Ultraheli jäätmed ja muda töötlemine

Biogaas tekib sellistest allikatest nagu orgaanilised olmejäätmed, reoveesete, sõnnik või sõnnik. Ultrahelitamine parandab sellise orgaanilise materjali lagundatavust, mille tulemusena tekib rohkem biogaasi ja vähem jääkmuda.

Biogaas on anaeroobsete või aeroobsete bakterite orgaanilise aine lagunemise kõrvalsaadus. Koosneb peamiselt metaanist, süsinikdioksiidist ja vesiniksulfiidist. See muudab biogaasi taastuvaks alternatiiviks fossiilkütustele, näiteks maagaasile.

Energiahinnad ning kemikaalide ja reoveesetete kõrvaldamise kulud, keskkonnaalased õigusaktid ja muud huvid, näiteks lõhnaheite vähendamine, nõuavad jäätmekäitlusettevõtetelt nende töötlemise tõhususe parandamist. Orgaanilise materjali ultraheli lagunemine enne seedimist parandab oluliselt biogaasi tootmist. Koos selle ultrahelitöötlusega parandab muda veetustamist ja vähendab kõrvaldatava jääkmuda kogust.

Biogaasi tootmiseks kasutatavad lähteained on mitmesuguste agregaatide ja flokolaatide, kiudude, viiruste ja bakterite, tselluloosi ja muude anorgaaniliste ainete segud. Toidujäätmed, orgaanilised tööstus- ja kaubandusjäätmed, nagu näiteks rasvad või vinass, on täiendavad lähteained mesofiilsete ja termofiilsete kääritajate jaoks. Ultraheli-kavitatsioon hävitab agregaadid ja rakustruktuurid. Tänu mõjule materjali struktuurile saab muda kergemini veestada. Lisaks sellele parandab agregaatide ja rakuseinte hävitamine rakusisese materjali biosaadavust bakterite poolt lagundamiseks.

Biogaasi saagise suurendamine sonikatsiooni abil

Hiljutises uuringus uuriti sonikatsioonil põhineva muda eeltöötluse mõju Geek'i linnasette käitlusjaamas. (Vasakul oleval pildil on näidatud pilootmõõdus seadeldis.) Ultraheli eeltöötluse rakendamine, kasutades Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W), mis töötleb setet 15 min ultraheli abil, näitas anaeroobse kääritamise tulemuslikkuse olulist paranemist, mis kajastub peamiselt biogaasi tootmise suurenemises. Võrreldes töötlemata settega suurenes biogaasi saagis ligikaudu 16 ± 2 NL-d-¹-lt 26 ± 2 NL-d-¹-ni, mis vastab umbes 63%-lisele paranemisele. See paranemine on tingitud muda flokide ja rakustruktuuride ultraheli lagundamisest, mis suurendas oluliselt lahustuva keemilise hapnikutarbe (COD) ja lenduvate rasvhapete kontsentratsiooni, parandades seega substraadi biosaadavust metanogeensetele mikroorganismidele. Selle tulemusel saavutati suurem spetsiifiline metaani saagis ilma metaanisisaldust muutmata, mis püsis stabiilselt umbes 62% juures. Need tulemused kinnitavad, et madala sagedusega ja suure võimsusega ultraheli on tõhus eeltöötlusstrateegia anaeroobse lagundamise intensiivistamiseks, kiirendades hüdrolüüsi ja suurendades kergesti biolagundatava orgaanilise aine osakaalu. (vt Gkalipidou et al., 2026)

 
Alates 1999. aastast tarnib Hielscher kuni 48kW üksikvõimsusega ultraheli desintegratsioonisüsteeme erinevatele reoveepuhastusjaamadele, sealhulgas munitsipaal- ja tööstusjäätmete töötlemise rajatistele üle kogu maailma. Mõned neist süsteemidest parandasid biogaasi saagist kuni 25%.

 

Alljärgnevas tabelis on esitatud tüüpilised energiavajadused erinevate mahuvoogude puhul. Ultrahelisüsteem integreeritakse tavaliselt enne kääritisse sisestamist. Teise võimalusena võib orgaanilise materjali ringlusse suunata kääritist läbi ultrahelisüsteemi tagasi kääritisse. Seetõttu saab ultrahelipeegeldust hõlpsasti paigaldada olemasolevatesse rajatistesse tagantjärele.

Voolukiirus Varustus 50 – 200L / h UIP1000hd 200 – 800L / h 4xUIP1000hd 1 – 3m³/h 4xUIP4000 5 – 20m³/h 6xUIP16000 50 – 200m³ / h 62xUIP16000

Ultraheli rakendamine muda ja jäätmevoogude töötlemisel võib saavutada erinevaid tulemusi, näiteks:

• Biogaasi saagise suurenemine
• Parem anaeroobne lagunemine
• Degaseerimisest ja helveste lagunemisest tingitud settimiskäitumise paranemine
• C/N-suhte parandamine denitrifikatsiooniks
• Ülejäägi muda paksenemise parandamine
• Parem seedimine ja veetustatavus
• Flokulantide koguse vähendamine
• Madalamad kõrvaldamiskulud, mis tulenevad jääkmuda vähendamisest pärast kääritamist
• Vajaliku polümeeri redutseerimine
• Filamentsete bakterite hävitamine

Soovitame läbi viia pilootkatseid, nt kasutades 1 kuni 4kW süsteeme. See näitab teie konkreetse protsessivoo üldisi mõjusid ja paranemist. Meil on hea meel teiega teie protsessi arutada ja soovitada edasisi samme.