Ultradźwiękowa dezintegracja odchodów zwierzęcych przed fermentacją beztlenową

Dezintegracja ultradźwiękowa zwiększa wydajność produkcji metanu (CH₄), skraca czas retencji substancji stałych (SRT) i poprawia ogólną efektywność fermentacji beztlenowej. Jest to wynik dezintegracji stałych substancji biologicznych i komórek bakteryjnych w odchodach zwierzęcych oraz uwalniania składników wewnątrzkomórkowych wskutek solubilizacji materii zawieszonej. Reaktory ultradźwiękowe Hielscher do wstępnej obróbki odchodów zwierzęcych prowadzą do zwiększenia ilości metanu (biogazu) i chemicznego zapotrzebowania na tlen frakcji rozpuszczonej (SCOD) podczas fermentacji beztlenowej.

Fermentacja beztlenowa odchodów zwierzęcych

Odpady pochodzenia zwierzęcego poddaje się fermentacji beztlenowej w celu zmniejszenia zawartości materii organicznej, ograniczenia uciążliwości zapachowej oraz zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych z systemów przykrytych. Inną potencjalną korzyścią jest ograniczenie ilości patogenów w odchodach. Typowe odpady pochodzenia zwierzęcego przeznaczone do fermentacji to odchody trzody chlewnej (odchody świń, odchody tuczników), odchody bydła mlecznego lub bydła mięsnego z opasów, odchody kur, odchody indyków, odpady ze zeskrobywania z dołów, płynne odchody, spływy z terenów opasu oraz ścieki z odchodów.

Dezintegracja ultradźwiękowa

Kawitacja ultradźwiękowa powoduje dezintegrację organicznych substancji stałych i zwiększa ilość rozpuszczonego substratu organicznego, a także szybkość rozkładu oraz podatność stałych substancji biologicznych na fermentację podczas procesu fermentacji beztlenowej. Ta obróbka wstępna zwiększa powierzchnię dostępną dla późniejszej fermentacji beztlenowej. Rezultatem jest lepsze przekształcanie cząstek stałych substancji biologicznych w biogaz. Poprawia to biodegradowalność, zwiększa wydajność produkcji biogazu i zwiększa chemiczne zapotrzebowanie na tlen frakcji rozpuszczonej (SCOD).

Reaktory ultradźwiękowe

Hielscher dostarcza dezintegratory ultradźwiękowe do wstępnej obróbki w przepływie przy małej i dużej wydajności objętościowej. Wszystkie reaktory ultradźwiękowe są zaprojektowane do pracy ciągłej (24hrs/7d/365d), aby zapewnić maksymalne wykorzystanie urządzeń. W zależności od takich czynników jak skład odpadów, TS lub czas retencji substancji stałych w komorze fermentacyjnej, wymagana moc urządzeń w większości instalacji wynosi od 2 do 10 kW na 1 m³/godzinę. Sondy ultradźwiękowe Hielscher i geometrie reaktorów są optymalizowane na podstawie wieloletniego doświadczenia praktycznego w obróbce wstępnej odpadów i osadów przed fermentacją. Jest to istotne, ponieważ konfiguracja parametrów sonikacji i konstrukcja układu hydraulicznego mają znaczący wpływ na efekt dezintegracji. Reaktory ultradźwiękowe Hielscher umożliwiają przetwarzanie materiału o większej lepkości (mniej rozcieńczonego), co zapewnia większą efektywność procesu. Ponadto urządzenia ultradźwiękowe Hielscher charakteryzują się wyjątkową sprawnością elektryczną przekraczającą 81% – co skutkuje większą skutecznością dezintegracji. Zastosowanie maceratora przed sonikacją zmniejsza rozmiar większych cząstek i włókien oraz poprawia jednorodność materiału podawanego do systemu ultradźwiękowego.

Współfermentacja mieszanin odpadów

Korzyści z dezintegracji ultradźwiękowej przed fermentacją nie ograniczają się do odchodów zwierzęcych. Obróbka ultradźwiękowa poprawia hydrolizę podczas współfermentacji odchodów z odpadami spożywczymi, komunalnymi osadami ściekowymi lub nawet surową gliceryną z produkcji biodiesla. Dezintegracja ultradźwiękowa jako obróbka wstępna przed mezofilową lub termofilową współfermentacją zapewnia znacznie wyższą objętościową wydajność produkcji metanu, niższą zawartość H₂S (zapach) i niższą zawartość amoniaku w odpływie niż w przypadku materiału niepoddanego sonikacji. Niewielkie ilości gliceryny (od 4 do 6%) dodane do odchodów przed dezintegracją ultradźwiękową prowadzą do znacznego zwiększenia produkcji biogazu.

Korzyści z obróbki ultradźwiękowej

Oczywistym efektem dezintegracji ultradźwiękowej jest zwiększenie wydajności produkcji biogazu. Jednak jeszcze większe oszczędności wynikają z niższych kosztów transportu samochodowego i niższych kosztów odwadniania dzięki zmniejszeniu ilości odpadów po fermentacji materiału. Krótsze czasy retencji zwiększają wydajność komory fermentacyjnej i mogą pomóc uniknąć instalacji dodatkowej komory fermentacyjnej. Mniejsza uciążliwość zapachowa dzięki niższej zawartości H₂S oraz mniejsza zawartość amoniaku w odpływie mają znaczenie dla środowiska.

Instalacja i modernizacja

Reaktory ultradźwiękowe Hielscher można łatwo włączać do nowych projektów lub instalować w istniejących komorach fermentacji beztlenowej w ramach modernizacji. Efekty dla własnego materiału odpadowego można przetestować w małej skali, np. przy użyciu systemu UIP2000 (20kHz, 2000 watów) z sondą cascatrode i reaktorem z komorą przepływową. Modułowa konstrukcja systemów ultradźwiękowych o dużej wydajności (np. 10x UIP4000, 40 kilowatów) umożliwia elastyczną instalację i stopniową rozbudowę. Szczególnie w przypadku modernizacji istniejących komór fermentacyjnych koszty urządzeń do sonikacji szybko zwracają się dzięki oszczędnościom kosztów i przychodom z biogazu. Skontaktuj się z nami, aby uzyskać bezpłatne informacje!

Biogaz – energia odnawialna

Biogaz jest przyjaznym dla środowiska, odnawialnym źródłem energii. Podczas gdy biodiesel i bioetanol są wytwarzane głównie z roślin uprawnych przeznaczonych do celów spożywczych lub niespożywczych, produkcja biogazu z odchodów wykorzystuje produkt odpadowy rolnictwa. Biogaz nie wymaga energochłonnej destylacji ani agresywnych środków chemicznych i ma bardzo mały ślad węglowy. Fermentacja beztlenowa wspomagana ultradźwiękami wytwarza czystą, przyjazną dla środowiska i odnawialną energię dla wielu gospodarstw hodowlanych po kosztach konkurencyjnych wobec rynkowych cen gazu ziemnego lub od nich niższych.