Ultrazvučna obrada otpada i mulja

Bioplin se proizvodi iz izvora poput komunalnog organskog otpada, kanalizacijskog mulja, prljavštine ili stajskog gnoja. Ultrazvuk poboljšava probavljivost takvog organskog materijala, što dovodi do više bioplina i manje preostalog mulja.

Bioplin je nusprodukt razgradnje organske tvari od strane anaerobnih ili aerobnih bakterija. Sastoji se uglavnom od metana, ugljičnog dioksida i sumporovodika. To čini bioplin obnovljivom alternativom za fosilna goriva, kao što je prirodni plin.

Cijene energije i troškovi odlaganja kemikalija i mulja, zakonodavstvo o zaštiti okoliša i drugi interesi, kao što je smanjenje emisija neugodnih mirisa, zahtijevaju da postrojenja za obradu otpada poboljšaju svoju učinkovitost obrade. Ultrazvučna dezintegracija organskog materijala prije probave značajno poboljšava proizvodnju bioplina. Uz to ultrazvuk poboljšava sposobnost isušivanja vode iz mulja i smanjuje količinu zaostalog mulja koji treba odložiti.

Sirovine za proizvodnju bioplina su mješavine raznih agregiranih i flokuliranih tvari, vlakana, virusa i bakterija, celuloze i drugih anorganskih tvari. Otpad od hrane, organski industrijski i komercijalni otpad, poput masti ili vinassea, dopunske su sirovine za mezofilne i termofilne digestore. Ultrazvučna kavitacija uništava agregate i stanične strukture. Zbog utjecaja na strukturu sastavnog materijala, mulj se može lakše isušiti. Nadalje, uništavanje agregata i staničnih stijenki poboljšava bioraspoloživost unutarstaničnog materijala za razgradnju bakterija.

Povećani prinos bioplina sonikacijom

Nedavno istraživanje istraživalo je učinke predobrade mulja na bazi sonikacije u postrojenju za obradu mulja u gradu Geek. (Slika s lijeve strane prikazuje postavku u pilotskoj mjerili.) Primjena ultrazvučne predobrade pomoću Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W) koja je ultrazvučno tretirala mulj tijekom 15 minuta pokazala je značajno poboljšanje performansi anaerobne digestije, što se prvenstveno odražava u povećanoj proizvodnji bioplina. U usporedbi s neobrađenim muljem, prinos bioplina porastao je s otprilike 16 ± 2 NL·d⁻¹ na 26 ± 2 NL·d⁻¹, što odgovara poboljšanju od oko 63%. Ovo poboljšanje pripisuje se ultrazvučnoj dezintegraciji mulja i staničnih struktura, što je značajno povećalo potrebu za topivim kemijskim kisikom (COD) i koncentracije hlapivih masnih kiselina, čime se poboljšala bioraspoloživost supstrata za metanogene mikroorganizme. Kao rezultat toga, postignuti su veći specifični prinosi metana bez promjene sadržaja metana, koji je ostao stabilan na oko 62%. Ovi nalazi potvrđuju da je niskofrekventna, visokosnažna ultrazvučna obrada učinkovita strategija prije tretmana za intenziviranje anaerobne digestije ubrzavanjem hidrolize i povećanjem udjela lako biorazgradive organske tvari. (usp. Gkalipidou i sur., 2026)

 
Od 1999. godine Hielscher isporučuje ultrazvučne sustave za dezintegraciju do 48kW pojedinačne snage raznim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda, uključujući komunalne i industrijske postrojenja za obradu otpada diljem svijeta. Neki od tih sustava poboljšali su prinos bioplina i do 25%.

 

Tablica u nastavku prikazuje tipične zahtjeve za potrošnju energije za različite volumenske tokove. Ultrazvučni sustav se obično integrira u liniji prije hranjenja u digestor. Alternativno, organski materijal može se recirkulirati iz digestora kroz ultrazvučni sustav natrag u digestor. Stoga se korak ultrazvučne tehnike lako može naknadno ugraditi u postojeće objekte.

Protok Oprema 50 – 200L/sat UIP1000hd 200 – 800L/sat 4xUIP1000hd 1 – 3m³/sat 4xUIP4000 5 – 20m³/sat 6xUIP16000 50 – 200m³/sat 62xUIP16000

Primjenom ultrazvuka u obradi mulja i otpadnih tokova mogu se postići različiti rezultati, kao što su:

• Povećanje prinosa bioplina
• Poboljšana anaerobna razgradnja
• Poboljšanje ponašanja sedimentacije zbog otplinjavanja i raspadanja pahuljica
• Poboljšanje C/N-omjera za denitrifikaciju
• Poboljšanje zgušnjavanja viška mulja
• Poboljšana probava i mogućnost isušivanja vode
• Smanjenje količine flokulanata
• Niži troškovi zbrinjavanja zbog smanjenja zaostalog mulja nakon digestije
• Smanjenje potrebnog polimera
• Uništavanje filamentoznih bakterija

Preporučamo provođenje probnih razmjera, npr. korištenjem sustava od 1 do 4 kW. Ovo će pokazati opće učinke i poboljšanje za vaš tok procesa. Bit će nam drago razgovarati s vama o vašem procesu i preporučiti daljnje korake.