فسفر یک ماده معدنی منابع بحرانی است، که عرضه طبیعی به سرعت در حال کاهش است. در نتیجه دولت آلمان با فرمانی وضع کرد که از سال ۲۰۲۹ فسفر باید تا حد زیادی از لجن فاضلاب بازیابی شود. اجرای سونوگرافی قدرت گزینه های مختلفی را برای تشدید بازیابی فسفر از لجن فاضلاب شهری باز می کند.

فاضلاب لجن گیاهان و بازیافت فسفر

فسفر یک عنصر بحرانی است، به طور گسترده ای به عنوان کود و مواد اولیه در صنعت شیمیایی و دارویی ریز استفاده می شود. دولت آلمان با توجه به کوچک شدن سریع منابع موجود، قانونی را اجرا کرده است که به اساس آن تمام تصفیه خانه فاضلاب شهرداری باید اندازه گیری برای بازیابی فسفر از لجن فاضلاب شهرداری ایجاد کنند. پیاده سازی سونوگرافی با عملکرد بالا ارائه می دهد گزینه های مختلف درمان, که افزایش بهره وری از بهبود فسفر به طور قابل توجهی.

گیاهان فاضلاب از سونوگرافی برای هضم لجن بهبود یافته و بازیابی مواد مغذی مانند فسفر استفاده می کنند.

فاضلاب مافوق صوت فروپاشی لجن برای بهبود بازیابی Phorsphorus

لجن فاضلاب تابشی با امواج سونوگرافی قدرتمند به وضوح نشان داده شده است برای بهبود فروپاشی زیست توده در لجن فاضلاب. مطالعات تحقیقاتی متعدد نشان داده اند مزایای زباله مافوق صوت تصفیه لجن فعال و سیستم های مختلف سونوگرافی صنعتی در حال اجرا در تصفیه خانه های فاضلاب شهرداری در آلمان.
پیش درمان مافوق صوت بسترها در لجن فاضلاب اثرات مفید متعددی برای فرایندهای هضم بی هوازی دارد. این مزایا شامل کاهش اندازه ذرات، افزایش سرعت هیدرولیز، و کوتاه شدن زمان رستگاری هیدرولیکی است.
نیروهای براری حفره ای تولید شده توسط امواج سونوگرافی با شدت بالا / با فرکانس پایین باعث شکستن ریولوژی فلوک لجن و ساختار میکروبی لجن می شوند.
تیم تحقیقاتی نگوین در مطالعات خود نشان داد "که استفاده از سونوگرافی بسیار موثر در کاهش اندازه ذرات زیست توده، دستیابی به کاهش به اندازه ذرات به طور متوسط >78.78٪ متناسب با طول زمان و شدت قرار گرفتن در معرض تابش مافوق صوت است. این نشان داد که ذرات لجن از هم پاشیده و اندازه ذرات لجن کاهش یافته است، بر اساس یک رابطه معکوس بین زمان فراصوت و اندازه ذرات فلوک. کاربرد بسیار موثر بود، با وجود این واقعیت است که مشاهدات فلوک لجن قبل از درمان نشان داد که فلوک لجن متراکم و بسیار جمع و جور، تشکیل شده از بسیاری از زیر محفظه ها با هسته های جمع و جور، خوشه های سلولی، کلونی های باکتریایی، پروتوزوآ، و باکتری های فیلامونس، از جمله عوامل دیگر است. تجزیه و تحلیل از فاضلاب نشان می دهد که فرایند مافوق صوت به طور قابل توجهی از هم پاشید یکپارچگی ساختاری از فلوک لجن در تمام اندازه. قطعات فلوک در شرایط درمان مطلوب به کمتر از ≤6.5 میکرومتر کاهش یافت، و در لجن دوغاب پس از 5–10 دقیقه درمان مافوق صوت با فرکانس سونوگرافی پایین 20 کیلوهرتز حل شد." (نگوین و همکاران، ۲۰۱۵)
لجن فاضلاب به طور کارآمد از هم پاشیده، به عنوان مثال. لجن فراصوت, نشان می دهد به طور قابل توجهی بهبود خواص جدایی اجازه می دهد برای حذف کسر غنی از فسفر از زیست توده و کسر ژل مانند و همچنین آب. حفره مافوق صوت ساختارهای سلولی زیست توده در لجن فاضلاب را مختل می کند و کسر بعدی را به سه کسر از (i) الیاف غنی از سلولز تسهیل می کند، (دوم) یک ژل غنی از مواد مغذی، و (سوم) مایعی که به راحتی قابل تخمیر است. این سه کسر لجن را می توان بیشتر پردازش کرد، به عنوان مانند بازیابی فسفر، حذف هوی متال و غیره.

اولتراسونیک تشدید بارش مرطوب شیمیایی فسفرون

امواج فراصوت یک تکنیک شناخته شده است که از زمان های طولانی در شیمی برای بارش siccessful و اثر بخش از مواد معدنی، ذرات و کریستال استفاده می شود. برای بازیابی فسفری از لجن فاضلاب، فراصوت به منظور ترویج و تسریع بارش استروویت اعمال می شود. استرویت (منیزیم آمونیوم فسفات) یک ماده معدنی فسفات با فرمول NH است₄MgPO₄· 6H_H2S O, ارائه می دهد که یک راه حل ساده برای حذف فسفر به صورت محدود از لجن زباله.
در طول تبلور استرویت /فرایند بارش، ions PO₄^3-NH₄⁺, and Mg^{2 +} به دلیل بارش استرویت از فاز مایع خارج می شوند، تا زمانی که واکنش به تعادل برسد.

بلورهای استرویت از قارچ های خوکی بارش می کنند.
(تصویر و مطالعه: ©کیم و همکاران ۲۰۱۷)

هنگامی که امواج فراصوت به عنوان لجن قبل از درمان قبل از فرایند بارش struvite اعمال می شود, حفره مافوق صوت القا فراهم می کند مخلوط کردن thourough در سطح مولکولی ارائه سطح فعال برای رشد کریستال. افزایش میزان محلول سازی مواد خارج سلولی و داخل سلولی، با افزایش دسترسی زیستی NH به بارش استرویت بیشتر سود می برد₄⁺ and PO₄^3- یون. درمان فراصوت منجر به انتقال جرم تسهیل شده از طریق دوغاب, است که توسط حفره مافوق صوت ایجاد می شود.
فراصوت همچنین می تواند به مشروب کربنیزاسیون هیدروترمال، که در آن فسفر به عنوان struvite از مشروب کربنیزاسیون هیدروترمال از طریق استخراج و بارش به کمک مافوق صوت بازیافت اعمال می شود.
اطلاعات بیشتر در مورد بارش استرویت در مقیاس بزرگ برای بازیابی فسفر از لجن فاضلاب!

سونو فنتون برای انتشار فسفر از لجن فاضلاب

مطالعه گونگ و همکاران (۲۰۱۵) کارایی یک سونوگرافی ترکیبی–فنتون (که با نام سونو فنتون نیز شناخته می شود) را برای فروپاشی لجن فاضلاب نشان داد. با استفاده از سونوگرافی فنتون درمان به طور قابل توجهی افزایش کربن، نیتروژن و انتشار فسفر. درمان سونو فنتون در مقایسه با درمان فنتون به تنهایی به ترتیب 7/1 و 2/2 برابر نیتروژن کل (N) و فسفر (P) را افزایش داد. پس از درمان سونو فنتون، لجن اندازه ذرات ظریف تر و ریز ساختار شل تر را بر اساس میکروسکوپ الکترونی پوسیده نشان داد. با استفاده از رزونانس اسپین الکترون، بیشترین شدت سیگنال OH از 7/568 توسط درمان فنتون به 3/1106 پس از درمان سونو فنتون افزایش یافت. این امر نشان داد که درمان سونو-فنتون باعث فروپاشی لجن می شود و آزاد شدن کربن آلی، نیتروژن و فسفر را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.

اولتراسونیک تشدید سلول های سوخت میکروبی

پیش درمان مافوق صوت لجن فاضلاب ترویج محلول سازی ترکیبات آلی مختلف از ماتریس لجن, که پس از آن تسریع الکتروهیدروژنز میکروبی.
بیشتر و Ghangrekar (2010) کمک اثرات مفید قبل از درمان فراصوت بر سلول های سوخت میکروبی به فعالیت های آنزیمی افزایش یافته و در دسترس بودن پروتئین های خارج سلولی، پلی ساکریدها و آنزیم ها، که از لایه های داخلی فلوک لجن به لایه های بیرونی توسط sonoporation مافوق صوت و اختلال در سلول آزاد، و در نتیجه بهبود بهره وری بهره برداری از بستر. برای بهبود برداشت الکتریسیته از سلول های سوخت میکروبی، بهبود قابلیت انتقال الکترون باکتری به یک ماده جامد خارج سلولی ضروری است. این انتقال الکترون خارج سلولی می تواند یا در تماس مستقیم بین سطح سلول و سطح جامد یا به طور غیر مستقیم از طریق میانجی های به اصطلاح برون زا و برون زا رخ دهد. برای انتقال مستقیم الکترون بین باکتری ها و سطح الکترود، الکترون باید به غشای بیرون سلول برسد. این پدیده ممکن است به دلیل امواج فراصوت قبل از درمان داده شده به اینوکولوم رخ داده است زمانی که انرژی عرضه شده خاص کافی بود; از این رو، طرفدار کارایی بالاتر کولمبیک است.
فرایند الکترولیز میکروبی تشدید مافوق صوت می تواند با فرایندهای تخمیر بعدی برای درمان لجن ترکیب شده است.

درمان لجن فاضلاب سونو-الکتروشیمیایی

الکتروکواگولاسیون یک فرایند ساده است، که به راحتی می توان آن را در فاضلاب به کار برد و اجازه تصفیه حجم های بزرگ را به طور کارآمد و مقرون به صرفه می دهد. امواج فراصوت کمک می کند تا برای غلبه بر اشکال اصلی فرایندهای الکتروکواگولاسیون با جلوگیری از تشکیل لایه های منفعل کننده از الکترودها. فیلم های منفعل که در طول زمان بر روی سطح الکترود شکل می گیرند، کارایی سیستم های انعقادی الکتروکوآگلاسیون را به شدت کاهش می دهند و سونوگرافی یک روش نما برای حذف مداوم این لایه های منفعل کننده در طول عمل است، در حالی که در عین حال فراصوت گردش مالی سیستم های انعقادی الکتروکوآگلاسیون را افزایش می دهد. امواج مافوق صوت شکستن موانع تشکیل شده در سطح الکترود و تولید مقادیر بالایی از گونه های رادیکال برای حذف آلاینده ها با ایجاد نقاط فشار بالا در داخل محلول در طول پدیده حفره. با ترکیب الکتروکواگولاسیون با مافوق صوت، با توجه به ایجاد سطوح جدید بر روی الکترود توسط حفره یا جریان میکرو، کاهش ضخامت لایه توزیع با افزایش نرخ انتقال جرم تشدید می شود. سونو- الکتروکواگولاسیون مقدار تشکیل انعقادی را نسبت به الکتروکواگلاسیون افزایش می دهد، و فلوکولاسیون با مخلوط کردن شدید و اکسیداسیون با تشکیل رادیکال آزاد افزایش می یابد؛ بنابراین رسیدن به کارایی مورد نظر در کوتاه ترین زمان امکان پذیر است.
(مرادی و همکاران، ۱۳۰۰)

مزایای سونولکروشیمی و سونوئلکروکواگولاسیون

"Sonoelectrochemistry ترکیبی از انرژی مافوق صوت در یک سیستم الکتروشیمیایی ارائه می دهد که مزایای متعددی، از جمله حذف حباب گاز در سطح الکترود، گاز زدایی محلول، اختلال در لایه انتشار Nernst، افزایش حمل و نقل انبوه گونه های الکترواکتیو از طریق لایه دو، و فعال سازی و تمیز کردن سطح الکترود است. این مزایا در الکتروشیمی منجر به بهبود کارایی فرایند (الکترود و بازده جریان)، افزایش نرخ و بازده الکتروشیمیایی، کاهش ولتاژهای سلولی و بیش از حد قدرت الکترود، بهبود مواد الکترودپوزیت شده از نظر سختی، کیفیت، متخلخل و ضخامت، و سرکوب گرفتگی الکترود و گاز زدایی در سطح الکترود می شود." (Foroughi et al., 2021)
اطلاعات بیشتر در مورد تجهیزات sono- الکتروشیمیایی و کاربردهای آن!

سیستم های صنعتی مافوق صوت برای فاضلاب لجن درمان

سیستم های با کارایی بالا Hielscher Ultrasonics یک کار-اسب قابل اعتماد در تصفیه خانه های فاضلاب و لجن فاضلاب است. سیستم های مافوق صوت Hielscher ارائه سونوگرافی با قدرت بالا در 20kHz, که ایجاد حفره صوتی شدید. اثرات درمان مافوق صوت با قدرت بالا ما عبارتند از اختلال در سلول و فروپاشی, انتقال توده بالا, ضدفونی, تجزیه پلیمرها, انتشار آنزیم ها و همگن شدن لجن. فراصوت با شدت بالا کارایی درمان را از طریق تولید رادیکال های اکسیداتیو بهبود می بخشد و با افزایش سایت های هسته سازی، اطمینان از انعقاد و فلوکلاسیون بهتر است. نسل قابل اعتماد و مداوم از این نیروهای حفره مافوق صوت شدید و اثرات آن اجازه می دهد تا به ادغام پردازنده های مافوق صوت قدرتمند ما برای برنامه های مختلف به منظور بهبود انرژی و مواد مغذی برداشت از لجن فاضلاب.

• فروپاشی مافوق صوت لجن فاضلاب
• اولتراسونیک تشدید هضم بی هوازی
• بازیابی مواد مغذی با ارزش (فسفر، نیتروژن، منیزیم، کلسیم، پتاسیم و غیره)
• حذف مواد آيين کننده مانند فلزات سنگين

ارائه پردازنده های مافوق صوت با جریان را از طریق راکتور در اندازه های مختلف, Hielscher مافوق صوت تا به زباله های مافوق صوت ایده آل و سیستم های درمان لجن برای تسهیلات لجن فاضلاب خود را.
طراحی مدولار اجازه می دهد تا برای تالش ساده از چند واحد مافوق صوت به موازات, که باعث می شود درمان قابل اعتماد و کارآمد از هر حجم ممکن است.
Hielscher بالا قدرت / بالا توان سیستم های مافوق صوت افزایش بهره وری و عملکرد در درمان زیست توده در لجن فاضلاب.
تمام مافوق صوت ما ویژگی تمیز کردن در محل (CIP).
مناسب برای درمان های خواستار: لجن فاضلاب اغلب حاوی مواد فیبری با محتویات سلولز بالا است که به سختی از هم پاشیده می شوند. اولتراسونیک هایلشر’ پردازنده های مافوق صوت صنعتی می تواند دامنه های بسیار بالا ارائه. دامنه تا 200μm به راحتی می تواند به طور مداوم در 24/7 عمل اجرا شود. حتی برای دامنه های بالاتر، sonotrodes مافوق صوت سفارشی در دسترس هستند. چنین دامنه های بالا یک راه اثر بخش برای برهم زدن ساختار سلولی سلولزها، لیگنین و دیواره های سلولی قوی مواد دیگر است. طراحی بهینه سازی شده از راکتورهای سلول جریان ما تضمین الگوهای جریان ایده آل و یکنواخت, درمان مافوق صوت کارآمد از لجن تغذیه.

ما با یکپارچه سازی سیستم و مهندسان گیاهان لجن فاضلاب کار می کنند

به عنوان تولید کننده و سازنده سیستم از واحدهای مدولار مافوق صوت با عملکرد بالا، Hielscher مافوق صوت با این نسخهها کار همراه با یکپارچه سازی سیستم. بیشتر اپراتورهای تصفیه خانه های فاضلاب و لجن فاضلاب با یکپارچه کننده های سیستم کار می کنند که در طراحی و اتوماسیون چنین کارخانه های تصفیه ای با تجربه خوبی هستند. تیم ما از مهندسان طراحی و مهندسین فنی توصیه پیکربندی مافوق صوت مطلوب برای حجم لجن هدفمند، ارائه اطلاعات دقیق سیستم، نقاشی کانادا و همچنین خدمات نصب و راه اندازی و آموزش عملیاتی. این امر امکان اجرای سازنده و هدف محور ادغام سونوگرافی با کارایی بالا در فاضلاب خانه ها را فراهم می کند. لطفا با ما تماس بگیرید اگر شما علاقه مند به یکپارچه سازی پردازنده های مافوق صوت ما برای بهبود درمان لجن!

جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:

تماس با ما در حال حاضر برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد Hielscher فاضلاب مافوق صوت لجن سیستم های درمان، گزینه های نصب و اطلاعات فنی!