Jäätmete ja muda ultraheli töötlus

Biogaasi tekib sellistest allikatest nagu olmeorgaanilised jäätmed, reoveemuda, muda või sõnnik. Ultraheli töötlus parandab sellise orgaanilise materjali seeduvust, mis annab rohkem biogaasi ja vähem jääkmuda.

Biogaas on orgaanilise aine lagunemise kõrvalsaadus, mida põhjustavad anaeroobsed või aeroobsed bakterid. See koosneb peamiselt metaanist, süsinikdioksiidist ja vesiniksulfiidist. See teeb biogaasist taastuva alternatiivi fossiilkütustele, näiteks maagaasile.

Energiahinnad, kemikaalide ja muda kõrvaldamise kulud, keskkonnaalased õigusaktid ja muud huvid, näiteks lõhnaheite vähendamine, nõuavad jäätmetöötlusjaamadelt töötlemise efektiivsuse parandamist. Orgaanilise materjali ultraheli desintegreerimine enne kääritamist parandab oluliselt biogaasi tootmist. Lisaks sellele parandab ultraheli töötlus muda veeärastatavust ning vähendab kõrvaldatava jääkmuda hulka.

Biogaasi tootmise lähteained on erinevate agregeerunud ja helbestunud ainete, kiudude, viiruste ja bakterite, tselluloosi ning muude anorgaaniliste ainete segud. Toidujäätmed ning orgaanilised tööstus- ja ärijäätmed, näiteks rasvad või vinass, on mesofiilsete ja termofiilsete kääriti täiendavad lähteained. Ultraheli kavitatsioon lõhub agregaate ja rakustruktuure. Mõju tõttu materjali koostisosade struktuurile on muda lihtsam vettida. Lisaks parandab agregaatide ja rakuseinte hävitamine rakusisese materjali biosaadavust bakterite poolt lagundamiseks.

Suurem biogaasi saagis ultraheli töötluse abil

Hiljutises uuringus uuriti ultraheli töötlusel põhineva muda eeltöötluse mõju „Geek“ olmemuda töötlemisjaamas. (Vasakpoolsel pildil on näha pilootmastaabis katseseade.) Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W) abil tehtud ultraheli eeltöötlus, mille käigus muda töödeldi ultrahelis 15 min, näitas anaeroobse kääritamise toimivuse olulist paranemist, mis väljendus peamiselt biogaasi tootmise suurenemises. Võrreldes töötlemata mudaga suurenes biogaasi saagis ligikaudu 16 ± 2 NL·d⁻¹-lt 26 ± 2 NL·d⁻¹-ni, mis vastab ligikaudu 63% paranemisele. Seda paranemist seostatakse muda helveste ja rakustruktuuride ultraheli desintegreerimisega, mis suurendas oluliselt lahustuva keemilise hapnikutarbe (KHT) ja lenduvate rasvhapete kontsentratsiooni ning parandas seeläbi substraadi biosaadavust metanogeensetele mikroorganismidele. Selle tulemusel saavutati suuremad spetsiifilised metaanisaagised ilma metaanisisaldust muutmata, mis püsis stabiilsena umbes 62% juures. Need tulemused kinnitavad, et madalsageduslik ja suure võimsusega ultraheli töötlus on tõhus eeltöötlusstrateegia anaeroobse kääritamise intensiivistamiseks, kiirendades hüdrolüüsi ja suurendades kergesti biolagunevate orgaaniliste ainete osakaalu. (vrd Gkalipidou et al., 2026)

Alates 1999. aastast tarnib Hielscher ultraheli desintegreerimissüsteeme individuaalse võimsusega kuni 48kW erinevatele reoveepuhastusjaamadele, sealhulgas olme- ja tööstusjäätmete töötlemise rajatistele üle maailma. Mõned neist süsteemidest parandasid biogaasi saagist kuni 25%.

Loomsõnniku ultraheli desintegreerimine enne anaeroobset kääritamist parandab biogaasi saagist.

Allolevas tabelis on toodud tüüpilised võimsusvajadused erinevate mahuvoolude korral. Ultraheli süsteem integreeritakse tavaliselt inline-lahendusena enne kääritisse suunamist. Teise võimalusena saab orgaanilist materjali kääritist läbi ultraheli süsteemi tagasi kääritisse ringlusse suunata. Seetõttu saab ultraheli töötluse etapi hõlpsasti olemasolevatesse rajatistesse järelpaigaldada.

• Biogaasi saagise suurenemine
• Parem anaeroobne lagunemine
• Settimisomaduste paranemine tänu gaasi eemaldamisele ja helveste desintegreerimisele
• C/N-suhte paranemine denitrifikatsiooniks
• Ülejäägimuda paksendamise paranemine
• Parem kääritamine ja veeärastatavus
• Flokulantide hulga vähenemine
• Väiksemad kõrvaldamiskulud tänu jääkmuda vähenemisele pärast kääritamist
• Vajaliku polümeeri koguse vähenemine
• Niitjate bakterite hävitamine

Soovitame läbi viia pilootmastaabis katseid, nt kasutades 1 kuni 4kW süsteeme. See näitab üldist mõju ja paranemist teie konkreetse protsessivoo puhul. Arutame hea meelega teiega teie protsessi ja soovitame edasisi samme.