Behandlung vun Offäll a Schlamm mat Ultraschall
Biogas gëtt aus Quelle wéi kommunale Biooffäll, Klärschlamm, Mëscht oder Déierendünger produzéiert. D’Ultraschallbehandlung verbessert d’Vergärbarkeet vun esou organeschem Material, wat zu méi Biogas a manner Reschtschlamm féiert.
Biogas ass en Nieweprodukt vum Ofbau vun organescher Matière duerch anaerob oder aerob Bakterien. E besteet haaptsächlech aus Methan, Kuelendioxid a Schwiefelwaasserstoff. Dat mécht Biogas zu enger erneierbarer Alternativ zu fossille Brennstoffer wéi Äerdgas.
D’Energiepräisser, d’Käschte fir Chemikalien a fir d’Entsuergung vu Schlamm, d’Ëmweltgesetzgebung an aner Interessie wéi d’Reduktioun vu Gerochsemissiounen erfuerdere vun Offallbehandlungsanlagen, datt si hir Veraarbechtungseffizienz verbesseren. D’Desintegratioun vum organesche Material duerch Ultraschall virun der Vergärung verbessert d’Biogasproduktioun däitlech. Zousätzlech verbessert d’Ultraschallbehandlung d’Entwässerbarkeet vum Schlamm a reduzéiert d’Quantitéit u Reschtschlamm, déi entsuergt muss ginn.
D’Ausgangsmaterialie fir d’Produktioun vu Biogas si Mëschunge vu verschiddenen aggregéierten a geflockte Stoffer, Faseren, Viren a Bakterien, Zellulos an aneren anorganesche Stoffer. Liewensmëtteloffäll an organesch Industrie- a Gewerbeoffäll wéi Fetter oder Vinass sinn zousätzlech Ausgangsmaterialie fir mesophil an thermophil Faulbehälter. D’Ultraschallkavitatioun zerstéiert Aggregater an Zellstrukturen. Duerch den Afloss op d’Struktur vum Material léisst de Schlamm sech méi einfach entwässeren. Ausserdeem verbessert d’Zerstéierung vun den Aggregater an Zellwänn d’Bioverfügbarkeet vum intrazelluläre Material fir den Ofbau duerch Bakterien.
4x 4kW Héichleeschtungsultraschall fir d’Schlammdesintegratioun
Méi héije Biogasertrag duerch Ultraschallbehandlung
Eng rezent Etüd huet d’Auswierkunge vun enger Virbehandlung vu Schlamm mat Ultraschall an enger griichescher kommunaler Schlammbehandlungsanlag ënnersicht. (D’Bild lénks weist de Versuchsopbau am Pilotmoossstaf.) D’Virbehandlung mat engem Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W), bei där de Schlamm fir 15 min mat Ultraschall behandelt gouf, huet eng wesentlech Verbesserung vun der Leeschtung vun der anaerober Vergärung gewisen, déi sech virun allem an enger méi héijer Biogasproduktioun ausgedréckt huet. Am Verglach mat onbehandeltem Schlamm ass de Biogasertrag vun ongeféier 16 ± 2 NL·d⁻¹ op 26 ± 2 NL·d⁻¹ geklommen, wat enger Verbesserung vun ongeféier 63% entsprécht. Dës Verbesserung gëtt op d’Desintegratioun vu Schlammflacken an Zellstrukturen duerch Ultraschall zeréckgefouert, déi de geléiste cheemesche Sauerstoffbedarf (COD) an d’Konzentratioune vu flüchtege Fettsaieren däitlech erhéicht huet, wouduerch d’Bioverfügbarkeet vum Substrat fir methanogen Mikroorganisme verbessert gouf. Doduerch goufe méi héich spezifesch Methanerträg erreecht, ouni de Methanundeel ze veränneren, dee bei ronn 62% stabil bliwwen ass. Dës Resultater bestätegen, datt eng Ultraschallbehandlung mat niddreger Frequenz an héijer Leeschtung eng effektiv Virbehandlungsstrategie ass, fir d’anaerob Vergärung ze intensivéieren, andeems si d’Hydrolys beschleunegt an den Undeel u liicht biologesch ofbaubarer organescher Matière erhéicht. (vgl. Gkalipidou et al., 2026)
Zënter 1999 liwwert Hielscher Ultraschalldesintegratiounssystemer mat enger Eenzelleeschtung vu bis zu 48kW u verschidden Ofwaasserbehandlungsanlagen, dorënner kommunal an industriell Offallbehandlungsanlagen op der ganzer Welt. Verschiddener vun dëse Systemer hunn de Biogasertrag ëm bis zu 25% verbessert.
D’Desintegratioun vun Déierendünger duerch Ultraschall virun der anaerober Vergärung verbessert d’Biogaserträg.
D’Tabell hei drënner weist den typesche Leeschtungsbedarf fir verschidde Volumenstréim. Den Ultraschallsystem gëtt normalerweis inline virun der Zouflossleitung an de Faulbehälter integréiert. Alternativ kann dat organescht Material aus dem Faulbehälter duerch den Ultraschallsystem an zeréck an de Faulbehälter zirkuléiert ginn. Dofir kann den Ultraschallbehandlungsschrëtt einfach a bestoend Anlagen nogerëscht ginn.
|
Ultraschallprozessor mat enger Leeschtung vun 48kW fir d’Schlammdesintegratioun
- Erhéijung vum Biogasertrag
- Verbesserten anaeroben Ofbau
- Verbesserung vum Sedimentatiounsverhalen duerch Entgasung an Desintegratioun vun de Flacken
- Verbesserung vum C/N-Verhältnis fir d’Denitrifikatioun
- Verbesserung vun der Andéckung vum Iwwerschossschlamm
- Verbessert Vergärung an Entwässerbarkeet
- Reduktioun vun der Quantitéit u Flockungsmëttelen
- Méi niddreg Entsuergungskäschten duerch d’Reduktioun vum Reschtschlamm no der Vergärung
- Reduktioun vun der néideger Quantitéit u Polymer
- Zerstéierung vu fuedemfërmege Bakterien
Mir recommandéieren, Versich am Pilotmoossstaf duerchzeféieren, z. B. mat Systemer vun 1 bis 4kW. Dat weist déi allgemeng Effekter an d’Verbesserung fir Äre spezifesche Prozessstroum. Mir beschwätzen Äre Prozess gär mat Iech a recommandéieren Iech weider Schrëtt.
Den UIP6000hdT, en Ultraschallapparat mat enger Leeschtung vu 6000 Watt, mat Ultraschallduerchflosszellreaktor.
Literatur / Referenzen
- Evdokia Gkalipidou, Asimina Koukoura, Ioanna Savvanidou, Marios G. Kostakis, Dimitrios Triantafyllos Gerokonstantis, Petros Mastoras, Georgia Gatidou, Michail S. Fountoulakis, Stergios Vakalis, Olga S. Arvaniti, Nikolaos S. Thomaidis, Olga-Ioanna Kalantzi, Athanasios S. Stasinakis (2026): Evaluation of a pilot system coupling thermal and ultrasound pretreatment, anaerobic digestion and hydrothermal carbonization for sewage sludge treatment and per- and polyfluoroalkyl substances removal. Chemical Engineering Journal, Volume 532, 2026.
- Antonio-Abdu Sami M. Magomnang and Sergio C. Capareda (2018): Effects of Sequential Sodium Hydroxide Ultrasonication and Hot Water Treatment of Rice Straw and Coconut Shell on Biogas Production. Indian Journal of Science and Technology Vol. 11 (18), 2018. 1-12.
- Yasuo Tanaka (2002): A dual purpose packed-bed reactor for biogas scrubbing and methane-dependent water quality improvement applying to a wastewater treatment system consisting of UASB reactor and trickling filter. Bioresource Technology, Volume 84, Issue 1, 2002. 21-28.
- Pérez-Elvira S, Fdz-Polanco M, Plaza FI, Garralón G, Fdz-Polanco F. (2009): Ultrasound pre-treatment for anaerobic digestion improvement. Water Science Technology 60(6), 2009. 525-32.
- Lisa A. Davies, Andrew Dargue, John R. Dean, Michael E. Deary (2015): Use of 24kHz ultrasound to improve sulfate precipitation from wastewater. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 23, 2015.
Heefeg gestallte Froen
Wat ass d’Behandlung vun Offäll a Schlamm fir d’Biogasproduktioun?
D’Behandlung vun Offäll a Schlamm fir d’Biogasproduktioun ëmfaasst d’anaerob Vergärung vun organesche Materialie wéi landwirtschaftlechen Offäll, Klärschlamm a Liewensmëtteloffäll ënner kontrolléierte Bedéngungen. Bei dësem Prozess baue Mikroorganismen d’organesch Matière ouni Sauerstoff of a produzéieren dobäi Biogas – eng Mëschung, déi haaptsächlech aus Methan a Kuelendioxid besteet. Dëse Biogas kann als erneierbar Energiequell benotzt ginn. Beim Behandlungsprozess entsteet och en nährstoffräicht Nieweprodukt, dat als Gärréckstand bekannt ass an als Dünger benotzt ka ginn, wat d’Nohaltegkeet vun der Offallwirtschaft verbessert.
Wat ass Phosphorrecycling aus Schlamm?
Beim Phosphorrecycling aus Schlamm gëtt Phosphor, e liewenswichtegen Nährstoff, aus Klärschlamm zeréckgewonnen, deen dacks an Ofwaasserbehandlungsanlage verschafft gëtt. Bei dësem Prozess gëtt Ultraschall agesat, andeems héichfrequent Schallwellen op de Schlamm awierken, déi d’Zellwänn vu Mikroorganismen zerstéieren an d’Fräisetzung vu Phosphor aus dem organesche Material verstäerken. Dat verbessert d’Effizienz vun der Phosphorzeréckgewënnung a mécht de Phosphor fir déi uschléissend Extraktioun a Rengegung méi zougänglech, wat schlussendlech zur nohalteger Weiderbenotzung vu Phosphor an der Landwirtschaft bäidréit. Liest méi doriwwer, wéi d’Ultraschallbehandlung d’Phosphorzeréckgewënnung aus Schlamm erhéicht!