شرکت Hielscher Ultrasonics
ما خوشحال خواهیم شد که در مورد روند شما صحبت کنیم.
با ما تماس بگیرید: +49 3328 437-420
به ما ایمیل بزنید: info@hielscher.com

بازیابی فسفر التراسونیک از لجن فاضلاب

  • تقاضای جهانی برای فسفر در حال افزایش است، در حالی که عرضه منابع طبیعی فسفر کمیاب می شود.
  • لجن فاضلاب و خاکستر لجن فاضلاب سرشار از فسفر هستند و بنابراین می توانند به عنوان منبعی برای بازیابی فسفر مورد استفاده قرار گیرند.
  • پردازش مافوق صوت مرطوب شیمیایی و بارش بهبود بازیابی فسفات از لجن فاضلاب و همچنین از خاکستر لجن سوخته و باعث می شود بازیابی به طور قابل توجهی مقرون به صرفه تر.

فسفر

لجن فاضلاب سرشار از فسفر است. استخراج و بارش اولتراسونیک روند بازیابی فسفر را تشدید می کند.فسفر (فسفر، P) یک منبع تجدید ناپذیر است که به شدت در کشاورزی به عنوان کود و همچنین در بسیاری از صنایع استفاده می شود، جایی که فسفر یک افزودنی ارزشمند است (به عنوان مثال، رنگ، مواد شوینده لباسشویی، بازدارنده های شعله، خوراک دام). لجن فاضلاب، خاکستر لجن فاضلاب سوزانده شده (ISSA)، کود دامی و پساب های لبنی سرشار از فسفر هستند و آنها را به منبعی برای بازیابی فسفر با توجه به منابع محدود فسفر و همچنین نگرانی های زیست محیطی تبدیل می کند.
میزان بازیافت فسفر از جریان فاضلاب مایع می تواند به 40 تا 50 درصد برسد، در حالی که میزان بازیافت از لجن فاضلاب و خاکستر لجن فاضلاب می تواند تا 90 درصد برسد. فسفر را می توان به اشکال مختلفی رسوب داد که یکی از آنها استروویت است (که به عنوان یک کود با کیفیت بالا و آهسته رهش ارزش گذاری می شود). به منظور اقتصادی کردن احیای فسفر، روند بازیابی باید بهبود یابد. امواج فراصوت یک روش تشدید فرآیند است که روند را تسریع می کند و عملکرد مواد معدنی بازیابی شده را افزایش می دهد.

بازیابی فسفر اولتراسونیک

فراصوت باعث تشدید فرآوری و بارش شیمیایی مرطوب در طول بازیابی فسفر از لجن فاضلاب می شود.تحت فراصوت ، مواد ارزشمندی مانند استروویت (فسفات آمونیوم منیزیم (MAP)) ، فسفات کلسیم ، هیدروکسی آپاتیت (HAP) / هیدروکسی آپاتیت کلسیم ، فسفات اکتاکلسیم ، فسفات تری کلسیم و دی هیدرات دی کلسیم فسفات را می توان از جریان های زباله بازیابی کرد. درمان اولتراسونیک بهبود استخراج مرطوب شیمیایی و همچنین بارش و تبلور (sono-تبلور) از مواد با ارزش از لجن فاضلاب و از خاکستر لجن سوزانده شده.
در حالی که محتوای فسفر (8-10٪)، آهن (10-15٪) و آلومینیوم (5-10٪) در خاکستر لجن فاضلاب تک سوز شده بسیار زیاد است، همچنین حاوی فلزات سنگین سمی مانند سرب، کادمیوم، مس و روی است.

هاضم بی هوازی بیوگاز

درخواست اطلاعات




توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.




بهبودی فوپشوروس – یک فرآیند دو مرحله ای

    1. استخراج اسید

اولین مرحله بازیابی فسفر استخراج یا شستشوی فسفر از لجن فاضلاب یا خاکستر لجن فاضلاب سوخته (ISSA) با استفاده از اسیدی مانند اسید سولفوریک یا اسید کلریدریک است. اختلاط اولتراسونیک با افزایش انتقال جرم بین اسید و ISSA باعث شستشوی شیمیایی مرطوب می شود تا شستشوی کامل فسفر به سرعت به دست آید. یک مرحله پیش درمان با استفاده از اتیلن دی آمین تترا استاتیک اسید (EDTA) ممکن است برای بهبود روش استخراج استفاده شود.

    1. رسوب فسفر

تبلور مافوق صوت افزایش رسوب فسفات به طور قابل توجهی با افزایش نقاط بذر و تسریع جذب و تجمع مولکول ها به منظور تشکیل یک کریستال. رسوب اولتراسونیک فسفر از اسلجن فاضلاب و ISSA را می توان به عنوان مثال، با استفاده از هیدروکسید منیزیم و هیدروکسید آمونیوم به دست آورد. رسوب حاصل استروویت است ، ترکیبی از منیزیم ، آمونیوم ، فسفر و اکسیژن تشکیل شده است.

سونوکریستالیزاسیون استروویت

پراکندگی اولتراسونیک باعث انتقال جرم بین فازها می شود و هسته و رشد کریستال برای فسفات ها (به عنوان مثال ، struvite / MAP) را آغاز می کند.
فراصوت در خط بارش و تبلور از struvite اجازه می دهد تا برای درمان strams حجم بزرگ در مقیاس صنعتی. مسئله پردازش یک جریان بزرگ لجن فاضلاب را می توان با یک فرآیند اولتراسونیک مداوم حل کرد ، که تبلور استرویت را تسریع می کند و اندازه کریستال را بهبود می بخشد و ذرات فسفات کوچکتر و یکنواخت تری تولید می کند. توزیع اندازه ذرات رسوب شده نرخ هسته زایی و نرخ رشد کریستال متعاقب آن تعیین می شود. هسته زایی تسریع شده و رشد مهار شده از عوامل کلیدی برای رسوب ذرات کریستالین فسفات ، یعنی استروویت ، در یک محلول آبی است. امواج فراصوت یک روش تشدید فرآیند است که ترکیب را بهبود می بخشد به منظور به دست آوردن توزیع همگن یون های واکنشی است.
بارش اولتراسونیک شناخته شده است به توزیع اندازه ذرات باریک تر، اندازه کریستال کوچکتر، مورفولوژی قابل کنترل و همچنین سرعت هسته ای سریع.

کریستال های استروویت را می توان از لجن فاضلاب رسوب کرد. فراصوت روند بهبودی را بهبود می بخشد.

کریستال های استروویت از پساب خوکی رسوب می کنند (منبع: کیم و همکاران 2017)

نتایج بارش خوب را می توان به عنوان مثال با PO به دست آورد3-4 :Nh+4 :میلی گرم2+ به نسبت 1: 3: 4. محدوده pH 8 تا 10 منجر به حداکثر رهایش فسفر فسفات می شود

امواج فراصوت یک روش تشدید فرآیند بسیار کارآمد برای ترویج رسوب مواد با ارزش مانند فسفات کلسیم، فسفات آمونیوم منیزیم (MAP) و هیدروکسی آپاتیت (HAP)، هیدروکسی آپاتیت کلسیم، اکتاکلسیم فسفات، تری کلسیم فسفات و دی هیدرات دی کلسیم فسفات از فاضلاب است. لجن فاضلاب، کود دامی و پساب های لبنی به عنوان فاضلاب غنی از مواد مغذی شناخته می شوند که برای تولید مواد ارزشمند از طریق بارش به کمک اولتراسونیک مناسب است.

تشکیل کریستال استروویت:
میلی گرم2+ + NH+4 + HPO2-4 + ساعتH2SO –> MgNH4صندوق4 ∙ 6 ساعتH2SO + H+

Hielscher مافوق صوت تولید کننده ultrasonicators با کارایی بالا برای برنامه های کاربردی سونوشیمیایی.

پردازنده های اولتراسونیک با قدرت بالا از آزمایشگاه تا خلبان و مقیاس صنعتی.

تجهیزات اولتراسونیک صنعتی برای شستشو و بارش

سلول جریان UIP4000hdT برای فراصوت درون خطی در مقیاس صنعتیسیستم ها و راکتورهای اولتراسونیک با کارایی بالا برای تصفیه خاکستر لجن فاضلاب سوخته (ISSA) و لجن فاضلاب در مقیاس صنعتی مورد نیاز هستند. Hielscher مافوق صوت در طراحی و ساخت تجهیزات اولتراسونیک با قدرت بالا تخصص دارد – از آزمایشگاه و نیمکت تا واحدهای کاملا صنعتی. مافوق صوت Hielscher قوی و ساخته شده برای عملیات 24/7 تحت بار کامل در محیط های خواستار. لوازم جانبی مانند راکتورهای سلول جریان با هندسه های مختلف، sonotrodes (پروب های اولتراسونیک) و شاخ تقویت کننده امکان انطباق بهینه سیستم اولتراسونیک با نیازهای فرآیند را فراهم می کند. به منظور پردازش جریان های حجم بزرگ، Hielscher واحدهای اولتراسونیک 4kW، 10kW و 16kW را ارائه می دهد که می تواند به راحتی به موازات خوشه های اولتراسونیک ترکیب شود.
مافوق صوت پیچیده Hielscher از ویژگی های یک صفحه نمایش لمسی دیجیتال برای بهره برداری آسان و کنترل دقیق پارامترهای فرآیند.
کاربر پسند و آسان، عملیات امن از ویژگی های کلیدی مافوق صوت Hielscher هستند. کنترل مرورگر از راه دور امکان عملکرد و کنترل سیستم اولتراسونیک را از طریق رایانه شخصی، تلفن هوشمند یا تبلت فراهم می کند.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:

حجم دسته ای نرخ جریان دستگاه های توصیه شده
10 تا 2000 میلی لیتر 20 تا 400 میلی لیتر در دقیقه تا 200 هرتز، UP400St
0.1 تا 20 لیتر 0.2 تا 4 لیتر در دقیقه UIP2000hdT
10 تا 100 لیتر 2 تا 10 لیتر در دقیقه UIP4000hdT
ن.ا. 10 تا 100 لیتر در دقیقه UIP16000
ن.ا. بزرگتر خوشه ای از UIP16000

تماس با ما! / از ما بپرسید!

اطلاعات بیشتر بخواهید

لطفاجهت کسب اطلاعات بیشتراز فرم زیر استفاده کنید .









لطفا توجه داشته باشید که ما سیاست حفظ حریم خصوصی.




ادبیات/منابع

  • دادز ، جان آ. اسپیتالیه، فابین; لوئیزنارد، اولیویه؛ Grossier، Romain; دیوید ، رنه. حسون، میریام؛ بیلون، فابین؛ گاتومل، سندرین؛ Lyczko، Nathalie (2007): تأثیر سونوگرافی بر فرآیندهای تبلور-بارش: چند نمونه و یک مدل تفکیک جدید. خصوصیات سیستم های ذرات و ذرات، Wiley-VCH Verlag، 2007، 24 (1)، صص 18-28
  • خارباندا، آ.; پراسانا، ک. (1395): استخراج مواد مغذی از فاضلاب لبنیات به صورت MAP (فسفات آمونیوم منیزیم) و HAP (هیدروکسی آپاتیت). فصلنامه شیمی رسایان، دوره 9، شماره 2; 2016. 215-221.
  • کیم ، دی. جین مین، ک.; لی، ک.; یو، کارشناسی ارشد:; پارک ، K.Y. (2017): اثر pH، نسبت های مولی و پیش تیمار بر بازیابی فسفر از طریق تبلور استروویت از پساب فاضلاب خوکی هضم شده به روش بی هوازی. تحقیقات مهندسی محیط زیست 22(1)، 1396. 12-18.
  • رحمان، محمد، صالح، محمد، احسان، علی، حسین، م.، رع، سی. (1393): تولید کود کریستالی آهسته رهش از فاضلاب به روش تبلور استروویت. عرب. J. شیمی 7 ، 139–155.


حقایقی که ارزش دانستن دارند

بارش اولتراسونیک چگونه کار می کند؟

امواج فراصوت تأثیر هسته و رشد کریستال، فرآیندی که به عنوان شناخته می شود سونوکریستالیزاسیون.
اولا، استفاده از سونوگرافی اجازه می دهد تا بر میزان هسته زایی تأثیر بگذارد، جایی که کریستال های جامد از محلول مایع تشکیل می شوند. اولتراسوند با قدرت بالا کاویتاسیون ایجاد می کند که رشد و انفجار حباب های خلاء در یک محیط مایع است. انفجار حباب های خلاء انرژی را وارد سیستم می کند و انرژی آزاد اضافی حیاتی را کاهش می دهد. بدین ترتیب، نقاط بذر و هسته زایی با سرعت بالا و در اولین زمان آغاز می شود. در سطح مشترک بین حباب کاویتاسیون و محلول، نیمی از یک مولکول املاح توسط حلال حل می شود، در حالی که نیمی دیگر از سطح مولکول توسط حباب کاویتاسیون پوشانده شده است، به طوری که سرعت حل شدن کاهش می یابد. از انحلال مجدد مولکول املاح جلوگیری می شود ، در حالی که انعقاد مولکول های موجود در محلول افزایش می یابد.
در مرحله دوم، فراصوت باعث رشد کریستال می شود. اختلاط اولتراسونیک باعث رشد کریستال ها با افزایش انتقال جرم و تجمع مولکول ها می شود.
نتایج به دست آمده توسط فراصوت را می توان با حالت فراصوت کنترل:
فراصوت مداوم:
درمان اولتراسونیک مداوم محلول باعث ایجاد بسیاری از سایت های هسته ای می شود ، به طوری که تعداد زیادی کریستال کوچک ایجاد می شود
فراصوت پالس:
استفاده از فراصوت پالس / چرخه اجازه می دهد تا برای کنترل دقیق بیش از اندازه کریستال
فراصوت برای شروع هسته سازی:
هنگامی که سونوگرافی فقط در ابتدای فرآیند تبلور اعمال می شود، تعداد محدودی از هسته ها تشکیل می شود که سپس به اندازه بزرگتری رشد می کنند.

با استفاده از امواج فراصوت در طول تبلور، سرعت رشد، اندازه، و شکل ساختارهای کریستالی را می توان تحت تاثیر قرار و کنترل. گزینه های مختلف فراصوت را فرآیندهای سونو تبلور دقیقا قابل کنترل و تکرار.

خلا سازی آلتراسونیک

هنگامی که سونوگرافی با شدت بالا از یک محیط مایع عبور می کند، امواج فشار بالا (فشرده سازی) و کم فشار (نادر) به طور متناوب از طریق مایع عبور می کنند. هنگامی که فشار منفی ناشی از عبور موج اولتراسونیک از مایع به اندازه کافی بزرگ است، فاصله بین مولکول های مایع از حداقل فاصله مولکولی مورد نیاز برای دست نخورده نگه داشتن مایع فراتر می رود و سپس مایع تجزیه می شود تا حباب های خلاء یا حفره ایجاد شود. این حباب های خلاء به عنوان کاویتاسیون حباب.
حباب های کاویتاسیون مورد استفاده برای کاربردهای اولتراسونیک قدرت مانند مخلوط کردن، دیسپرس (Dispersing) ، فرز، استخراج و غیره تحت شدت سونوگرافی بالاتر از 10 Wcm رخ می دهدH2S. حباب های کاویتاسیون در طی چندین چرخه صوتی کم فشار / فشار بالا رشد می کنند تا زمانی که به ابعادی برسند که نتوانند انرژی بیشتری جذب کنند. هنگامی که یک حباب کاویتاسیون به حداکثر اندازه خود رسیده است، در طول یک چرخه فشرده سازی به شدت منفجر می شود. فروپاشی شدید یک حباب حفره گذرا شرایط شدیدی مانند دما و فشار بسیار بالا، اختلاف فشار و دما بسیار بالا و جت های مایع را ایجاد می کند. این نیروها منبع اثرات شیمیایی و مکانیکی مورد استفاده در کاربردهای اولتراسونیک هستند. هر حباب در حال فروپاشی را می توان به عنوان یک میکروراکتور در نظر گرفت که در آن دمای چند هزار درجه و فشارهای بالاتر از هزار اتمسفر به طور آنی ایجاد می شود [Suslick et al 1986].

کاویتاسیون اولتراسونیک / آکوستیک نیروهای بسیار شدیدی ایجاد می کند که دیواره های سلولی معروف به لیز را باز می کند (برای بزرگنمایی کلیک کنید!)

استخراج التراسونیک بر اساس کاویتاسیون صوتی و نیروهای برشی هیدرودینامیکی آن است

فسفر

فسفر یک منبع ضروری و غیر قابل احیا است و کارشناسان در حال حاضر پیش بینی می کنند که جهان به آن ضربه خواهد زد “قله فسفر”، یعنی زمانی که عرضه دیگر نمی تواند تقاضای افزایش یافته را برآورده کند، تقریبا در 20 سال. کمیسیون اروپا قبلا فسفر را به عنوان یک ماده خام حیاتی طبقه بندی کرده است.
لجن فاضلاب اغلب به عنوان کود پخش شده در مزارع استفاده می شود. با این حال، از آنجایی که لجن فاضلاب نه تنها حاوی فسفات ارزشمند، بلکه فلزات سنگین مضر و آلاینده های آلی نیز می باشد، بسیاری از کشورها مانند آلمان، با قانون میزان استفاده از لجن فاضلاب را به عنوان کود محدود می کنند. بسیاری از کشورها مانند آلمان مقررات سختگیرانه ای در مورد کود دارند که آلودگی به فلزات سنگین را به شدت محدود می کند. از آنجایی که فسفر یک منبع محدود است، مقررات لجن فاضلاب آلمان از سال 2017 اپراتورهای کارخانه فاضلاب را ملزم به بازیافت فسفات ها می کند.
فسفر را می توان از فاضلاب، لجن فاضلاب و همچنین از خاکستر لجن فاضلاب سوخته بازیابی کرد.

فسفات

فسفات، یک ماده شیمیایی معدنی، نمکی از اسید فسفریک است. فسفات های معدنی برای به دست آوردن فسفر برای استفاده در کشاورزی و صنعت استخراج می شوند. در شیمی آلی، فسفات یا ارگانوفسفره استر اسید فسفریک است.
نام فسفر را با عنصر فسفر (نماد شیمیایی P) اشتباه نگیرید. آنها دو چیز متفاوت هستند. فسفر یک غیر فلز چند ظرفیتی از گروه نیتروژن است که معمولا در سنگهای فسفات معدنی یافت می شود.
فسفات های آلی در بیوشیمی و بیوژئوشیمی مهم هستند.
فسفات نام یون PO است43-. از طرف دیگر ، اسید فسفر نام اسید تری پروتیک H است3PO3. این ترکیبی از 3 ساعت است+ یون ها و یک فسفیت (PO33-) یون.
فسفر عنصر شیمیایی است که دارای نماد P و عدد اتمی 15 است. ترکیبات فسفر همچنین به طور گسترده ای در مواد منفجره ، عوامل عصبی ، کبریت اصطکاک ، آتش بازی ، سموم دفع آفات ، خمیر دندان و مواد شوینده استفاده می شود.

استروویت

استروویت که به آن فسفات آمونیوم منیزیم (MAP) نیز گفته می شود، یک ماده معدنی فسفات با فرمول شیمیایی NH است4منیزپو4·6 ساعتH2SO. Struvite در سیستم ارتورومبیک به صورت کریستال های هرمی سفید تا مایل به زرد یا قهوه ای مایل به سفید یا به اشکال پلاتل مانند متبلور می شود. استروویت به عنوان یک ماده معدنی نرم، دارای سختی Mohs 1.5 تا 2 و وزن مخصوص کم 1.7 است. در شرایط خنثی و قلیایی استروویت به سختی محلول است، اما به راحتی در اسید حل می شود. بلورهای استروویت زمانی تشکیل می شوند که نسبت مول به مول به مول (1:1:1) منیزیم، آمونیاک و فسفات در فاضلاب وجود داشته باشد. هر سه عنصر – منیزیم، آمونیاک و فسفات – به طور معمول در فاضلاب وجود دارد: منیزیم عمدتا از خاک، آب دریا و آب آشامیدنی می آید، آمونیاک از اوره در فاضلاب تجزیه می شود و فسفات از غذا، صابون ها و مواد شوینده به فاضلاب می آید. با وجود این سه عنصر، استروویت به احتمال زیاد در مقادیر pH بالاتر، رسانایی بالاتر، دماهای پایین تر و غلظت های بالاتر منیزیم، آمونیاک و فسفات تشکیل می شود. بازیابی فسفر از جریان های فاضلاب به عنوان استروویت و بازیافت آن مواد مغذی به عنوان کود برای کشاورزی امیدوارکننده است.
Struvite یک کود معدنی ارزشمند با رهش آهسته است که در کشاورزی استفاده می شود و دارای مزایای دانه ای، استفاده آسان و بدون بو است.

ما خوشحال خواهیم شد که در مورد روند شما صحبت کنیم.

Let's get in contact.