અલ્ટ્રાસોનિક કચરા અને કાદવની પ્રક્રિયા

નગરપાલિકાનો કાર્બનિક કચરો, ગટરના પાણીનો કાદવ, કીચડ અથવા છાણ જેવા સ્રોતોમાંથી બાયોગેસ ઉત્પન્ન થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન આવી કાર્બનિક સામગ્રીની પાચનક્ષમતા સુધારે છે, જેના પરિણામે વધુ બાયોગેસ અને ઓછો અવશેષ કાદવ મળે છે.

બાયોગેસ એ અવાયુજીવી અથવા વાયુજીવી બેક્ટેરિયા દ્વારા કાર્બનિક પદાર્થના વિઘટનની આડપેદાશ છે. તેમાં મુખ્યત્વે મિથેન, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ હોય છે. આથી બાયોગેસ કુદરતી ગેસ જેવા અશ્મિભૂત ઇંધણોનો નવીનીકરણીય વિકલ્પ બને છે.

ઊર્જાના ભાવ, રસાયણો અને કાદવના નિકાલના ખર્ચ, પર્યાવરણીય કાયદા તથા દુર્ગંધના ઉત્સર્જનમાં ઘટાડા જેવી અન્ય બાબતોને કારણે કચરાની પ્રક્રિયા કરતા પ્લાન્ટોએ તેમની પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા સુધારવી જરૂરી બને છે. પાચન પહેલાં કાર્બનિક સામગ્રીનું અલ્ટ્રાસોનિક વિખંડન બાયોગેસનું ઉત્પાદન નોંધપાત્ર રીતે સુધારે છે. તેની સાથે સોનિકેશન કાદવમાંથી પાણી દૂર કરવાની ક્ષમતા સુધારે છે અને નિકાલ કરવાનો રહેતા અવશેષ કાદવનું પ્રમાણ ઘટાડે છે.

બાયોગેસના ઉત્પાદન માટેની કાચી સામગ્રી વિવિધ એકત્રિત અને ફ્લોક સ્વરૂપે ગંઠાયેલા પદાર્થો, તંતુઓ, વાયરસ અને બેક્ટેરિયા, સેલ્યુલોઝ અને અન્ય અકાર્બનિક પદાર્થોનું મિશ્રણ હોય છે. ખાદ્ય કચરો તથા ચરબી અથવા વિનાસ જેવા કાર્બનિક ઔદ્યોગિક અને વ્યાવસાયિક કચરા મધ્યમ તાપમાને અને ઊંચા તાપમાને કાર્યરત પાચકો માટે પૂરક કાચી સામગ્રી છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન સમૂહો અને કોષીય રચનાઓનો નાશ કરે છે. ઘટક સામગ્રીની રચના પર થતી અસરને કારણે કાદવમાંથી વધુ સરળતાથી પાણી દૂર કરી શકાય છે. વધુમાં, સમૂહો અને કોષભિત્તિઓનો નાશ થવાથી બેક્ટેરિયા દ્વારા વિઘટન માટે કોષની અંદરની સામગ્રીની જૈવઉપલબ્ધતા સુધરે છે.

સોનિકેશન દ્વારા બાયોગેસની ઉપજમાં વધારો

તાજેતરના એક અભ્યાસમાં “Geek” નગરપાલિકાના કાદવ પ્રક્રિયા પ્લાન્ટમાં સોનિકેશન આધારિત કાદવની પૂર્વપ્રક્રિયાની અસરો તપાસવામાં આવી હતી. (ડાબી બાજુનું ચિત્ર પાયલોટ સ્તરની ગોઠવણી દર્શાવે છે.) Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W) નો ઉપયોગ કરીને કાદવ પર 15 min સુધી અલ્ટ્રાસોનિક પૂર્વપ્રક્રિયા કરવાથી અવાયુજીવી પાચનની કામગીરીમાં નોંધપાત્ર સુધારો જોવા મળ્યો હતો, જે મુખ્યત્વે બાયોગેસના ઉત્પાદનમાં થયેલા વધારામાં પ્રતિબિંબિત થયો હતો. પ્રક્રિયા ન કરેલા કાદવની સરખામણીમાં બાયોગેસની ઉપજ આશરે 16 ± 2 NL·d⁻¹ થી વધીને 26 ± 2 NL·d⁻¹ થઈ હતી, જે લગભગ 63% સુધારાને અનુરૂપ છે. આ સુધારો કાદવના ફ્લોક્સ અને કોષીય રચનાઓના અલ્ટ્રાસોનિક વિખંડનને આભારી છે, જેણે દ્રાવ્ય રાસાયણિક ઑક્સિજન માંગ (COD) અને બાષ્પશીલ ફેટી એસિડની સાંદ્રતા નોંધપાત્ર રીતે વધારી હતી અને તેના દ્વારા મિથેન ઉત્પન્ન કરતા સૂક્ષ્મજીવો માટે સબસ્ટ્રેટની જૈવઉપલબ્ધતા સુધારી હતી. પરિણામે, મિથેનના અંશમાં ફેરફાર કર્યા વિના મિથેનની વધુ ઊંચી વિશિષ્ટ ઉપજ પ્રાપ્ત થઈ હતી; મિથેનનો અંશ લગભગ 62% પર સ્થિર રહ્યો હતો. આ તારણો પુષ્ટિ કરે છે કે ઓછી આવૃત્તિ અને ઊંચી શક્તિવાળું અલ્ટ્રાસોનિકેશન જલવિઘટનને વેગ આપીને અને સરળતાથી જૈવવિઘટન પામી શકે તેવા કાર્બનિક પદાર્થનો અંશ વધારીને અવાયુજીવી પાચનને વધુ તીવ્ર બનાવવા માટેની અસરકારક પૂર્વપ્રક્રિયા વ્યૂહરચના છે. (જુઓ Gkalipidou et al., 2026)

 
1999 થી Hielscher વિશ્વભરમાં નગરપાલિકા અને ઔદ્યોગિક કચરા પ્રક્રિયા સુવિધાઓ સહિત વિવિધ ગંદા પાણીની પ્રક્રિયા કરતા પ્લાન્ટોને પ્રતિ સિસ્ટમ 48kW સુધીની શક્તિ ધરાવતી અલ્ટ્રાસોનિક વિખંડન સિસ્ટમો પૂરી પાડે છે. આમાંથી કેટલીક સિસ્ટમોએ બાયોગેસની ઉપજમાં 25% સુધીનો સુધારો કર્યો છે.

 

નીચેનું કોષ્ટક વિવિધ આયતનિક પ્રવાહ દરો માટેની સામાન્ય શક્તિની જરૂરિયાતો દર્શાવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ સામાન્ય રીતે પાચકમાં સામગ્રી દાખલ થાય તે પહેલાં પ્રવાહમાર્ગમાં સીધી જોડવામાં આવે છે. વૈકલ્પિક રીતે, કાર્બનિક સામગ્રીને પાચકમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ મારફતે ફરી પાચકમાં પરિભ્રમિત કરી શકાય છે. તેથી, હાલની સુવિધાઓમાં અલ્ટ્રાસોનિકેશનનું પગલું સરળતાથી ઉમેરી શકાય છે.

પ્રવાહ દર ઉપકરણ 50 – 200L/hr UIP1000hd 200 – 800L/hr 4xUIP1000hd 1 – 3m³/hr 4xUIP4000 5 – 20m³/hr 6xUIP16000 50 – 200m³/hr 62xUIP16000

કાદવ અને કચરાના પ્રવાહોની પ્રક્રિયામાં અલ્ટ્રાસોનિક્સના ઉપયોગથી વિવિધ પરિણામો પ્રાપ્ત થઈ શકે છે, જેમ કે:

• બાયોગેસની ઉપજમાં વધારો
• અવાયુજીવી વિઘટનમાં સુધારો
• વાયુ દૂર કરવાથી અને ફ્લોક્સના વિખંડનને કારણે અવસાદનના વર્તનમાં સુધારો
• વિકેન્દ્રીકરણ માટેના C/N-ગુણોત્તરમાં સુધારો
• વધારાના કાદવને ઘટ્ટ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં સુધારો
• પાચન અને પાણી દૂર કરવાની ક્ષમતામાં સુધારો
• ફ્લોક બનાવનારા પદાર્થોના પ્રમાણમાં ઘટાડો
• પાચન પછી અવશેષ કાદવમાં ઘટાડાને કારણે નિકાલના ખર્ચમાં ઘટાડો
• જરૂરી પોલિમરના પ્રમાણમાં ઘટાડો
• તંતુમય બેક્ટેરિયાનો નાશ

અમે પાયલોટ સ્તરે પરીક્ષણો કરવાની ભલામણ કરીએ છીએ, ઉદાહરણ તરીકે 1 થી 4kW સિસ્ટમોનો ઉપયોગ કરીને. આ તમારી ચોક્કસ પ્રક્રિયાના પ્રવાહ માટેની સામાન્ય અસરો અને સુધારો દર્શાવશે. તમારી પ્રક્રિયા અંગે તમારી સાથે ચર્ચા કરીને અને આગળનાં પગલાંની ભલામણ કરીને અમને આનંદ થશે.