Hielscher ultralydteknologi

Ultrasonisk fosfor utvinning fra kloakk slam

  • Den verdensomspennende etterspørselen etter fosfor er økende, mens tilførselen av naturlige fosfor ressurser får knappe.
  • Kloakk slam og kloakk slam aske er rike på fosfor og kan derfor brukes som kilde for å gjenvinne fosfor.
  • Den ultrasoniske våt-kjemisk prosessering og nedbør forbedrer utvinningen av fosfat fra kloakk slam samt fra asken av forbrennes slam og gjør utvinningen betydelig mer økonomisk.

Fosfor

Kloakk slam er rik på fosfor. Ultralydutvinning og utfelling forsterker gjenopprette prosessen med fosfor.Fosfor (fosfor, P) er en ikke-fornybar ressurs, som er mye brukt i landbruket som gjødsel så vel som i mange bransjer, der fosfor er en verdifull additiv (f. eks maling, vaskemidler, flammehemmende midler, dyrefôr). Kloakk slam, forbrennes kloakk slam aske (ISSA), husdyrgjødsel og meieri utslipp er rike på fosfor, noe som gjør dem til en kilde for fosfor utvinning i forhold til den endelige ressurs av fosfor så vel som av miljøhensyn.
Fosfor utvinning priser fra væsken avløpsvann bekker kan nå 40 til 50%, mens utvinning priser fra kloakk slam og kloakk slam aske kan nå opp til 90%. Fosfor kan bli utløst i mange former, en av dem er urins (verdsatt som en høy kvalitet, slow-release gjødsel). For å gjøre gjenvinning av fosfor økonomisk, må gjenopprettingsprosessen forbedres. Ultralydbehandling er en prosess intensivere metode som akselererer prosessen og øker utbyttet av gjenopprettede mineraler.

Ultralyd fosfor utvinning

Sonikering forsterker den våte kjemiske behandlingen og nedbøren under utvinningen av fosfor fra kloakk slam.Under sonikering, verdifulle materialer som urins (magnesium ammonium fosfat (MAP)), kalsium fosfat, hydroksyapatitt (HAP)/kalsium hydroksyapatitt, octacalcium fosfat, trikalsiumfosfat fosfat, og Dicalcium fosfat dinatriumfosfatdihydrat kan utvinnes fra avfallsstrømmer. Ultralydbehandlingen forbedrer våt-kjemisk ekstraksjon, samt utfelling og saltkrystallisering (Sono-krystallisering) av verdifulle materialer fra kloakk slam og fra aske av forbrennes slam.
Mens innholdet av fosfor (8-10%), jern (10-15%), og aluminium (5-10%) i aske av mono-forbrennes kloakk slam er ganske høy, den inneholder også giftige tungmetaller som bly, kadmium, kobber og sink.

Biogass anaerob digester

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Phopshorus utvinning – En to-trinns prosess

  1. syre utvinning
  2. Det første trinnet av fosfor utvinning er ekstraksjon eller utvasking av fosfor fra kloakk slam eller forbrennes kloakk slam aske (ISSA) ved hjelp av en syre som svovelsyre eller saltsyre. Ultralyd miksing fremmer våt-kjemiske utvasking ved å øke masseoverføringen mellom syre og ISSA, slik at en fullstendig utvasking av fosfor oppnås raskt. En pre-Treatment trinn ved hjelp ethylenediaminetetraacetatic acid (EDTA) kan brukes til å forbedre utvinning prosedyren.

  3. Nedbør av fosfor
  4. Ultralyd saltkrystallisering forbedrer utfelling av fosfater betydelig ved å øke seeding poeng og akselerere absorpsjon og aggregering av molekyler for å danne en krystall. Ultralyd nedbør av fosfor fra kloakk sluge og ISSA kan oppnås f. eks, ved hjelp av magnesium natriumhydroksid og ammonium natriumhydroksid. Den resulterende utfelling er urins, en sammensatt bestående av magnesium, ammonium, fosfor og oksygen.

Sonokrystallisering av Urins

Ultralyd Dispergering fremmer masseoverføringen mellom faser og initierer kjerne-og krystallvekst for fosfater (f.eks. urins/MAP).
Ultralyd inline nedbør og saltkrystallisering av urins tillater behandling av store volum strams på industriell skala. Spørsmålet om behandling av en stor kloakk slam Stream kan løses ved en kontinuerlig ultralydsprosess, som akselererer krystallisering av urins og forbedrer krystall størrelsen produsere mindre, mer ensartet fosfat partikler. Størrelsesfordelingen av igangsatte partikler bestemmes av kjerne raten og den påfølgende krystallvekst raten. Akselerert kjernedannelse og hemmet vekst er de viktigste faktorene for utfelling av cristalline fosfat partikler, dvs. urins, i en vandig oppløsning. Ultralydbehandling er en prosess intensivere metode som forbedrer blandingen for å oppnå en homogen fordeling av reaktive ioner.
Ultralyd nedbør er kjent for å gi smalere Partikkelstørrelsesfordeling, mindre krystall størrelse, kontrollerbar morfologi og så vel som rask kjerne frekvens.

Urins krystaller kan bli utløst fra kloakk slam. Sonikering forbedrer gjenopprettingsprosessen.

Urins krystaller utløst av svin avløpsvann (Kilde: Kim et al. 2017)

Gode nedbørs resultater kan oppnås for eksempel med PO3-4 : NH+4 : Mg2 + i forholdet 1:3: 4. PH-serien på 8 til 10 fører til maksimal fosfat-P-utgivelse

Ultralydbehandling er en svært effektiv prosess intensivere teknikk for å fremme utfelling av verdifulle materialer som kalsium fosfat, magnesium ammonium fosfat (MAP) og hydroksyapatitt (HAP), kalsium hydroksyapatitt, octacalcium fosfat, trikalsiumfosfat fosfat, og Dicalcium fosfat dinatriumfosfatdihydrat fra avløpsvann. Kloakk slam, gjødsel og meieriprodukter utslipp er kjent som næringsrike avløpsvann, som er egnet for produksjon av verdifulle materialer via ultrasonisk assistert nedbør.

Urins krystalldannelse:
mg2 + + NH+4 + HPO2-4 + H2O –> MgNH4Po4 ∙ 6H2O + H+

Hielscher Ultrasonics produserer høyytelses ultralydmaskiner for sonokemiske applikasjoner.

Ultralydsprosessorer med høy effekt fra laboratorium til pilot og industriell skala.

Industriell ultralyd utstyr for utvasking og nedbør

UIP4000hdT strømningscelle for inline sonikering på industriell skalaHøy ytelse ultralydsystemer og reaktorer er nødvendig for å behandle forbrennes kloakk slam aske (ISSA) og kloakk slam i industriell skala. Hielscher Ultrasonics er spesialisert i design og produksjon av høyeffekts ultralydsutstyr – fra Lab og benk-Top til fullt industrielle enheter. Hielscher ultralydmaskiner er robuste og bygget for 24/7-drift under full belastning i krevende miljøer. Tilbehør som strømningscellereaktorer med ulik geometri, sonotroder (ultralyd sonder) og boosterhorn gir optimal tilpasning av ultralyds systemet til prosesskravene. For å behandle store volumstrømmer tilbyr Hielscher 4kW, 10kW og 16kW ultralydsenheter, som lett kan kombineres parallelt med ultralyd klynger.
Hielscher ' s sofistikerte ultralydsapparater har en digital berøringsskjerm for enkel betjening og presis kontroll av prosessparametrene.
Brukervennlighet og enkel, sikker drift er nøkkelfunksjoner i Hielscher ultralydmaskiner. Den eksterne nettleser kontrollen tillater drift og kontroll av ultralydsystemet via PC, smarttelefon eller nettbrett.
Tabellen under gir deg en indikasjon på den omtrentlige prosesseringskapasiteten til våre ultralydapparater:

Batchvolum Strømningshastighet Anbefalte enheter
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4l / min UIP2000hdT
10 til 100 liter 2 til 10 l / min UIP4000hdT
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge av UIP16000

Kontakt oss! / Spør oss!

Be om mer informasjon

Vennligst bruk skjemaet nedenfor hvis du ønsker å be om ytterligere informasjon om ultralyd homogenisering. Vi vil gjerne tilby deg en ultralyd system møte dine behov.









Vær oppmerksom på at Personvernregler.


Litteratur / Referanser

  • Dodds, John A.; Espitalier, Fabienne; Louisnard, Olivier; Grossier, Romain; David, rene; Hassoun, Myriam; Baillon, Fabien; Gatumel, Cendrine; Lyczko, Nathalie (2007): effekten av ultralyd på saltkrystallisering-nedbør prosesser: noen eksempler og en ny segregering modell. Karakterisering av partikkel-og Partikkelsystemer, Wiley-VCH Verlag, 2007, 24 (1), PP. 18-28
  • Kharbanda, A.; Prasanna, K. (2016): utvinning av næringsstoffer fra meieri avløpsvann i form av kart (magnesium ammonium fosfat) og HAP (Hydroksyapatitt). Rasayan tidsskrift for kjemi Vol. 9, nr 2; 2016.215-221.
  • Kim, D.; Jin min, K.; Lee, K.; Yu, M. S:; Park, K.Y. (2017): Effekter av pH, molar prosenter og forbehandling på fosfor utvinning gjennom urins krystallisering fra avløpsvann av anaerob fordøyd svin avløpsvann. Environmental engineering Research 22 (1), 2017. i 12-18.
  • Rahman, M., Salleh, M., Ahsan, A., Hossain, M., ra, C. (2014): produksjon av langsom utgivelse krystall gjødsel fra wastewaters gjennom urins krystallisering. Arabiske. J. Chem. 7, 139 – 155.


Fakta Verdt å vite

Hvordan fungerer ultralyd nedbør?

Ultralyd påvirker kjernedannelse og krystallvekst, en prosess kjent som sonokrystallisering.
For det første, anvendelse av ultralyd gjør det mulig å påvirke kjerne frekvensen, der det solide krystaller form fra en flytende løsning. Høyeffekts ultrasond skaper kavitasjon, som er vekst og implosjon av vakuumbobler i et flytende medium. Implosjon av vakuumboblene introduserer energi i systemet og reduserer den kritiske fri energien. Derved initieres seeding punkter og kjernedannelse på en høy hastighet og tidligst. I grensesnittet mellom kavitasjon boble og løsningen, er halvparten av et stoff molekyl solvated av løsningsmidlet, mens den andre halvdelen av molekyl overflaten er dekket av kavitasjon boble, slik at løsnings hastigheten reduseres. Den re-oppløsning av stoff molekylet er forhindret, mens den blødnings av molekyler i løsningen er økt.
Dernest, sonikering fremmer krystallvekst. Ultralyd miksing fremmer veksten av krystaller ved incresing massen overføring og aggregering av molekyler.
Resultatene oppnås ved sonikering kan styres av sonikering modus:
Kontinuerlig Sonikering:
Kontinuerlig ultralydbehandling av løsningen produserer mange kjerneområder, slik at et stort antall små krystaller skapes
Pulserende sonikering:
Anvendelsen av pulserende/syklet sonikering gir presis kontroll over krystall størrelse
Sonikering for å initiere kjernedannelse:
Når ultralyd påføres bare i begynnelsen av krystallisering prosessen, et endelig antall kjerner dannes, som deretter dyrkes til en større størrelse.

Ved hjelp av ultralyd under krystallisering, kan vekstraten, størrelsen og formen på krystall strukturene påvirkes og kontrolleres. De ulike alternativene for sonikering gjøre Sono-krystallisering prosesser nøyaktig kontrollerbar og repeterbar.

Ultralydkavitasjon

Når ultralyd med høy intensitet krysser et flytende medium, er høytrykks (kompresjon) og lavtrykks (sjeldnere) bølger vekslende gjennom væsken. Når det negative trykket forårsaket for en ultrasonisk bølge krysse en væske er stor nok, avstanden mellom molekylene i væsken overstiger den minste molekylære avstanden som kreves for å holde væsken intakt, og deretter væsken bryter ned slik at vakuum bobler eller hulrom er opprettet. De vakuumbobler er også kjent som kavitasjon Bobler.
Kavitasjon bobler som brukes til kraft ultralyd applikasjoner som miksing, spre, fresing, Utdrag etc. oppstår under ultralyd intensitet høyere enn 10 wcm2. De kavitasjon bobler vokser over flere akustiske lavtrykks-/høytrykkssykluser til de når en dimensjon der de ikke kan absorbere mer energi. Når en kavitasjon boble har nådd sin maksimale størrelse, implodes det voldsomt under en komprimerings syklus. Den voldelige collaps av en forbigående kavitasjon boble skaper ekstreme forhold som svært høye temperaturer og trykk, svært høyt trykk og temperaturforskjeller og flytende dyser. De styrkene er kilden for kjemiske og mekaniske effekter som brukes i ultralyd applikasjoner. Hver kollapset boble kan betraktes som en microreactor der temperaturer på flere tusen grader og press høyere enn 1000 atmosfærer opprettes umiddelbart [Suslick et al 1986].

Ultralyd/akustisk kavitasjon skaper svært intense krefter som åpner celleveggene kjent som lyse (Klikk for å forstørre!)

Ultrasonisk ekstraksjon er basert på akustisk kavitasjon og dens hydrodynamisk skjærkrefter

Fosfor

Fosfor er en viktig, ikke-regenerable ressurs og eksperter allerede spår at verden vil treffe “fosfor peak”, det vil si tiden som forsyningen ikke lenger kan oppfylle den økte etterspørselen i ca. 20 år. Europakommisjonen har allerede klassifisert fosfor som en kritisk råvare.
Kloakk slam blir ofte brukt som gjødsel spredt på feltene. Men siden kloakk slam ikke bare inneholder verdifullt fosfat, men også skadelig tungmetaller og organiske forurensende stoffer, mange land som Tyskland, begrense av lovgivningen hvor mye kloakk slam kan brukes som gjødsel. Mange land som Tyskland har strenge gjødsel regelverk, som begrenser forurensning med tungmetaller strengt. Siden fosfor er en begrenset ressurs, krever den tyske kloakk slam regulering fra 2017 kloakkanlegg operatører å resirkulere fosfater.
Fosfor kan utvinnes fra avløpsvann, kloakk slam, så vel som fra asken av forbrennes kloakk slam.

Fosfat

En fosfat, en uorganisk kjemisk, er et salt av fosfors syre. Uorganiske fosfater er minelagt for å få fosfor til bruk i landbruk og industri. I organisk kjemi, et fosfat eller organophosphate, er et Ester av fosfors syre.
Ikke forveksle navnet fosfor med elementet fosfor (kjemisk symbol P). De er to forskjellige ting. En multivalent nonmetal av nitrogen gruppen, fosfor er vanligvis funnet i uorganiske fosfat bergarter.
Organiske fosfater er viktige i biokjemi og biogeochemistry.
Fosfat er navnet på PO43-. Fosfor acid, derimot, er navnet på triprotic syre H3PO3. Dette er en kombinasjon av 3 H+ ioner og en phosphite (PO33-ion.
Fosfor er det kjemiske elementet som har symbolet P og atomnummer 15. Fosfor forbindelser er også mye brukt i eksplosiver, nerve agenter, friksjon kamper, fyrverkeri, plantevernmidler, tannkrem og vaskemidler.

Urins

Urins, også referert til som magnesium ammonium fosfat (MAP), er et fosfat mineral med den kjemiske formelen NH4MgPO4· 6H2O. Urins krystalliseres i orthorhombic systemet som hvit til gulaktig eller brun-hvite pyramideformet krystaller eller i platlet former. Å være en myk mineral, urins har en Mohs hardhet på 1,5 til 2 og en lav egenvekt av 1,7. Under nøytrale og alkaliske forhold urins er neppe løselig, men kan lett oppløses i syre. Urins krystaller dannes når det er en muldvarp for muldvarp til muldvarp ratio (1:1:1) av magnesium, ammoniakk og fosfat i avløpsvann. Alle tre elementene – magnesium, ammoniakk og fosfat – er normalt til stede i avløpsvann: magnesium kommer hovedsakelig fra jord, sjøvann og drikkevann, er ammoniakk brytes ned fra urea i avløpsvann, og fosfat kommer fra mat, såper og vaskemidler i avløpsvannet. Med disse tre elementene til stede, urins er mer sannsynlig å danne ved høyere pH-verdier, høyere ledningsevne, lavere temperaturer, og høyere konsentrasjoner av magnesium, ammoniakk og fosfat. Gjenvinning av fosfor fra avfall waterstreams som urins og resirkulering av disse næringsstoffene som gjødsel for landbruket er lovende.
Urins er en verdifull langsom-Release mineralgjødsel som brukes i landbruket, som har fordelene ved å være detaljert, lett å bruke, og lukt-fri.