აერობული ფარჩის ჩანტლების დაღვრაზე ულტრაბგერითი उपचारა
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ხელსაწყო შლის ნარჩენი აქტიური ფარჩი (WAS) აერობული დამუშავებამდე ან დროში. აკუსტიკური კავიტაცია შლის ფლოკებს, ანადგურებს ექსტრაცელულარულ პოლიმერულ ნივთიერებებს და აშლის მიკრობული უჯრედებს. ეს აქცევს ადრე დაცულ ორგანულ მასალას უფრო მისაღებ აერობული დიგესტერისთვის.
აერობული პროცესისთვის მიზანი არ არის ბიოგაზის წარმოების გაზრდა. მეთანის გაძლიერება მნიშვნელოვანია ანაერობული მონელებისთვის. აერობული დიჯესტერში, შესრულების შესაბამისი ინდიკატორებია არასტაბილურ-მყარი ნივთიერებების განადგურება, ჟანგბადის მოხმარება, მონელების დრო, ნარჩენი მშრალი მყარი ნივთიერებები, წყალგაუმტარობა და მთლიანი საოპერაციო ღირებულება.
Hielscher სამრეწველო sonicators ინტეგრირებულია ტუმბოს WAS ხაზში ან დიგესტერის რეცირკულაციის მარყუჟში. ულტრაბგერითი ნაკადის უჯრედის რეაქტორები აკონცენტრირებენ დამუშავებას განსაზღვრულ ლამის ნაკადზე და საშუალებას აძლევს პროცესის მონიტორინგის სიმძლავრე, ნაკადი, მყარი ნივთიერებების კონცენტრაცია, წნევა და ტემპერატურა. შედეგი არის კომპაქტური რეტროფიტა, რომელსაც შეუძლია დაამატოს ულტრაბგერითი ლამის დაშლა არსებული აერობული დიჯესტერის შეცვლის გარეშე.
Hielscher-ის ინდუსტრიული ულტრაბგერითი ინლაინ ფლოუ-ისკიდი გამკვრივებული აქტივირებული ლპობის დამუშავებისთვის.
რატომ არის ჭარბი აქტივირებული ლპობის გადამუშავება რთული
ჭარბი აქტივირებული ლპობა არის ზედმეტი ბიოლოგიური ნარჩენები, რომლებიც მოცილებულია აქტივირებული ლპობის წყლის განივლის პროცესიდან. იგი შეიცავს მიკროორგანიზმებს, ექსტრაცელულარულ პოლიმერულ ნივთიერებებს (EPS), დაკავებულ ორგანურ ნივთიერებებს და ინერტულ ნარჩენებს.
მეორე ხარისხის კლარიფაიერში, ჩაწოლილი აქტივირებული ლპობა იყოფა ორ ნაკადად:
- დაბრუნებული გააქტიურებული ტალახი (RAS) უბრუნდება აერაციის აუზს ბიომასის საჭირო კონცენტრაციის შესანარჩუნებლად.
- ნარჩენების გააქტიურებული ტალახი (WAS) ამოღებულია სითხის დამუშავების პროცესიდან და იგზავნება გასქელებაზე, სტაბილიზაციაზე, საჭმლის მონელებაზე ან წყალგაუმტარობაზე.
WAS შეიცავს მიკრობული უჯრედების მასალის მაღალ პროპორციას. მისი ბიოდეგრადირებადი ორგანული შემცველობის დიდი ნაწილი შემოსაზღვრულია უჯრედის კედლებით ან შეკრულია კომპაქტური ლამის ფლოკებში. ეს ფიზიკური დაცვა ანელებს უჯრედების ბუნებრივ ლიზისს და ჰიდროლიზს.
აერობული საჭმლის მონელების დროს ჟანგბადი მიეწოდება, ხოლო მცირე ახალი საკვებია ხელმისაწვდომი. მიკროორგანიზმები შედიან ენდოგენურ სუნთქვაში და მოიხმარენ შენახულ მასალას, მკვდარ უჯრედებს და სხვა ბიოდეგრადირებადი ლამის კომპონენტებს. მიზანია ტალახის სტაბილიზაცია, სუნის პოტენციალის შემცირება და აქროლადი მყარი ნივთიერებების რაოდენობის შემცირება, რომლებიც უნდა იყოს გაუმკლავი და განკარგული.
საჭმლის მონელების სიჩქარე ხშირად შეზღუდულია სუბსტრატზე წვდომით. საჭმლის მომნელებელს შეიძლება ჰქონდეს აქტიური მიკროორგანიზმები და საკმარისი ყოფნის დრო, მაგრამ ორგანული ნივთიერებები ხელუხლებელი უჯრედებისა და მკვრივი ფლოკების შიგნით ძნელად მისადგომი რჩება.
დაუმუშავებელი ფლოკების შედარება გაჟღერებულ ტალახთან: Sonication მნიშვნელოვნად ამცირებს ფლაკებს.
კვლევა და სურათები: ©Chu et al. 2001
როგორ იხსნება ულტრაბგერითი კავიტაცია აერობული მონელებისთვის
Hielscher სამრეწველო სონიკატორები მუშაობენ 20 კჰც-ზე და წარმოქმნიან ინტენსიურ აკუსტიკური კავიტაციას თხევადი და ნალექის ნაკადებში. კავიტაციის ბუშტები წარმოიქმნება, იზრდება და იშლება ტალახში. მათი კოლაფსი ქმნის ძლიერ ადგილობრივ ათვლის ძალებს, რომლებიც მოქმედებენ უშუალოდ ფლოსებზე, EPS-ზე და მიკრობულ უჯრედებზე.
ულტრაბგერითი მკურნალობა იწვევს სამ მნიშვნელოვან ცვლილებას WAS-ში:
Floc დაშლა
კავიტაცია არღვევს ლამის აგრეგატებს და ავლენს ზედაპირებს, რომლებიც ადრე იყო შემოსაზღვრული უჯრედგარე პოლიმერული ნივთიერებებით (EPS). დამუშავებული ტალახი შეიცავს მცირე ნაწილაკებს და უფრო დიდ ხელმისაწვდომ ზედაპირს.
EPS და უჯრედების დარღვევა
ულტრასონიკური დამხმარე დეგრანულაცია ზრდის კომუნალური ნარჩენების აქტივური ნალექის აერობულ ბიოდეგრადირებადობას მძიმე ნალექის ფლოკების დაშლისა და ჩაკეტილი ორგანული ნივთიერების გამოშვების გზით. ულტრასონიკური კავიტაცია გეგმავს უჯრედის მემბრანებსა და უჯრედის კედლებს. პროტეინები და ნახშირწყლები, ასევე სხვა ინტრაცელულარული კომპონენტები გადადიან სითხის ფაზაში.
გაძლიერებული ბიომიღწელადობა
აერობულმა მიკროორგანიზმებმა შეუძლიათ უფრო მარტივად მოიხმარონ ხსნადი და წვრილად დაყოფილი ორგანული მასალა, ვიდრე მთელი მიკრობული უჯრედები და კომპაქტური ფლოკები. შესაბამისად, ულტრასონიკა ნაწილობრივ ასრულებს ლიზისისა და ჰიდროლიზის მექანიკურ სამუშაოს ბიოლოგიური ოქსიდაციის ეტაპამდე.
Sonication მიზნად ისახავს კანალიზაციის ტალახის სქელ დამცავ მატრიცას, რათა მიკრობული საჭმლის მონელება ბევრად უფრო სწრაფი და ეფექტური გახდეს. ეს ჩვეულებრივ აღინიშნება, როგორც ხსნადი ქიმიური ჟანგბადის მოთხოვნის (SCOD) ზრდა.
სამრეწველო ულტრაბგერითი ნაკადის რეაქტორი გაუმჯობესებული WAS მონელებისთვის
Sonication-ის უპირატესობები აერობული საჭმლის მონელების მცენარეებში
პასუხი დამოკიდებულია ტალახზე და ულტრაბგერითი დოზაზე. როდესაც sonication ზრდის აერობულ ბიოდეგრადირებადობას, ჩამდინარე წყლების გამწმენდი ნაგებობამ შეიძლება მიიღოს:
- უფრო აქროლადი-მყარი განადგურება არსებული საჭმლის მონელების დროს
- შედარებითი ტალახის სტაბილიზაცია მოკლე საცხოვრებელ დროში
- დაბალი ნარჩენი მშრალი მყარი ნივთიერებების წარმოება
- არსებული აერობული დიგესტორის დამატებითი ეფექტური მოცულობა
- ბიოსოლიდების ტრანსპორტირების და განადგურების შემცირება
- პროცესის სტაბილურობის გაუმჯობესება მაღალ სოლიდურ დატვირთვებზე
- სალიკვიდაციო და უჯრედების დისკუპციის საშუალებით ფილამენტური ორგანიზმების უკეთესი კონტროლი
ინლაინის Hielscher სონიკატორები მარტივი რეტროფიტისთვის
სრული მასშტაბით, ჩვეულებრივ უფრო ეფექტურია კონცენტრირებული შლაგის ნაკადის სონავარდება, ვიდრე აერობული დიგესტორის სრული მოცულობა. Hielscher ულტრაბგერითი ფლოუ-სელ რეაქტორები მხარს უჭერენ ორ პრაქტიკულ კონფიგურაციას.
WAS-ის კვების ხაზის წინასაპროცესო დამუშავება
ულტრაბგერითი სისტემა დამონტაჟებულია WAS-ის შეღ濶ების შემდეგ და აერობული დიგესტორის წინ:
შეღლებული WAS -> კვების პომპი -> Hielscher ულტრაბგერითი ფლოუ სელ -> აერობული დიგესტორი
ეს მოწყობა მკურნალობს განსაზღვრულ მშრალი მყარი მასის ნაკადს და უზრუნველყოფს მკაფიო საფუძველს კონკრეტული ულტრაბგერითი ენერგიის შეყვანის კონტროლისთვის.
ნაკადის სქემა: გასქელებული WAS -> საკვების ტუმბო -> Hielscher სამრეწველო შიდა sonicator UIP6000hdT -> აერობული საჭმლის მომნელებელი
საჭმლის მომნელებელი რეცირკულაცია ან გვერდითი დამუშავება
ტალახის კონტროლირებადი ფრაქცია ამოტუმბული ხდება საჭმლის მომნელებელი ან ლამის ხაზიდან სონიკატორის მეშვეობით და უბრუნდება პროცესს. ეს კონფიგურაცია სასარგებლოა, როდესაც არსებული კვების ხაზის შეცვლა რთულია ან როდესაც ტალახის მხოლოდ შერჩეული ფრაქცია უნდა იქნას დამუშავებული.
ორივე მოწყობილობა შეიძლება დამონტაჟდეს კომპაქტურ ტრალზე პომპით, ულტრაბგერითი ნაკადის უჯრით, იზოლაციის სარქველებით, მომსახურების გადახვევით, წნევის და ტემპერატურის ზომვით, ნიმუშის აღების წერტილებით და პროცესების კონტროლით. არსებული დიგესტორის ჭურჭელი უცვლელი რჩება.
ეს ულტრაბგერითი მკურნალობისთვის განსაკუთრებით ხელსაყრელს ხდის არსებული წყალგამონაბოლქვის სტანციების შემოწმების დროს. ულტრაბგერითი ტრალი შეიძლება დამონტაჟდეს პომპირებულ ხაზში, დამოუკიდებლად ატარებული და შემოწმების ან გაწმენდის დროს გვერდზე გადახლაგდეს.
აუმჯობესეთ აერობული ნალექის დაშლა ელექტრომაგნიტური ულტრაბგერით!
Hielscher სამრეწველო სონიკატორები უზრუნველყოფენ კომპაქტურ და მასშტაბურ მეთოდს მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ინტეგრირებისთვის არსებულ WAS მკურნალობის ხაზში. შიდა ნაკადის უჯრედების დამუშავება კონცენტრირებს ულტრაბგერითი ენერგიას ლამის ნაკადზე, მხარს უჭერს რეპროდუცირებადი დოზის კონტროლს და შეიძლება შეიქმნას საიმედო 24/7 მძიმე მუშაობისთვის.
დიზაინი, წარმოება და კონსულტაცია – ხარისხი დამზადებულია გერმანიაში
Hielscher ულტრაბგერითები ცნობილია მათი უმაღლესი ხარისხისა და დიზაინის სტანდარტებით. გამძლეობა და მარტივი მუშაობა საშუალებას იძლევა ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების გლუვი ინტეგრაცია სამრეწველო ობიექტებში. უხეში პირობები და მომთხოვნი გარემო ადვილად უმკლავდება Hielscher ულტრაბგერითებს.
Hielscher Ultrasonics არის ISO სერთიფიცირებული კომპანია და განსაკუთრებული აქცენტი კეთდება მაღალი ხარისხის ულტრაბგერაზე, რომელიც აღჭურვილია უახლესი ტექნოლოგიით და მომხმარებლის კეთილგანწყობით. რა თქმა უნდა, Hielscher ულტრაბგერითები შეესაბამება CE და აკმაყოფილებს UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების შერევას აპლიკაციების, დისპერსიის, ემულსიფიკაციისა და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბებზე.
ხშირად დასმული შეკითხვები
ულტრაბგერითი მკურნალობა აწარმოებს მეტ ბიოგაზს აერობულ საჭმლის მომნელებელში?
არა. მეტანი ან ბიოგაზის დაყენების გაზრდა არის ანაერობული დიგესტიის სარგებელი. აერობული დიგესტიისთვის, ულტრაბგერითი დამუშავება უნდა შეფასდეს VS-ის რღვევით, ჟანგბადის მოხმარებით, დიგესტიის დროით, დარჩენილი მშრალი ნივთიერებებით, წყალგამავალიობით და მთლიან ღირებულებით.
ულტრაბგერითი სისტემა სად არისติดებული?
სისტემა ჩვეულებრივ იყენებს ინტერნალურად WAS-ის გასქელების შემდეგ და აერობული დიგესტორის წინ. ის ასევე შეიძლება მუშაობდეს კონტროლირებადი გვერდის ძაფში ან დიგესტორის რეცირკულაციის რუპში. სერვისის გადამრთველი საშუალებას აძლევს ჭუჭყის გადაცემას მუშაობის დროს.
რატომ იყენებენ 20 კჰც ინდუსტრიულ სონიკატორს?
დაბალი სიხშირის, მაღალი ენერგიის ულტრაბგერა წარმოქმნის ინტენსიურ ქავიტაციას და მექანიკურ დაჭრას. ეს ეფექტურია ჭუჭყის ფლოკების დაშლაში, EPS-ის დარღვევაში და მიკრობული უჯრედების გახსნაში სითხე-ყავის ნაკადებში.
მშვინვარებით შესაძლებელია Hielscher სონიკატორის უწყვეტი მუშაობა?
კი. Hielscher-ის ინდუსტრიული hdT სონიკატორები შექმნილია უწყვეტი მძიმე დატვირთვის პირობებში მუშაობისთვის და ცნობილია მათი გამძლეობით. ფლოუ-სელის რეაქტორები უზრუნველყოფენ კონტროლირებად ინლაინ ან რეციკლირებული დამუშავების შესაძლებლობას, ხოლო ავტომატური მონაცემთა ლოგირება მხარს უჭერს პროცესის მონიტორინგსა და აღდგენადობას.
რომელი მონაცემებია საჭირო ულტრასონიკური ჭუჭყიანი სისტემის ზომისთვის?
მთავარი მონაცემებია WAS-ის ნაკადი, TS და VS კონცენტრაცია, ჭუჭყის სითხის სიბლანტეობა, მიზნობრივი ენერგიის დონე, საჭირო მკურნალობის ეფექტი, სამუშაო საათები და ხელმისაწვდომი წნევა. რეკომენდებულია პილოტური ტესტირება სასარგებლო დოზის განსასაზღვრად სრული მასშტაბის ზომის წინ.
დაუმატებს თუ არა სონიკაცია ჭუჭყის ორთქლიანობას?
შედეგი დამოკიდებულია გამათბობელის მახასიათებლებზე და დოზაზე. საშუალო დამუშავება შეიძლება გააუმჯობესოს მყარების პროცესი, ხოლო ზედმეტი დისპერსია შეუძლია წარმოადგინოს წვრილი ნაწილაკები და ხსნადი პოლიმერები, რომლებიც იწვევს მყარების დაჭერის ან ნამცეცების შესუსტებას. ამიტომ, წყლის გამოშრობის ტესტები პროცესის ოპტიმიზაციის აუცილებელი ნაწილია.
რა ამბობს სამეცნიერო კვლევები ულტრაბგერითი WAS დიგესტიის შესახებ?
ლაბორატორიული კვლევები მხარს უჭერს ულტრაბგერილის გამოყენებას WAS-ის მისაწვდომობისა და აერობული ბიოდეგრადაციის გაზრდისთვის.
აერობული მონელების დაწყებამდე კომბინირებული ტუტე და ულტრაბგერითი წინასწარი დამუშავების შესწავლისას, ორგანული ნივთიერებების დეგრადაცია იმავე საჭმლის მონელების დროს დაფიქსირდა, როგორც 38.0% არანამკურნალევი ტალახისთვის და 42.5% ულტრაბგერითი წინასწარ დამუშავებული ტალახისთვის. კომბინირებული ტუტე და ულტრაბგერითი წინასწარი დამუშავება გაზარდა დეგრადაცია 50.7%-მდე. შედეგი გვიჩვენებს, რომ მხოლოდ ულტრაბგერას შეუძლია გააუმჯობესოს აერობული დეგრადაცია, ასევე აჩვენებს, რომ მიღწევადი გაუმჯობესება დამოკიდებულია წინასწარი დამუშავების სტრატეგიაზე და ლამის მახასიათებლებზე. (შდრ. Jin et al., 2009)
მუნიციპალური WAS-ის კიდევ ერთი გამოძიება იტყობინება, რომ გაზრდილი ტალახის ხსნადი და აერობული ბიოდეგრადირება ულტრაბგერითი დახმარებით ბაქტერიული დაშლის შემდეგ. წინასწარ დამუშავებულმა ტალახმა აჩვენა უფრო მაღალი ბიოდეგრადაციის ან დაშლის სიჩქარე, ვიდრე არანამკურნალევი კონტროლი. (შდრ. Kavitha et al. 2016)
სონიკაცია მხარს უჭერს სხვა ნალექების პროცესებს?
კი. სონიკაცია მხარს უჭერს რამდენიმე ნალექების სამკურნალო პროცესს ფლოკების, EPS-ისა და მიკრობული უჯრედების შესარღვევად:
ანაერობული მონელება/ბიოგაზის წარმოება: აჩქარებს ჰიდროლიზს, ზრდის გამხსნელი COD-ს და შეუძლია გაუმჯობესოს VS-ის განადგურება და მეტანის გამომუშავება.
ფოსფორის აღდგენა: высვივებს უჯრედში დაკავშირებულ და ორგანულ ფოსფორს სითხის ფაზაში, აუმჯობესებს ხელმისაწვდომობას შემდგომი სტრუვიტის ან ვივიანიტის ნალექისთვის; ულტრაბგერითი ასევე შეუძლია გააძლიეროს ფოსფორის გამონთავისუფლება ნალექების ფერფლიდან.
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- 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.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია რომ სამრეწველო ზომა.