Forskellige løsninger til fosforgenvinding fra kommunalt spildevandsslam

Fosfor er et kritisk ressourcemineral, som den naturlige forsyning aftager hurtigt. Derfor vedtog den tyske regering ved dekret, at fosfor fra 2029 i vid udstrækning skal genvindes fra spildevandsslam. Implementeringen af effekt ultralyd åbner forskellige muligheder for at intensivere genvinding af fosfor fra kommunale spildevand slam.

Rensningsanlæg for spildevandsslam og genanvendelse af fosfor

Spildevandsslam er rig på fosfor. Der er forskellige ultralydsbehandlingsmuligheder til rådighed for at intensivere genvinding af fosfor fra spildevandsslam.Fosfor er et kritisk element, der i vid udstrækning anvendes som gødning og råvarer i fin kemisk og farmaceutisk industri. På grund af de hurtigt faldende ressourcer har den tyske regering gennemført en lov, hvorved alle kommunale spildevandsrensningsanlæg skal fastsætte målinger for at genvinde fosfor fra det kommunale spildevandsslam. Implementeringen af højtydende ultralyd tilbyder forskellige behandlingsmuligheder, hvilket øger effektiviteten af fosforgenvinding betydeligt.

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Højeffekt ultralydssystem til inline behandling af spildevand og spildevandsslam. Sonikering fremmer biomasseopløsning for bedre fordøjelse af anaerobe slam og næringsstofgenvinding (f.eks. fosfor, kvælstof, magnesium, kalium, calcium osv.)

Spildevandsslambehandling nyder stor fordel af anvendelsen af ultralyd: Sonikering forbedrer opløsning og næringsstofgenvinding (f.eks. fosfor)

Spildevands- og spildevandsslambehandlingsanlæg bruger ultralyd til forbedret slamfordøjelse og næringsstofgenvinding (f.eks. fosfor)

Spildevandsanlæg bruger ultralyd til forbedret slam fordøjelse og nyttiggørelse af næringsstoffer såsom fosfor.

Ultralyd spildevand slam opløsning for forbedret Phorsphorus Recovery

Bestråling af spildevandsslam med kraftige ultralydbølger har klart vist sig at forbedre opløsningen af biomassen i spildevandsslam. Talrige undersøgelser har vist fordelene ved ultralyd affald aktiveret slam behandling og forskellige industrielle ultralyd systemer kører i kommunale spildevand rensningsanlæg i Tyskland.
Ultralydforbehandling af substrater i spildevandsslam har flere gavnlige virkninger for anaerobe fordøjelsesprocesser. Disse fordele omfatter reduktion af partikelstørrelsen, forøgelse af hydrolysehastigheden og afkortning af hydraulisk retentionstid.
Cavitational forskydning kræfter genereret af høj intensitet / lavfrekvente ultralydbølger forårsage opløsning af slam floc morfologi og den mikrobielle struktur af slam.
Forskerholdet i Nguyen demonstrerede i deres undersøgelser ", at anvendelsen af ultralyd er meget effektiv til at reducere partikelstørrelsen af biomasse og opnå en reduktion til en gennemsnitlig partikelstørrelse på > 78,78% proportional med længden af tid og intensiteten af ultralydbestrålingseksponering. Dette indikerede, at slampartiklerne gik i opløsning, og slampartikelstørrelsen faldt, baseret på et omvendt forhold mellem sonikeringstiden og floc partikelstørrelsen. Ansøgningen var meget effektiv, på trods af at slam floc observationer før behandling afslørede, at slam flocs var tætte og meget kompakte, bestående af mange delrum med kompakte kerner, celle klynger, bakterielle kolonier, protozoer, og filamentøse bakterier, blandt andre faktorer. Analyse af spildevandet viser, at ultralydsprocessen væsentligt opløste den strukturelle integritet af slam flocs i alle størrelser. Floc-stykker blev reduceret til så lidt som ≤6,5 μm under optimale behandlingsforhold og blev opløst i slamslamslammet efter 5-10 minutters ultralydsbehandling med en lav ultralydsfrekvens på 20 kHz." (Nguyen et al., 2015)
Et effektivt opløst spildevandsslam, dvs. sonikeret slam, viser væsentligt forbedrede adskillelsesegenskaber, der gør det muligt at fjerne fosforrige fraktioner fra biomasse og gellignende fraktioner samt vand. Ultralyd kavitation forstyrrer cellestrukturer af biomassen i spildevandsslam og letter den efterfølgende fraktionering i tre fraktioner af (i) cellulose-rige fibre, (ii) en næringsrig gel, og (iii) en væske, der er let gærerbar. Disse tre fraktioner af slammet kan behandles yderligere, f.eks.

Fordele ved ultralyd spildevandsslam behandling

  • Forbedret anaerob fordøjelse
  • Mindre partikelstørrelse af floc stykker
  • Forbedret genvinding af fosfor, mineraler og (tungmetaller)
  • Kemisk fri alternativ til konventionel adsorption

Ultralyd intensiveret våd-kemisk nedbør af fosforn

Ultralydbehandling er en velkendt teknik, der siden lange tider har været anvendt i kemi til siccessful og effektiv udfældning af mineraler, partikler og krystaller. For fosforgenvinding fra spildevandsslam anvendes sonikering for at fremme og fremskynde udfældning af struvite. Struvite (magnesium ammoniumphosphat) er et fosfatmineral med formel NH4MgPO4· 6H2 O, som tilbyder en enkel løsning til at fjerne fosfor i bundet form fra affaldsslam.
Under struvite krystallisering / nedbør proces, ioner PO43-NH4+, og Mg2 + + fjernes fra væskefasen på grund af struvite nedbør, indtil reaktionen når ligevægten.

Struvit krystaller kan udfældes af spildevand slam. Sonikering forbedrer gendannelsesprocessen. Sonikering fremmer nedbørsprocessen og gør genvinding af fosfor bundet i struvite betydeligt mere effektiv.

Struvit krystaller udfældet fra svin spildevand.
(billede og undersøgelse: ©Kim et al. 2017)

Når ultralydbehandling påføres som slamforbehandling før struvite nedbørsproces, giver ultralydsinduceret kavitation en thouroughblanding på molekylært niveau, der giver aktivt overfladeareal til krystalvækst. En stigning i opløseligheden af ekstracellulære og intracellulære stoffer, yderligere gavner struvit nedbør ved at øge biotilgængeligheden af NH4+ og PO43- Ioner. Sonikeringsbehandlingen resulterer i en lettere masseoverførsel gennem gyllen, som er forårsaget af ultralydshulrumation.
Sonikering kan også anvendes på hydrotermisk karbonisering spiritus, hvor fosfor genbruges som struvite fra hydrotermisk karbonisering spiritus gennem ultralyd assisteret udvinding og nedbør.
Læs mere om storstilet struvite nedbør til fosforgenvinding fra spildevandsslam!

Ultralyd flow celle med 4x 4kW power-ultralyd til spildevand slam behandling såsom forbedret opløsning og fosfor nyttiggørelse.

Industrielt ultralydssystem til storskala spildevandsslambehandling i kontinuerlig flowtilstand.

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Sono-Fenton for fosfor frigivelse fra spildevand slam

Undersøgelsen af Gong et al. (2015) viste effektiviteten af en kombineret ultralyd-Fenton (også kendt som sono-Fenton) forbehandling for spildevand slam opløsning. Anvendelse af ultralyd-Fenton behandling betydeligt øget kulstof, kvælstof og fosfor frigivelse. Sono-Fenton-behandlingen øgede det samlede kvælstof (N) og fosfor (P) med henholdsvis 1,7- og 2,2 gange sammenlignet med Fenton-behandlingen alene. Efter sono-Fenton-behandlingen viste slammet en betydeligt finere partikelstørrelse og løsere mikrostruktur baseret på scanning af elektronmikroskopi. Ved hjælp af elektron spin resonans steg den højeste OH• signalintensitet fra 568,7 ved Fenton-behandlingen til 1106,3 efter sono-Fenton-behandlingen. Dette viste, at sono-Fenton-behandlingen fremkalder opløsning af slam og forbedrer udledningen af organisk kulstof, kvælstof og fosfor betydeligt.

Ultralyd intensiverede mikrobielle brændselsceller

Ultralydforbehandling af spildevandsslam fremmer opløselsen af forskellige organiske forbindelser fra slammatrixen, som efterfølgende accelererer den mikrobielle elektrohydrogenese.
Mere og Ghangrekar (2010) bidrager med de gavnlige virkninger af sonikering forbehandling på mikrobielle brændselsceller til forbedrede enzymatiske aktiviteter og tilgængeligheden af ekstracellulære proteiner, polysaccharider og enzymer, som frigives fra indre lag af slam flocs til ydre lag ved ultralyd sonoporation og celleforstyrrelse, hvilket resulterer i forbedret substratudnyttelse effektivitet. For at forbedre elhøsten fra de mikrobielle brændselsceller er det nødvendigt at forbedre bakteriernes elektronoverførselsevne til et ekstracellulært fast stof. Denne ekstracellulære elektronoverførsel kan ske enten i direkte kontakt mellem celleoverfladen og den faste overflade eller indirekte via de såkaldte udefrakommende og endogene mæglere. For direkte elektronoverførsel mellem bakterier og elektrodeoverflade skal elektronen nå cellens ydre membran. Dette fænomen kan være opstået på grund af ultralydbehandling, der gives til inoculum, når den specifikke leverede energi var tilstrækkelig; derfor favoriserer højere Coulombic effektivitet.
En ultralyd intensiveret mikrobiel elektrolyseproces kunne kombineres med efterfølgende fermenteringsprocesser til slambehandling.

Sono-elektrokemisk spildevand slam behandling

Sonoelektrokemisk udstyr til storstilet fosforgenvinding fra spildevandsslamElektrokoagulation er en simpel proces, som let kan anvendes på spildevand og gør det muligt at behandle store mængder effektivt og omkostningseffektivt. Ultralydbehandling hjælper med at overvinde den største ulempe ved elektrokoagulationsprocesser ved at forhindre dannelsen af passiverende lag fra elektroderne. Passive film, der dannes på elektrodeoverfladen over tid, reducerer effektivt af elektrokoagulationssystemer drastisk, og ultralyd er en letkøbt metode til at fjerne disse passiverende lag kontinuerligt under drift, samtidig med at sonikering øger omsætningen af elektrokoagulationssystemer. Ultralydbølger nedbryder sedimenter dannet på elektrodeoverfladen og genererer store mængder radikale arter for at fjerne forurenende stoffer ved at skabe højtrykspunkter inde i opløsningen under kavitationsfænomenet. Ved at kombinere elektrokoagulation med ultralyd forværres faldet i tykkelsen af distributionslaget på grund af oprettelsen af nye overflader på elektroden ved kavitation eller mikrostreaming af faldet i tykkelsen af distributionslaget ved at øge masseoverførselshastighederne. Sono-elektrokoagulation øger mængden af koagulantdannelse sammenlignet med elektrokoagulation, og flokkuleringen forstærkes af ekstrem blanding og oxidation ved fri radikal dannelse; derfor nå den ønskede effektivitet er muligt på kortest tid.
(Moradi et al., 2021)

Fordelene ved sonoelektromi og sonoelectrokoagulation

"Sonoelectrochemistry er kombinationen af ultralydsenergi i et elektrokemisk system, der giver flere fordele, herunder fjernelse af gasboble på elektrodeoverfladen, opløsningsafgasning, forstyrrelse af Nernst diffusionslaget, forbedring af massetransporten af elektroaktive arter gennem det dobbelte lag og aktivering og rengøring af elektrodeoverfladen. Disse fordele i elektrokemi fører til forbedret proceseffektivitet (elektrode og strømeffektivitet), øgede elektrokemiske hastigheder og udbytter, nedsat cellespændinger og elektrodeoverpotentielle, forbedrede elektrodepositerede materialer med hensyn til hårdhed, kvalitet, porøsitet og tykkelse og undertrykkelse af elektrodebegroning og afgasning ved elektrodeoverfladen. (Foroughi et al., 2021)
Læs mere om sono-elektrokemisk udstyr og dets anvendelsesmuligheder!

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Industrielle ultralydssystemer til spildevandsslambehandling

Hielscher Ultralyds højtydende systemer er en pålidelig arbejdshest i spildevands- og spildevandsslambehandlingsanlæg. Hielscher ultralydssystemer leverer høj effekt ultralyd ved 20kHz, hvilket skaber intens akustisk kavitation. Virkningerne af vores højeffekt ultralydsbehandling omfatter celleforstyrrelser og opløsning, høj masseoverførsel, desinfektion, nedbrydning af polymerer, frigivelse af enzymer og homogenisering af slammet. Højintensiv sonikering forbedrer behandlingseffektiviteten gennem generering af oxidative radikaler og ved stigningen i nucleationssteder, hvilket sikrer bedre koagulation og flokkulering. Den pålidelige og kontinuerlige generering af disse intense ultralydhulrumationskræfter og dens virkninger gør det muligt at integrere vores kraftfulde ultralydsprocessorer til forskellige applikationer for at forbedre energi- og næringshøsten fra spildevandsslam.

  • Ultralydsopløsning af spildevandsslam
  • Ultralyd intensiveret anaerob fordøjelse
  • Genvinding af værdifulde næringsstoffer (fosfor, kvælstof, magnesium, calcium, kalium osv.)
  • Fjernelse af forurenende stoffer såsom tungmetaller

Tilbyder ultralydsprocessorer med flow-through reaktorer i forskellige størrelser, Hielscher Ultrasonics har den ideelle ultralyd affald waster og slam behandlingssystemer til dit spildevand slam facilitet.
Det modulære design giver mulighed for den enkle rate af flere ultralydsenheder parallelt, hvilket gør en pålidelig og effektiv behandling af ethvert volumen muligt.
Hielscher high-power / high-throughput ultralydssystemer øge effektiviteten og udbyttet i behandlingen af biomasse i spildevand slam.
Højintensiv ultralydsonde Cascatrode™️ i reaktor - optimeret til overlegne sonikeringseffekterAlle vores ultralydapparater har rengøring på stedet (CIP).
Velegnet til krævende behandlinger: Spildevandsslam indeholder ofte fibrøse materialer med højt celluloseindhold, som er svære at opløse. Hielscher Ultralyd’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200μm kan let kontinuerligt køres i 24/7 drift. For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydsrikkeroder tilgængelige. Sådanne høje amplituder er en effektiv måde at forstyrre cellestrukturen af celluloses, lignin og robuste cellevægge af andre materialer. Det optimerede design af vores flowcellereaktorer sikrer ideelle flowmønstre og ensartet, effektiv ultralydsbehandling af det fodrede slam.

Vi samarbejder med systemintegratorer og ingeniører af spildevandsslamanlæg

Som producent og systembygger af højtydende ultralydsopbyggede enheder arbejder Hielscher Ultrasonics sammen med systemintegratorer. De fleste operatører af spildevands- og spildevandsslambehandlingsanlæg arbejder med systemintegratorer, som har stor erfaring med design og automatisering af sådanne rensningsanlæg. Vores team af designingeniører og tekniske ingeniører anbefaler den optimale ultralydskonfiguration til den målrettede slamvolumen, giver detaljerede systemoplysninger, CAD-tegninger samt installationsservice og driftstræning. Dette muliggør en konstruktiv og målrettet implementering af integrationen af højtydende ultralyd i rensningsanlæg. Kontakt os, hvis du er interesseret i at integrere vores ultralydsprocessorer til forbedret slambehandling!

Fordele ved Hielscher Ultralyd Spildevandsslam behandlingssystemer

  • Høj effektivitet på grund af intens ultralyd kavitation
  • Ensartet sonikering på grund af overlegen flowcelledesign
  • Lineær opskalering til lydstyrke/strømningshastighed
  • Høj energieffektivitet / lave energiomkostninger
  • Høj driftssikkerhed
  • Opfyldelse af fælles industristandarder
  • 7/24 drift under fuld belastning
  • Intet krav om skrappe kemikalier
  • Lav vedligeholdelse / ingen afbrydelse af arbejdet
  • hurtig RoI
  • Enkel integration og retromontering
  • miljøvenligt
Kvalitet, Pålidelighed & sikkerhed

  • Overlegen kvalitet: Designet og bygget i Tyskland
  • Teknisk service, uddannelse og support fra vores erfarne medarbejdere
  • Brugervenlig og sikker betjening
  • 24/7 drift
  • Enestående robusthed
  • Forudindstillede handlingsindstillinger
  • Let programmerbare indstillinger
  • Browser Fjernbetjening
  • Automatisk dataprotokoller
  • Lav vedligeholdelse / lav nedetid til vedligeholdelse
  • CIP (rengøring på stedet)

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch Volumen Strømningshastighed Anbefalede enheder
0.1 til 20L 0.2 til 4L / min UIP2000hdT
10 til 100 l 2 til 10 l / min UIP4000hdT
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge af UIP16000

Kontakt os nu for at få flere oplysninger om Hielscher ultralyd spildevandsslam behandlingssystemer, installationsmuligheder og tekniske oplysninger!

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, programmer og pris. Vi vil være glade for at diskutere din proces med dig og tilbyde dig et ultralydssystem, der opfylder dine krav!









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Ultralyd højforskydning homogenisatorer anvendes i lab, bench-top, pilot og industriel forarbejdning.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydhomogenisatorer til blanding af applikationer, dispersion, emulgering og udvinding på laboratorium, pilot og industriel skala.



Litteratur / Referencer

Fakta Værd at vide

Yderligere fordele ved ultralyd spildevandsslam behandling

Udover ovenstående præsenterede fordele ved ultralydsbehandling af kommunalt spildevandsslam, viser anvendelsen af højeffekt ultralydbølger yderligere positive virkninger såsom methanogenese.
Ultralydbehandling har vist sig at være lovende med hensyn til methanogenic hæmning, da det giver et konsekvent resultat. Ultralydbehandling kan have forbedret enzymatiske aktiviteter exoelectrogener, og permeabilitet og selektivitet af cellemembran, som accelererede proteiner, polysaccharider og enzymer transport fra indre lag af slam flocs til ydre lag resulterer i forbedret substratudnyttelse og elproduktion. (jf. Raychaudhuri og Behera, 2020)

Coulombic effektivitet

Coulomb-effektiviteten eller Coulombic-effektiviteten bruges normalt til at beskrive den frigivne batterikapacitet. Det henviser til forholdet mellem udledningskapaciteten efter den fulde opladning og opladningskapaciteten i samme cyklus. Det er normalt en brøkdel af mindre end 1.
Coulombic Efficiency (CE %) er forholdet mellem udledningskapacitet (mAh/g) til opladningskapacitet (mAh/g) ganget med 100.


Højtydende ultralyd! Hielschers produktsortiment dækker hele spektret fra den kompakte lab ultralydsprocessor over bench-top enheder til fuldindustrielle ultralydssystemer.

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralyd homogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.