednosti, uključujući uklanjanje plinovitih mjehurića na površini elektroda, degasing otopine, poremećaj Nernst difuzijskog sloja, poboljšanje masovnog transporta elektroaktivnih vrsta kroz dvostruki sloj, te aktivaciju i čišćenje elektrode površine. Ove prednosti u elektrohemiji vode ka poboljšanim procesnim efikasnostima (elektroda i aktuelne efikasnosti), povećanim elektrohemijskim stopama i prinosima, Sniženi cell naponi i elektroda overpotentials, poboljšani elektrodeposited materijali u smislu tvrdoće, kvaliteta, poroznosti i debljine, te suzbijanje elektroda fauling i degasing na elektrodnoj površini." (Foroughi et al., 2021)
Pročitajte više o sono-elektrohemijski opremi i njenim primjenama!

Industrijski ultrazvučni sistemi za tretman mulja iz odmarališta

Hielscher Ultrasonics sistemi visokih performansi su pouzdani rad-konj u otpadnim vodama i postrojenjima za obradu mulja od otpadnih voda. Hielscher ultrazvučni sistemi isporučuje ultrazvuk velike snage na 20kHz, što stvara intenzivnu akustičnu kavitaciju. Efekti našeg ultrazvučnog tretmana velike snage uključuju poremećaj ćelije i dezintegraciju, prijenos visoke mase, dezinfekciju, raspadanje polima, oslobađanje enzima i homogenizaciju mulja. Sonikacija visokog inteziteta poboljšava efikasnost liječenja kroz generaciju oksidativnih radikala i povećanjem mjesta nukleacije, što je osigurano boljom koagulacijom i flokulacijom. Pouzdana i kontinuirana generacija ovih intenzivnih ultrazvučnih kavitacionih sila i njegovi efekti omogućavaju integriranje naših moćnih ultrazvučnih procesora za različite primjene kako bi se poboljšala žetva energije i hranjivih tvari iz mulja iz odtoka.

• Ultrazvučni dezintegracija mulja iz odtoka
• Ultrazvučno intenziviranje anaerobne probave
• Oporavak vrijednih hranjivih tvari (fosfor, dušik, magnezij, kalcij, kalij itd.)
• Uklanjanje kontaminacija kao što su teški metali

Nudeći ultrazvučne procesore sa protočnim reaktorima u različitim veličinama, Hielscher Ultrasonics ima idealne ultrazvučne otpadne otpadne i sisteme za obradu mulja za vaš objekat za otpadni mulj.
Modularni dizajn omogućava jednostavnu instalaciju nekoliko ultrazvučnih jedinica paralelno, što omogućava pouzdan i efikasan tretman bilo kojeg volumena.
Hielscher high-power / high-throughput ultrazvučni sistemi jačaju efikasnost i prinos u liječenju biomase u mulju iz odmetnika.
Svi naši ultrasonicatori su čistači na mjestu (CIP).
Pogodan za zahtjevne tretmane: Mulj iz odliva često sadrži vlaknasti materijal s visokim sadržajem celuloze, koje je teško dezintegirati. Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitute. Amplitute do 200μm mogu se lako kontinuirano pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još više amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Takve visoke amplitude su djelofikatan način da se poremeti ćelijska struktura celuloze, lignina i robusnih ćelija zidova drugih materijala. Optimizovani dizajn naših reaktora ćelija protoka osigurava idealne obrasce protoka i u uniforman, efikasan ultrazvučni tretman hranjenog mulja.

Radimo sa sistemskih integratora i inženjera postrojenja za odvodnjavanje mulja

Kao proizvođač i graditelj sistema ultrazvučnih modularnih jedinica visokih performansi, Hielscher Ultrasonics radi zajedno sa sistemskim integratorima. Većina operatera postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda i otpadnih mulja radi sa sistemskih integratora, koji su dobro iskusni u projektovanju i automatiziranju takvih postrojenja za pročišćavanje. Naš tim inženjera dizajna i tehničkih inženjera preporučuje optimalnu ultrazvučnu konfiguraciju za ciljani volumen mulja, pruža detaljne informacije o sistemu, CAD crteže kao i uslugu instalacije i operativnu obuku. To omogućava konstruktivnu i ciljno orijentiranu implementaciju integracije ultrazvuka visokih performansi u postrojenjima za prečištanje odvlačenja. Molimo vas da nas kontaktirate ako ste zainteresirani za integriranje naših ultrazvučnih procesora za poboljšani tretman mulja!

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:

Kontaktirajte nas sada da dobijete više detalja o Hielscher ultrazvučnim sistemima za obradu mulja od vodilja, mogućnostima instalacije i tehničkim informacijama!