درمان اولتراسوند برای هضم لجن فعال هوازی

اولتراسوند با توان بالا لجن فعال فاضلاب (WAS) را قبل یا در حین هضم هوازی تجزیه می‌کند. کاویتاسیون صوتی توده‌های لجن را می‌شکند، مواد پلیمری خارج سلولی را مختل می‌کند و سلول‌های میکروبی را باز می‌کند. این باعث می‌شود مواد آلی که قبلاً محافظت شده بودند بیشتر در دسترس هاضم هوازی قرار گیرند.
برای یک فرآیند هوازی، هدف افزایش تولید بیوگاز نیست. افزایش متان مربوط به هضم بی هوازی است. در یک هاضم هوازی، شاخص های عملکرد مربوطه عبارتند از تخریب جامدات فرار، مصرف اکسیژن، زمان هضم، جامدات خشک باقیمانده، آبگیری و کل هزینه عملیاتی.

سونیکاتورهای صنعتی Hielscher در یک خط پمپ شده WAS یا یک حلقه گردش مجدد هاضم ادغام می شوند. راکتورهای سلول جریان اولتراسونیک تصفیه را بر روی یک جریان لجن تعریف شده متمرکز می کنند و اجازه می دهند فرآیند با قدرت، جریان، غلظت مواد جامد، فشار و دما کنترل شود. نتیجه یک مقاوم سازی فشرده است که می تواند تجزیه لجن اولتراسونیک را بدون جایگزینی هاضم هوازی موجود اضافه کند.

چرا لجن فعال فاضلاب سخت قابل هضم است

لجن فعال فاضلاب، اضافی جامدات زیستی است که از فرایند تصفیه فاضلاب لجن فعال حذف شده‌اند. این لجن شامل میکروارگانیسم‌ها، مواد پلیمری خارج سلولی (EPS)، مواد آلی به دام افتاده و جامدات خنثی است.
در کلاریفایر ثانویه، لجن فعال ته‌نشین شده به دو جریان تقسیم می‌شود:

• لجن فعال شده بازگشتی (RAS) به حوضه هوادهی بازگردانده می شود تا غلظت زیست توده مورد نیاز حفظ شود.
• لجن فعال شده پسماند (WAS) از فرآیند تصفیه مایع خارج شده و به ضخیم سازی، پایداری، هضم یا آب زدایی ارسال می شود.

WAS دارای نسبت بالایی از مواد سلولی میکروبی است. بخش زیادی از محتوای آلی زیست تخریب پذیر آن توسط دیواره های سلولی محصور شده یا درون توده های لجن فشرده بسته شده است. این محافظت فیزیکی لیز و هیدرولیز طبیعی سلولی را کند می کند.
در طول هضم هوازی، اکسیژن تامین می شود در حالی که غذای جدید کمی در دسترس است. میکروارگانیسم ها وارد تنفس درون زا می شوند و مواد ذخیره شده، سلول های مرده و سایر اجزای لجن زیست تخریب پذیر را مصرف می کنند. هدف تثبیت لجن، کاهش پتانسیل بو و کاهش مقدار مواد جامد فراری است که باید آبگیری و دفع شوند.
سرعت هضم اغلب با دسترسی به بستر محدود می شود. یک هاضم ممکن است دارای میکروارگانیسم‌های فعال و زمان اقامت کافی باشد، اما دسترسی به مواد آلی داخل سلول‌های دست نخورده و لخته‌های متراکم دشوار است.

مقایسه لخته های تیمار نشده با لجن فراصوتی: فراصوت باعث کاهش قابل توجه لخته ها می شود.
مطالعه و تصاویر: ©Chu et al. 2001

چگونه کاویتاسیون اولتراسونیک برای هضم هوازی باز می شود

دستگاه های صوتی صنعتی Hielscher در فرکانس 20 کیلوهرتز کار می کنند و حفره صوتی شدیدی را در جریان های مایع و دوغاب ایجاد می کنند. حباب های کاویتاسیون در داخل لجن شکل می گیرند، رشد می کنند و فرو می ریزند. فروپاشی آنها نیروهای برشی محلی قدرتمندی را ایجاد می کند که مستقیماً بر روی لخته ها، EPS و سلول های میکروبی تأثیر می گذارد.
درمان اولتراسونیک سه تغییر مهم در WAS ایجاد می کند:

تجزیه لخته

کاویتاسیون، سنگدانه های لجن را می شکند و سطوحی را که قبلاً توسط مواد پلیمری خارج سلولی (EPS) محصور شده بودند، در معرض دید قرار می دهد. لجن تصفیه شده حاوی ذرات کوچکتر و سطح قابل دسترس بزرگتری است.

EPS و اختلال سلولی

تجزیه با کمک امواج فراصوت قابلیت تجزیه بی‌هوازی لجن فعال شهری را با شکستن توده‌های سخت لجن و آزادسازی مواد آلی محبوس شده افزایش می‌دهد. کاویتاسیون فراصوت، غشاها و دیواره‌های سلولی را مختل می‌کند. پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها و همچنین دیگر ترکیبات داخل سلولی به فاز مایع منتقل می‌شوند.

افزایش دسترسی زیستی

میکروارگانیسم‌های هوازی می‌توانند مواد آلی محلول و ریز خرد شده را راحت‌تر از سلول‌های میکروبی سالم و توده‌های فشرده مصرف کنند. بنابراین، فراصوت بخشی از کار لیز و هیدرولیز را به صورت مکانیکی قبل از مرحله اکسیداسیون بیولوژیکی انجام می‌دهد.
سونیکاسیون ماتریس محافظ ضخیم لجن فاضلاب را هدف قرار می دهد تا هضم میکروبی را بسیار سریعتر و کارآمدتر کند. این معمولاً به عنوان افزایش تقاضای اکسیژن شیمیایی محلول (SCOD) مشاهده می شود.

بازچرخانی هاضم یا درمان جریان جانبی

یک بخش کنترل‌شده از لجن از هاضم یا خط لجن از طریق سونیکاتور پمپاژ شده و به فرآیند بازگردانده می‌شود. این پیکربندی زمانی مفید است که خط تغذیه موجود دشوار برای تغییر باشد یا زمانی که تنها بخشی از لجن باید پردازش شود.

هر دو چیدمان را می توان به عنوان لغزنده فشرده با پمپ، سلول جریان اولتراسونیک، دریچه های جداسازی، بای پس سرویس، اندازه گیری فشار و دما، نقاط نمونه برداری و کنترل های فرآیند نصب کرد. مخزن هاضم موجود بدون تغییر باقی می ماند.
این باعث می شود که تصفیه اولتراسونیک به ویژه برای مقاوم سازی تصفیه خانه های فاضلاب موجود مناسب باشد. اسکید اولتراسونیک را می توان در یک خط پمپ نصب کرد، به طور مستقل عمل کرد و در حین بازرسی یا نگهداری دور زد.

بهبود تجزیه لجن هوازی با سونوگرافی قدرتمند!

سونیکیتورهای صنعتی Hielscher یک روش جمع‌وجور و قابل توسعه برای یکپارچه‌سازی اولتراسوند پرقدرت در خط پردازش WAS موجود ارائه می‌دهند. پردازش جریان-سلولی درون خطی انرژی اولتراسونیک را روی جریان لجن متمرکز می‌کند، از کنترل دوز قابل تکرار پشتیبانی می‌کند و می‌تواند برای عملیات سنگین و قابل اعتماد 24/7 طراحی شود.

طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان

مافوق صوت Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود را شناخته شده. استحکام و بهره برداری آسان اجازه می دهد تا ادغام صاف از ultrasonicators ما به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار به راحتی توسط مافوق صوت Hielscher رسیده.

Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.

ادبیات / منابع