市下水汚泥からのリン回収に向けた各種ソリューション

リンは重要な資源鉱物であり、自然供給が急速に減少しています。その結果、ドイツ政府は、2029年からリンを下水汚泥から大部分回収しなければならないという法令によって制定した。パワー超音波の実施は、市下水汚泥からのリンの回復を強化するために様々なオプションを開きます。

下水汚泥処理プラントとリンリサイクル

リンは重要な元素であり、微細な化学および製薬業界で肥料および原料として広く使用されています。利用可能な資源の急速な縮小により、ドイツ政府は、すべての自治体の排水処理プラントが市の下水汚泥からリンを回収するための測定を確立しなければならない法律を実施しました。高性能超音波の実装は、リンの回復の効率を大幅に向上させる様々な治療オプションを提供しています。

廃水プラントは、改善された汚泥消化とリンなどの栄養素の回復のために超音波を使用しています。

改善されたphorsphorusの回復のための超音波下水汚泥崩壊

強力な超音波を照射下水汚泥は、下水汚泥中のバイオマスの崩壊を改善するために明確に実証されている。多くの研究は、超音波廃棄物活性化汚泥処理の利点を示しており、様々な産業超音波システムは、ドイツの市営排水処理プラントで実行されています。
下水汚泥中の基質の超音波前処理は、嫌気性消化プロセスにいくつかの有益な効果を有する。これらの利点は、粒子サイズを縮小し、加水分解の速度を増加させ、および油圧保持時間を短縮することが含まれます。
高強度/低周波超音波によって発生するキャビテーションせん断力は、汚泥凝集形態の分裂および汚泥の微生物構造を引き起こす。
グエンの研究チームは、研究で「超音波の適用は、バイオマスの粒子サイズを減少させるのに非常に有効であり、超音波照射暴露の時間と強度の長さに比例して>78.78%の平均粒子サイズへの減少を達成する」ことを実証した。これは、スラッジ粒子が崩壊し、スラッジ粒子サイズが減少したことを示し、超音波処理時間とフロック粒子サイズとの逆関係に基づいて。治療前の汚泥凝集観察は、コンパクトコア、細胞クラスター、細菌コロニー、原虫、糸状細菌を持つ多くのサブコンパートメントで構成される、汚泥のフロックが密集し、非常にコンパクトであることを明らかにしたにもかかわらず、非常に効果的でした。排水の分析は、超音波プロセスが著しくすべてのサイズの汚泥フロックの構造的完全性を崩壊したことを示しています。最適な処理条件下では、フロック片をわずか≤6.5μmにまで減少させ、超音波処理の5〜10分後に低超音波処理の後に20kHzの低い超音波処理の後にスラスラに溶解した。(グエンら, 2015)
効率的に崩壊した下水汚泥、すなわち。 超音波処理された汚泥は、バイオマスおよびゲル状の分画だけでなく、水からリンが豊富な分画を除去することを可能にする著しく改善された分離特性を示す。超音波キャビテーションは、下水汚泥中のバイオマスの細胞構造を破壊し、その後の分画を(i)セルロース豊富な繊維、(ii)栄養豊富なゲル、および(iii)容易に発酵可能な液体に促進する。スラッジのこれらの3つの画分は、例えばリン回収、重金属除去など、さらに処理することができる。

リンの超音波強化湿式化学沈殿

超音波は、ミネラル、粒子および結晶のシセスフルかつ効果的な沈殿のための化学で長い時間から使用されるよく知られた技術です。下水汚泥からのリン酸回復のために、超音波処理は、促進し、Struviteの沈殿を加速するために適用されます。ストルビテ(リン酸アンモニウムアンモニウム)は、式NHを有するリン酸鉱物である₄MgPO₄・6H₂ Oは、廃棄物汚泥から結合された形でリンを除去する簡単な溶液を提供する。
ストルビテ結晶化/沈殿過程中、イオンPO₄^3-、NH₄⁺、および Mg²⁺ は、反応が平衡に達するまで、ストルビト沈殿のために液相から除去される。

豚の排水から沈殿したストルビテ結晶。
(絵と研究:©キムら2017)

超音波は、ストルビテ沈殿プロセスの前に汚泥前処理として適用される場合、超音波誘導キャビテーションは、結晶成長のための活性表面積を提供する分子レベルでのthourough混合を提供する。細胞外および細胞内物質の可溶化率の増加により、NHの生物学的利用能を高めることで、さらに、ストルビテ沈殿にメリットを与える₄⁺ とPO₄^3- イオン。超音波処理処理は、超音波キャビテーションによって引き起こされるスラリーを介して容易に大量移動をもたらす。
超音波処理は、リンが熱水炭化酒から超音波補助抽出および沈殿によって導き出されるとしてリサイクルされる熱水炭化酒にも適用できます。
下水汚泥からのリン回収のための大規模なストルビテ降水量について詳しく読む!

下水汚泥からのリン放出のためのソノ・フェントン

Gongら(2015)の研究は、下水汚泥崩壊のための超音波-フェントン(ソノフェントンとも呼ばれる)前処理の効率を実証した。超音波-フェントン治療を適用すると、炭素、窒素およびリン放出が有意に増加した。ソノフェントン処理は、フェントン処理単独と比較して、総窒素(N)とリン(P)をそれぞれ1.7倍と2.2倍に増加させた。ソノフェントン処理後、スラッジは走査型電子顕微鏡に基づいてかなり微細な粒子径と緩やかな微細構造を示した。電子スピン共鳴を用いて、最も高いOH•信号強度は、フェントン処理によって568.7からソノフェントン処理後1106.3に増加した。これは、ソノフェントン処理が汚泥の崩壊を誘発し、有機炭素、窒素およびリンの放出を大幅に改善することを実証した。

超音波強化微生物燃料電池

下水汚泥の超音波前処理は、その後微生物の電気水素化を促進する汚泥マトリックスから様々な有機化合物の可溶化を促進する。
Ghangrekar(2010)は、微生物燃料電池に対する超音波処理の前処理の有益な効果を寄与し、酵素活性を高め、超音波ソノポレーションと細胞破壊によって汚泥群の内層から外層に放出される細胞外タンパク質、多糖類および酵素の入手可能性を高め、その結果、基板効率が向上する。微生物燃料電池からの収穫電力を改善するためには、細菌から細胞外固体への電子移動能力の向上が必要である。この細胞外電子移動は、細胞表面と固体表面との間に直接接触するか、いわゆる外因性および内在性メディエーターを介して間接的に起こり得る。細菌と電極表面との間の直接電子移動のために、電子は細胞の外膜に到達する必要があります。この現象は、特定の供給エネルギーが十分であったときに接種に与えられた超音波処理のために発生した可能性があります。したがって、より高いクーロン効率を支持する。
超音波強化微生物電解プロセスは、スラッジ処理のためのその後の発酵プロセスと組み合わせることができました。

ソノ電気化学下水汚泥処理

電気凝固は、簡単に廃水に適用することができ、効率的かつ費用対効果の高い大量の処理を可能にする簡単なプロセスです。超音波は、電極からのパッシベーション層の形成を防ぐことによって、電気凝固プロセスの主な欠点を克服するのに役立ちます。時間の経過とともに電極表面に形成される受動膜は、電気凝固システムおよび超音波の効率を大幅に低下させ、操作中にこれらの不動態層を連続的に除去する簡単な方法であり、同時に超音波処理は電気凝固系の回転数を増加させる。超音波は、電極表面に形成された堆積物を分解し、キャビテーション現象の間に溶液内の高圧点を作成することにより汚染物質を除去するために、大量のラジカル種を生成します。電気凝固と超音波を組み合わせることで、キャビテーションまたはマイクロストリーミングによる電極上の新しい表面の作成により、分布層の厚さの減少は、質量移動速度を増加させることによって悪化する。ソノ電気凝固は、電気凝固と比較して凝固体形成の量を増加させ、そして凝集は、フリーラジカル形成による極端な混合および酸化によって増強される。したがって、最短時間で所望の効率が可能に達する。
(モラディら、2021)

ソノ電気化学とソノ電気凝固の利点

「ソノエレクトロケミストリーは、電極表面の気泡除去、溶液脱気、ネルンスト拡散層の破壊、二重層を介した電気活性種の大量輸送の増強、電極表面の活性化と洗浄など、いくつかの利点を提供する電気化学システムにおける超音波エネルギーの組み合わせです。電気化学におけるこれらの利点は、プロセス効率の向上(電極と電流効率)、電気化学的速度と収率の向上、セル電圧と電極過ポテンポの低下、硬度、品質、気孔率および厚さの点での電解電堆積物の改善、電極表面での電極汚れと脱気の抑制につながります。(2021年)フォロウウィら)
ソノ電気化学装置とその用途について詳しくお読みください!

下水汚泥処理用産業用超音波システム

ヒールシャー超音波高性能システムは、排水および下水汚泥処理場で信頼性の高い作業馬です。ヒールシャー超音波システムは、強烈な音響キャビテーションを作成する20kHzで高出力超音波を提供します。当社の高出力超音波処理の効果は、細胞破壊と崩壊、高質量移動、消毒、ポリマーの分解、酵素の放出および汚泥の均質化を含む。高強度超音波処理は、酸化ラジカルの生成と核形成部位の増加によって治療効率を向上させ、より良い凝固および凝集を保証する。これらの強烈な超音波キャビテーション力とその効果の信頼性と連続的な生成は、下水汚泥からのエネルギーと栄養収穫を改善するために、様々なアプリケーションのための私たちの強力な超音波プロセッサを統合することができます。

• 下水汚泥の超音波崩壊
• 超音波で嫌気性消化を強く
• 貴重な栄養素(リン、窒素、マグネシウム、カルシウム、カリウムなど)の回収
• 重金属などの汚染物質の除去

様々なサイズのフロースルー反応器と超音波プロセッサを提供し、ヒールシャー超音波は、あなたの下水汚泥施設のための理想的な超音波廃棄物の無駄剤と汚泥処理システムを持っています。
モジュラー設計は、可能な任意のボリュームの信頼性と効率的な処理を行う並列で複数の超音波ユニットの簡単な分割払いを可能にします。
ヒールシャーハイパワー/ハイスループット超音波システムは、下水汚泥中のバイオマスの処理における効率と収率を高めます。
すべての超音波処理器は、清掃インプレース(CIP)を備えています。
厳しい治療に適しています:下水汚泥は、多くの場合、崩壊しにくいセルロース内容物を有する繊維状の材料を含んでいます。ヒールシャー超音波’ 産業超音波プロセッサは非常に高い振幅を提供することができます。最大200μmの振幅は、24時間365日の操作で簡単に連続的に実行できます。さらに高い振幅のために、カスタマイズされた超音波ソトロードが利用可能です。このような高振幅は、セルロース、リグニンおよび他の材料の堅牢な細胞壁の細胞構造を破壊する効果的な方法です。当社のフローセル反応器の最適化された設計は、理想的な流れパターンと供給された汚泥の均一で効率的な超音波処理を保証します。

下水汚泥プラントのシステムインテグレーターやエンジニアと協力

高性能超音波モジュール単位のメーカーとシステムビルダーとして、ヒールシャー超音波は、システムインテグレーターと一緒に動作します。廃水および下水汚泥処理プラントのほとんどのオペレータは、このような浄化プラントの設計と自動化に十分に経験のあるシステムインテグレーターと連携します。設計エンジニアと技術エンジニアの私達のチームは、ターゲットスラッジボリュームのための最適な超音波構成を推奨し、詳細なシステム情報、CAD図面だけでなく、インストールサービスと運用トレーニングを提供します。これは下水処理場の高性能超音波の統合の建設的で、目標指向の実施を可能にする。あなたは改善された汚泥処理のために私たちの超音波プロセッサを統合することに興味がある場合は、お問い合わせください!

下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：

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