વધારાના સક્રિય કાદવના વાયુજીવી પાચન માટે અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચાર

ઉચ્ચ શક્તિનું અલ્ટ્રાસોનિકેશન વાયુજીવી પાચન પહેલાં અથવા તે દરમિયાન વધારાના સક્રિય કાદવ (WAS)નું વિઘટન કરે છે. ધ્વનિક કેવિટેશન કાદવનાં ફ્લોક્સને તોડે છે, કોષબાહ્ય પોલિમરી પદાર્થોને વિક્ષેપિત કરે છે અને સૂક્ષ્મજીવોના કોષોને ખોલે છે. આથી અગાઉ સંરક્ષિત રહેલા કાર્બનિક પદાર્થો વાયુજીવી પાચકમાં વધુ સુલભ બને છે.
વાયુજીવી પ્રક્રિયામાં ઉદ્દેશ બાયોગેસનું ઉત્પાદન વધારવાનો નથી. મિથેનમાં વધારો અવાયુજીવી પાચન માટે પ્રસ્તુત છે. વાયુજીવી પાચકમાં સંબંધિત કાર્યક્ષમતા સૂચકોમાં ઉડનશીલ ઘન પદાર્થોનો નાશ, ઑક્સિજનનો વપરાશ, પાચનનો સમય, અવશેષ શુષ્ક ઘન પદાર્થો, પાણી દૂર કરવાની ક્ષમતા અને કુલ સંચાલન ખર્ચનો સમાવેશ થાય છે.

Hielscher ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સને પંપ દ્વારા વહન થતી WAS લાઇનમાં અથવા પાચકના પુનઃપરિભ્રમણ લૂપમાં સંકલિત કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો-સેલ રિએક્ટર્સ ઉપચારને કાદવના નિર્ધારિત પ્રવાહ પર કેન્દ્રિત કરે છે અને શક્તિ, પ્રવાહ દર, ઘન પદાર્થોની સાંદ્રતા, દબાણ અને તાપમાન દ્વારા પ્રક્રિયાનું નિરીક્ષણ કરવાની સુવિધા આપે છે. પરિણામે એક સુઘડ રેટ્રોફિટ મળે છે, જે હાલના વાયુજીવી પાચકને બદલ્યા વિના કાદવનું અલ્ટ્રાસોનિક વિઘટન ઉમેરી શકે છે.

વધારાના સક્રિય કાદવનું પાચન શા માટે મુશ્કેલ છે

વધારાનો સક્રિય કાદવ એટલે સક્રિય કાદવ આધારિત ગંદાપાણીની ઉપચાર પ્રક્રિયામાંથી દૂર કરવામાં આવતા વધારાના જૈવિક ઘન પદાર્થો. તેમાં સૂક્ષ્મજીવો, કોષબાહ્ય પોલિમરી પદાર્થો (EPS), પકડાયેલ કાર્બનિક સામગ્રી અને નિષ્ક્રિય ઘન પદાર્થો હોય છે.
દ્વિતીયક ક્લેરિફાયરમાં, તળિયે બેઠેલા સક્રિય કાદવને બે પ્રવાહોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

• જરૂરી જૈવભારની સાંદ્રતા જાળવવા માટે પરત સક્રિય કાદવ (RAS)ને વાયુમિશ્રણ ટાંકીમાં પાછો મોકલવામાં આવે છે.
• વધારાના સક્રિય કાદવ (WAS)ને પ્રવાહી ઉપચાર પ્રક્રિયામાંથી દૂર કરીને ઘટ્ટીકરણ, સ્થિરીકરણ, પાચન અથવા પાણી દૂર કરવાની પ્રક્રિયા માટે મોકલવામાં આવે છે.

WASમાં સૂક્ષ્મજીવોના કોષીય પદાર્થોનું પ્રમાણ ઊંચું હોય છે. તેની જૈવવિઘટનક્ષમ કાર્બનિક સામગ્રીનો મોટો ભાગ કોષભિત્તિઓથી ઘેરાયેલો હોય છે અથવા કાદવનાં સઘન ફ્લોક્સની અંદર બંધાયેલો હોય છે. આ ભૌતિક સંરક્ષણ કુદરતી કોષલયન અને જલવિઘટનને ધીમું કરે છે.
વાયુજીવી પાચન દરમિયાન ઑક્સિજન પૂરો પાડવામાં આવે છે, જ્યારે નવો ખોરાક બહુ ઓછો ઉપલબ્ધ હોય છે. સૂક્ષ્મજીવો અંતર્જાત શ્વસનમાં પ્રવેશે છે અને સંગ્રહિત પદાર્થો, મૃત કોષો તથા કાદવના અન્ય જૈવવિઘટનક્ષમ ઘટકોનો વપરાશ કરે છે. તેનો હેતુ કાદવને સ્થિર કરવાનો, દુર્ગંધ ઉત્પન્ન થવાની સંભાવના ઘટાડવાનો અને પાણી દૂર કરીને નિકાલ કરવો પડે તેવા ઉડનશીલ ઘન પદાર્થોનું પ્રમાણ ઘટાડવાનો છે.
પાચનનો દર ઘણી વાર સબસ્ટ્રેટ સુધીની પહોંચથી મર્યાદિત થાય છે. પાચકમાં સક્રિય સૂક્ષ્મજીવો અને પૂરતો નિવાસ સમય હોઈ શકે છે, પરંતુ અખંડ કોષો અને ગાઢ ફ્લોક્સની અંદરના કાર્બનિક પદાર્થો સુધી પહોંચવું મુશ્કેલ રહે છે.

ઉપચાર ન કરેલા ફ્લોક્સની સોનિકેશન કરેલા કાદવ સાથે સરખામણી: સોનિકેશન ફ્લોક્સમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.
અભ્યાસ અને ચિત્રો: ©Chu et al. 2001

અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન વાયુજીવી પાચન માટે WASને કેવી રીતે ખોલે છે

Hielscher ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સ 20kHz પર કાર્ય કરે છે અને પ્રવાહી તથા સ્લરીના પ્રવાહોમાં તીવ્ર ધ્વનિક કેવિટેશન ઉત્પન્ન કરે છે. કાદવની અંદર કેવિટેશનના બબૂલા બને છે, વધે છે અને તૂટી પડે છે. તેમના તૂટી પડવાથી શક્તિશાળી સ્થાનિક કર્તન બળો ઉત્પન્ન થાય છે, જે ફ્લોક્સ, EPS અને સૂક્ષ્મજીવોના કોષો પર સીધાં કાર્ય કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચાર WASમાં ત્રણ મહત્વપૂર્ણ ફેરફારો ઉત્પન્ન કરે છે:

ફ્લોક્સનું વિઘટન

કેવિટેશન કાદવના સમૂહોને તોડે છે અને અગાઉ કોષબાહ્ય પોલિમરી પદાર્થો (EPS)થી ઘેરાયેલી સપાટીઓને ખુલ્લી પાડે છે. ઉપચાર કરેલા કાદવમાં નાના કણો અને વધુ મોટું સુલભ સપાટી ક્ષેત્રફળ હોય છે.

EPS અને કોષોનું વિક્ષેપન

અલ્ટ્રાસોનિક સહાયથી થતું વિઘટન કાદવનાં મજબૂત ફ્લોક્સને તોડીને અને ફસાયેલા કાર્બનિક પદાર્થોને મુક્ત કરીને નગરપાલિકાના વધારાના સક્રિય કાદવની વાયુજીવી જૈવવિઘટનક્ષમતા વધારે છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન કોષપટલો અને કોષભિત્તિઓને વિક્ષેપિત કરે છે. પ્રોટીન અને કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ તેમજ અન્ય અંતઃકોષીય સંયોજનો પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં જાય છે.

વધેલી જૈવઉપલબ્ધતા

વાયુજીવી સૂક્ષ્મજીવો અખંડ સૂક્ષ્મજીવી કોષો અને સઘન ફ્લોક્સની તુલનામાં દ્રાવ્ય અને સૂક્ષ્મ કણોમાં વિભાજિત કાર્બનિક પદાર્થોનો વધુ સરળતાથી ઉપયોગ કરી શકે છે. તેથી અલ્ટ્રાસોનિકેશન જૈવિક ઓક્સિડેશનના તબક્કા પહેલાં કોષલયન અને જલવિઘટનના કાર્યનો એક ભાગ યાંત્રિક રીતે કરે છે.
સૂક્ષ્મજીવી પાચનને ઘણું વધુ ઝડપી અને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવવા માટે સોનિકેશન ગટરના કાદવની જાડી રક્ષણાત્મક સંરચનાને લક્ષ્ય બનાવે છે. આ સામાન્ય રીતે દ્રાવ્ય રાસાયણિક ઓક્સિજન માંગ (SCOD)માં વધારા તરીકે જોવા મળે છે.

પાચકનું પુનઃપરિભ્રમણ અથવા બાજુપ્રવાહ ઉપચાર

કાદવનો નિયંત્રિત અંશ પાચક અથવા કાદવની લાઇનમાંથી પંપ દ્વારા સોનિકેટરમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે અને પ્રક્રિયામાં પાછો મોકલવામાં આવે છે. જ્યારે હાલની ફીડ લાઇનમાં ફેરફાર કરવો મુશ્કેલ હોય અથવા કાદવના માત્ર પસંદ કરેલા અંશ પર જ ઉપચાર કરવાનો હોય ત્યારે આ ગોઠવણ ઉપયોગી છે.

બંને ગોઠવણો પંપ, અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો સેલ, આઇસોલેશન વાલ્વ, સર્વિસ બાયપાસ, દબાણ અને તાપમાન માપન, નમૂના લેવાના બિંદુઓ અને પ્રક્રિયા નિયંત્રણો ધરાવતા કોમ્પેક્ટ સ્કિડ તરીકે સ્થાપિત કરી શકાય છે. હાલનું પાચક પાત્ર યથાવત્ રહે છે.
આથી અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચાર હાલના ગંદા પાણીના શુદ્ધિકરણ સંયંત્રોમાં રેટ્રોફિટ કરવા માટે ખાસ યોગ્ય બને છે. અલ્ટ્રાસોનિક સ્કિડ પંપથી ચાલતી લાઇનમાં સ્થાપિત કરી શકાય છે, સ્વતંત્ર રીતે ચલાવી શકાય છે અને નિરીક્ષણ અથવા જાળવણી દરમિયાન બાયપાસ કરી શકાય છે.

ઉચ્ચ-શક્તિના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વડે વાયુજીવી કાદવનું વિઘટન સુધારો!

હાલની WAS ઉપચાર લાઇનમાં ઉચ્ચ-શક્તિના અલ્ટ્રાસાઉન્ડને સમાવવા માટે Hielscher ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સ કોમ્પેક્ટ અને ક્ષમતામાં વધારો કરી શકાય તેવી પદ્ધતિ પૂરી પાડે છે. ઇનલાઇન ફ્લો-સેલ પ્રક્રિયા કાદવના પ્રવાહ પર અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જાને કેન્દ્રિત કરે છે, પુનરુત્પાદનક્ષમ માત્રા નિયંત્રણને સમર્થન આપે છે અને વિશ્વસનીય 24/7 સઘન કામગીરી માટે તેની ઇજનેરી રચના કરી શકાય છે.

ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને પરામર્શ – જર્મનીમાં નિર્મિત ગુણવત્તા

Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ તેમની સર્વોચ્ચ ગુણવત્તા અને ડિઝાઇનનાં ધોરણો માટે જાણીતા છે. મજબૂતાઈ અને સરળ સંચાલનને કારણે અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સને ઔદ્યોગિક સુવિધાઓમાં સરળતાથી સમાવી શકાય છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ કઠોર પરિસ્થિતિઓ અને પડકારજનક વાતાવરણનો સરળતાથી સામનો કરે છે.

Hielscher Ultrasonics એક ISO પ્રમાણિત કંપની છે અને અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી તથા વપરાશકર્તા માટેની સરળતા ધરાવતા ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પર વિશેષ ભાર મૂકે છે. નિઃશંકપણે, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ CE અનુરૂપ છે અને UL, CSA તથા RoHsની આવશ્યકતાઓ પૂરી કરે છે.

સાહિત્ય / સંદર્ભો

• Jin Y., Li H., Mahar R.B., Wang Z., Nie Y. (2009): Combined alkaline and ultrasonic pretreatment of sludge before aerobic digestion. Journal of Environmental Science 2009;21(3):279-284.
• Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
• C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.