التراسونیک زباله و درمان لجن

بیوگاز از منابعی مانند پسماند آلی شهری، لجن فاضلاب، گل و لای یا کود تولید می شود. اولتراسونیک هضم چنین مواد آلی را بهبود می بخشد و منجر به بیوگاز بیشتر و کاهش لجن باقی مانده می شود.

بیوگاز محصول جانبی تجزیه مواد آلی توسط باکتری های بی هوازی یا هوازی است. این ماده عمدتا از متان ، دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن تشکیل شده است. این باعث می شود بیوگاز یک جایگزین تجدید پذیر برای سوخت های فسیلی مانند گاز طبیعی باشد.

قیمت انرژی و هزینه های دفع مواد شیمیایی و لجن، قوانین زیست محیطی و سایر منافع، مانند کاهش انتشار بو، نیاز به تصفیه خانه های زباله برای بهبود کارایی پردازش خود دارد. تجزیه اولتراسونیک از مواد آلی قبل از هضم را بهبود می بخشد تولید بیوگاز به طور قابل توجهی. همراه با آن فراصوت باعث بهبود آبگیری لجن می شود و میزان لجن باقیمانده دفع می شود را کاهش می دهد.

مواد اولیه تولید بیوگاز شامل مخلوط هایی از مواد تجمع یافته و فلوکولاسیون شده، الیاف، ویروس ها و باکتری ها، سلولز و سایر مواد معدنی هستند. ضایعات غذایی، زباله های صنعتی و تجاری آلی مانند چربی ها یا ویناس، مواد اولیه مکمل برای هضم کننده های مزوفیلیک و ترموفیلیک هستند. کاویتاسیون اولتراسونیک تجمعات و ساختارهای سلولی را تخریب می کند. به دلیل تأثیر بر ساختار ماده تشکیل دهنده، لجن راحت تر آب زده می شود. علاوه بر این، تخریب تجمعات و دیواره های سلولی باعث بهبود زیست پذیری مواد درون سلولی برای تجزیه توسط باکتری ها می شود.

افزایش بازده بیوگاز توسط سونیک

یک مطالعه اخیر اثرات پیش تصفیه لجن مبتنی بر سونیکاسیون را در یک کارخانه تصفیه لجن شهری Geek بررسی کرد. (تصویر سمت چپ تنظیمات مقیاس پایلوت را نشان می دهد.) کاربرد پیش درمان اولتراسونیک با استفاده از Hielscher UIP1000hdT (۲۰ کیلوهرتز، ۱۰۰۰ وات) که لجن را به صورت فراصوتی درمان می کرد به مدت ۱۵ دقیقه، بهبود قابل توجهی در عملکرد هضم بی هوازی نشان داد که عمدتا در افزایش تولید بیوگاز منعکس شده است. در مقایسه با لجن تصفیه نشده، بازده بیوگاز از حدود ۱۶ ± ۲ NL·d⁻¹ به ۲۶ ± ۲ NL·d⁻¹ افزایش یافت که معادل بهبود حدود ۶۳٪ بود. این افزایش به تجزیه فراصوتی بلوک های لجن و ساختارهای سلولی نسبت داده می شود که به طور قابل توجهی تقاضای اکسیژن شیمیایی محلول (COD) و غلظت اسیدهای چرب فرار را افزایش داده و در نتیجه زیست دسترسی به زیرلایه برای میکروارگانیسم های متانوژنیک را بهبود بخشیده است. در نتیجه، بازده متان ویژه بالاتری بدون تغییر محتوای متان به دست آمد که در حدود ۶۲٪ پایدار باقی ماند. این یافته ها تأیید می کنند که اولتراسونیک با فرکانس پایین و توان بالا یک استراتژی مؤثر پیش درمان برای تشدید هضم بی هوازی با تسریع هیدرولیز و افزایش سهم مواد آلی قابل تجزیه زیستی است. (رجوع شود به Gkalipidou و همکاران، ۲۰۲۶)

 
از سال ۱۹۹۹، هیلشر سیستم های تجزیه اولتراسونیک با قدرت تا توان ۴۸ کیلووات را به تصفیه خانه های مختلف فاضلاب، از جمله تأسیسات تصفیه پسماند شهری و صنعتی در سراسر جهان تأمین می کند. برخی از این سیستم ها بازده بیوگاز را تا ۲۵٪ افزایش دادند.

تجزیه فراصوت کودهای حیوانی قبل از هضم بی هوازی بازده بیوگاز را بهبود می بخشد.

جدول زیر نیازهای معمول توان را برای جریان های حجمی مختلف نشان می دهد. سیستم اولتراسونیک معمولا قبل از تغذیه به دستگاه هضم به صورت خطی یکپارچه می شود. در عوض، مواد آلی می توانند از طریق سیستم اولتراسونیک از هاضم کننده به داخل دستگاه بازگردانده شوند. بنابراین، مرحله اولتراسونیک به راحتی می تواند در تأسیسات موجود نصب شود.

• افزایش عملکرد بیوگاز
• تجزیه بی هوازی بهبود یافته
• بهبود رفتار رسوب گذاری در اثر گاززدایی و تجزیه پوسته پوسته
• بهبود نسبت C/N برای نیترات زدایی
• بهبود ضخیم شدن لجن مازاد
• بهبود هضم و آبگیری
• کاهش میزان لخته سازها
• کاهش هزینه دفع به دلیل کاهش لجن باقیمانده پس از هضم
• کاهش پلیمر مورد نیاز
• از بین بردن باکتری های رشته ای

ما انجام کارآزمایی های پایلوت در مقیاس را توصیه می کنیم، به عنوان مثال با استفاده از سیستم های 1 تا 4 کیلووات. این اثرات کلی و بهبود جریان فرآیند خاص شما را نشان می دهد. ما خوشحال خواهیم شد که روند شما را با شما در میان بگذاریم و مراحل بعدی را توصیه کنیم.