Diverse soluții pentru recuperarea fosforului din nămolurile de epurare municipale

Fosforul este un mineral de resurse critice, pe care aprovizionarea naturală se diminuează rapid. În consecință, guvernul german a adoptat prin decret că, începând din 2029, fosforul trebuie recuperat în mare parte din nămolurile de epurare. Punerea în aplicare a ultrasunetelor de putere deschide diferite opțiuni pentru a intensifica recuperarea fosforului din nămolurile de epurare municipale.

Stații de tratare a nămolurilor de epurare și reciclarea fosforului

Nămolul de epurare este bogat în fosfor. Diverse opțiuni de tratament cu ultrasunete sunt disponibile pentru a intensifica recuperarea fosforului din nămolul de epurare.Fosforul este un element critic, utilizat pe scară largă ca îngrășământ și materie primă în industria chimică și farmaceutică fină. Datorită scăderii rapide a resurselor disponibile, guvernul german a implementat o lege prin care toate stațiile municipale de tratare a apelor uzate trebuie să stabilească măsurători pentru recuperarea fosforului din nămolurile de epurare municipale. Punerea în aplicare a ultrasunetelor de înaltă performanță oferă diferite opțiuni de tratament, care cresc semnificativ eficiența recuperării fosforului.

Cerere de informatie





Sistem cu ultrasunete de mare putere pentru tratarea în linie a apelor reziduale și a nămolurilor de epurare. Sonicare promovează dezintegrarea biomasei pentru o mai bună digestie anaerobă a nămolului și recuperarea nutrienților (de exemplu, fosfor, azot, magneziu, potasiu, calciu etc.)

Tratarea nămolului de epurare beneficiază foarte mult de aplicarea ultrasunetelor: Sonicare îmbunătățește dezintegrarea și recuperarea nutrienților (de exemplu, fosfor)

Stațiile de tratare a apelor reziduale și a nămolurilor de epurare utilizează ultrasunete pentru îmbunătățirea digestiei nămolului și recuperarea nutrienților (de exemplu, fosfor)

Plantele de apă reziduală folosesc ultrasunete pentru îmbunătățirea digestiei nămolului și recuperarea nutrienților, cum ar fi fosforul.

Dezintegrarea nămolului de epurare cu ultrasunete pentru recuperarea îmbunătățită a Phorsphorus

Iradierea nămolului de epurare cu unde puternice cu ultrasunete a fost demonstrată în mod clar pentru a îmbunătăți dezintegrarea biomasei în nămolurile de epurare. Numeroase studii de cercetare au arătat beneficiile de tratare a nămolului activ al deșeurilor cu ultrasunete și diverse sisteme cu ultrasunete industriale se execută în stațiile municipale de tratare a apelor reziduale din Germania.
Pretratarea cu ultrasunete a substraturilor în nămolul de epurare are mai multe efecte benefice pentru procesele de digestie anaerobă. Aceste beneficii includ reducerea dimensiunii particulelor, creșterea ratei de hidroliză și scurtarea timpului de retenție hidraulică.
Forțele de forfecare cavitaționale generate de undele cu ultrasunete de mare intensitate / joasă frecvență determină ruperea morfologiei nămolului floc și a structurii microbiene a nămolului.
Echipa de cercetare a Nguyen a demonstrat în studiile lor "că aplicarea ultrasunetelor este foarte eficientă în reducerea dimensiunii particulelor de biomasă, obținând o reducere la o dimensiune medie a particulelor de >78,78% proporțională cu durata de timp și intensitatea expunerii la iradierea cu ultrasunete. Acest lucru a indicat că particulele de nămol s-au dezintegrat și dimensiunea particulelor de nămol a scăzut, pe baza unei relații inverse între timpul sonicare și dimensiunea particulelor floc. Aplicația a fost foarte eficientă, în ciuda faptului că observațiile floc de nămol înainte de tratare au arătat că flocii de nămol erau densi și foarte compacti, compuse din multe sub-compartimente cu miezuri compacte, clustere celulare, colonii bacteriene, protozoare și bacterii filamentoase, printre alți factori. Analiza efluentului arată că procesul cu ultrasunete a dezintegrat în mod semnificativ integritatea structurală a flocilor de nămol de toate dimensiunile. Piesele Floc au fost reduse la doar ≤6,5 μm în condiții optime de tratament și au fost dizolvate în dejecțiile lichide de nămol după 5-10 min de tratament cu ultrasunete cu o frecvență cu ultrasunete scăzută de 20 kHz." (Nguyen et al., 2015)
Un nămol de epurare dezintegrat eficient, adică nămol sonicat, prezintă proprietăți de separare semnificativ îmbunătățite, permițând eliminarea fracțiunilor bogate în fosfor din biomasă și fracțiuni asemănătoare gelului, precum și din apă. Cavitația cu ultrasunete perturbă structurile celulare ale biomasei din nămolul de epurare și facilitează fracționarea ulterioară în trei fracțiuni de (i) fibre bogate în celuloză, (ii) un gel bogat în nutrienți și (iii) un lichid care este ușor fermentabil. Aceste trei fracțiuni ale nămolului pot fi prelucrate în continuare, de exemplu recuperarea fosforului, îndepărtarea metalelor grele etc.

Avantajele tratării nămolului de epurare cu ultrasunete

  • Digestie anaerobă îmbunătățită
  • Dimensiuni mai mici ale particulelor de bucăți floc
  • Recuperarea îmbunătățită a fosforului, mineralelor și metalelor (grele)
  • Alternativă fără substanțe chimice la adsorbția convențională

Precipitarea umed-chimică ultrasonically intensificată a fosforului

Ultrasonication este o tehnică bine cunoscută utilizată de mult timp în chimie pentru precipitarea siccessful și eficace de minerale, particule și cristale. Pentru recuperarea fosforului din nămolul de epurare, sonicare este aplicată pentru a promova și accelera precipitarea struvitului. Struvitul (fosfat de amoniu de magneziu) este un mineral fosfat cu formula NH4În MgPO4· 6H2 O, care oferă o soluție simplă pentru a elimina fosforul în formă legată din nămolurile reziduale.
În timpul procesului de cristalizare /precipitare a struvitului, ionii PO43-NH4+, și Mg2 + sunt îndepărtate din faza lichidă datorită precipitațiilor struvite, până când reacția ajunge la echilibru.

Cristalele de Struvite pot fi precipitate din nămolul de epurare. Sonicare îmbunătățește procesul de recuperare. Sonicare promovează procesul de precipitare și face recuperarea fosforului legat în struvite semnificativ mai eficient.

Cristalele de Struvite au precipitat din efluenți porcini.
(imagine și studiu: ©Kim et al. 2017)

Când ultrasonication este aplicat ca nămol de pre-tratament înainte de procesul de precipitare struvite, cavitația indusă cu ultrasunete oferă o amestecare thourough la nivel molecular furnizarea de suprafață activă pentru creșterea cristalelor. O creștere a ratei de solubilizare a substanțelor extracelulare și intracelulare, beneficiază în continuare de precipitarea struvitului prin creșterea biodisponibilității NH4+ și PO43- Ioni. Tratamentul sonicare duce la un transfer de masă facilitat prin dejecțiile lichide, care este cauzată de cavitație cu ultrasunete.
Sonicare poate fi, de asemenea, aplicat la lichior de carbonizare hidrotermală, în cazul în care fosforul este reciclat ca struvite din lichior de carbonizare hidrotermală prin extracție ultrasonically asistată și precipitații.
Citiți mai multe despre precipitațiile de struvite la scară largă pentru recuperarea fosforului din nămolurile de epurare!

Celulă de flux cu ultrasunete cu 4x 4kW putere-ultrasunete pentru tratarea nămolului de epurare, cum ar fi îmbunătățirea dezintegrării și recuperarea fosforului.

Sistem cu ultrasunete industriale pentru tratarea nămolului de epurare la scară largă în modul de curgere continuă.

Cerere de informatie





Sono-Fenton pentru eliberarea fosforului din nămolurile de epurare

Studiul Gong et al. (2015) a demonstrat eficiența unei pretratări combinate cu ultrasunete-Fenton (cunoscută și sub numele de sono-Fenton) pentru dezintegrarea nămolului de epurare. Aplicarea tratamentului cu ultrasunete-Fenton a crescut semnificativ eliberarea de carbon, azot și fosfor. Tratamentul cu sono-Fenton a crescut azotul total (N) și fosforul (P) cu 1,7 și, respectiv, de 2,2 ori, în comparație cu tratamentul Fenton. După tratamentul sono-Fenton, nămolul a arătat o dimensiune considerabil mai fină a particulelor și o microstructură mai flexibilă bazată pe microscopia electronică de scanare. Folosind rezonanța spinului electronilor, cea mai mare intensitate a semnalului OH• a crescut de la 568,7 prin tratamentul Fenton la 1106,3 după tratamentul sono-Fenton. Acest lucru a demonstrat că tratamentul sono-Fenton induce dezintegrarea nămolului și îmbunătățește semnificativ eliberarea de carbon organic, azot și fosfor.

Celule de combustibil microbiene ultrasonically intensificate

Pretratarea cu ultrasunete a nămolului de epurare promovează solubilizarea diferiților compuși organici din matricea nămolului, care accelerează ulterior electrohidrogeneza microbiană.
Mai mult și Ghangrekar (2010) contribuie la efectele benefice ale sonicare pre-tratament pe celulele de combustibil microbiene la activități enzimatice îmbunătățite și disponibilitatea proteinelor extracelulare, polizaharide și enzime, care sunt eliberate din straturile interioare ale flocs nămol la straturile exterioare prin sonoporare cu ultrasunete și întreruperea celulelor, rezultând în eficiența utilizării substratului îmbunătățit. Pentru îmbunătățirea recoltării energiei electrice din celulele de combustibil microbiene, este necesară îmbunătățirea capacității de transfer de electroni a bacteriilor către o substanță solidă extracelulară. Acest transfer de electroni extracelulari poate avea loc fie în contact direct între suprafața celulei și suprafața solidă, fie indirect prin intermediul așa-numiților mediatori exogeni și endogeni. Pentru transferul direct de electroni între bacterii și suprafața electrodului, electronul trebuie să ajungă la membrana exterioară a celulei. Acest fenomen ar fi putut apărea din cauza ultrasonication pre-tratament dat inoculului atunci când energia specifică furnizată a fost adecvată; prin urmare, favorizând o eficiență coulombică mai mare.
Un proces de electroliză microbiană intensificat cu ultrasunete ar putea fi combinat cu procesele ulterioare de fermentare pentru tratarea nămolului.

Tratarea nămolurilor de epurare sono-electrochimice

Echipamente sonoelectrochimice pentru recuperarea la scară largă a fosforului din nămolurile de epurareElectrocoagularea este un proces simplu, care poate fi aplicat cu ușurință în apele reziduale și permite tratarea unor volume mari eficient și rentabil. Ultrasonication ajută la depășirea principalului dezavantaj al proceselor de electrocoagulare prin prevenirea formării straturilor pasivante din electrozi. Filme pasive care se formează pe suprafața electrodului în timp, reduce drastic eficiența sistemelor de electrocoagulare și ultrasunete este o metodă facile pentru a elimina aceste straturi pasivatoare continuu în timpul funcționării, în timp ce, în același timp, sonicare crește cifra de afaceri a sistemelor de electrocoagulare. Undele ultrasonice descompun sedimentele formate la suprafața electrodului și generează cantități mari de specii radicale pentru a elimina poluanții prin crearea de puncte de înaltă presiune în interiorul soluției în timpul fenomenului de cavitație. Prin combinarea electrocoagulării cu ultrasunete, datorită creării de noi suprafețe pe electrod prin cavitație sau micro-streaming, scăderea grosimii stratului de distribuție este exacerbată de creșterea ratelor de transfer de masă. Sono-electrocoagularea crește cantitatea de formare coagulantă în comparație cu electrocoagularea, iar floculația este îmbunătățită prin amestecarea extremă și oxidarea prin formarea radicalilor liberi; prin urmare, ajunge la eficiența dorită este posibilă în cel mai scurt timp.
(Moradi et al., 2021)

Avantajele sonoelectrochimiei și sonoelectrocoagulării

"Sonoelectrochimia este combinația de energie cu ultrasunete într-un sistem electrochimic care oferă mai multe avantaje, inclusiv îndepărtarea bulelor de gaz la suprafața electrodului, degazarea soluției, întreruperea stratului de difuzie Nernst, îmbunătățirea transportului în masă al speciilor electroactive prin stratul dublu și activarea și curățarea suprafeței electrodului. Aceste beneficii în electrochimie conduc la îmbunătățirea eficienței procesului (electrod și eficiența curentului), creșterea ratelor și randamentelor electrochimice, scăderea tensiunilor celulare și a suprapotențialelor electrodului, îmbunătățirea materialelor electrodepuse în ceea ce privește duritatea, calitatea, porozitatea și grosimea și suprimarea murdăririi și degazării electrozilor la suprafața electrodului." (Foroughi et al., 2021)
Citiți mai multe despre echipamentele sono-electrochimice și aplicațiile sale!

Cerere de informatie





Sisteme industriale cu ultrasunete pentru tratarea nămolurilor de epurare

Hielscher Ultrasonics sisteme de înaltă performanță sunt un cal de lucru de încredere în stațiile de tratare a apelor uzate și a nămolurilor de epurare. Sistemele cu ultrasunete Hielscher oferă ultrasunete de mare putere la 20kHz, ceea ce creează cavitație acustică intensă. Efectele tratamentului nostru cu ultrasunete de mare putere includ întreruperea și dezintegrarea celulelor, transferul de masă ridicat, dezinfectarea, descompunerea polimerilor, eliberarea enzimelor și omogenizarea nămolului. Sonicare de mare intensitate îmbunătățește eficiența tratamentului prin generarea de radicali oxidativi și prin creșterea locurilor de nucleație, asigurând o mai bună coagulare și floculare. Generarea fiabilă și continuă a acestor forțe intense de cavitație cu ultrasunete și efectele sale permit integrarea procesoarelor noastre cu ultrasunete puternice pentru diverse aplicații pentru a îmbunătăți recolta de energie și nutrienți din nămolul de canalizare.

  • Dezintegrarea cu ultrasunete a nămolului de epurare
  • Digestia anaerobă ultrasonically intensificată
  • Recuperarea nutrienților valoroși (fosfor, azot, magneziu, calciu, potasiu etc.)
  • Îndepărtarea contaminanților, cum ar fi metalele grele

Oferind procesoare cu ultrasunete cu reactoare de curgere la diferite dimensiuni, Hielscher Ultrasonics are ideale deșeuri cu ultrasunete waster și sisteme de tratare a nămolului pentru instalația de nămol de epurare.
Designul modular permite tranșa simplă a mai multor unități cu ultrasunete în paralel, ceea ce face posibil un tratament fiabil și eficient al oricărui volum.
Hielscher de mare putere / sisteme cu ultrasunete de mare capacitate crește eficiența și randamentul în tratarea biomasei în nămolul de canalizare.
Sondă cu ultrasunete de mare intensitate Cascatrode™️ în reactor - optimizat pentru efecte sonicare superioareToate ultrasonicators noastre caracteristică de curățare-in-loc (CIP).
Potrivit pentru tratamente solicitante: nămolul de epurare conține adesea materiale fibroase cu conținut ridicat de celuloză, care sunt greu de dezintegrat. Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale pot oferi amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi rulate cu ușurință continuu în funcționare 24/7. Pentru amplitudini chiar mai mari, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile. Astfel de amplitudini mari sunt o modalitate eficientă de a perturba structura celulară a celulozelor, ligninei și pereților celulari robusti din alte materiale. Designul optimizat al reactoarelor noastre cu celule de flux asigură modele ideale de curgere și tratarea uniformă și eficientă cu ultrasunete a nămolului alimentat.

Lucrăm cu integratori de sisteme și ingineri ai stațiilor de epurare a nămolurilor de epurare

Ca producător și constructor de sistem de unități modulare cu ultrasunete de înaltă performanță, Hielscher Ultrasonics funcționează împreună cu integratorii de sistem. Majoritatea operatorilor de stații de tratare a apelor reziduale și a nămolurilor de epurare lucrează cu integratori de sisteme, care au o experiență bună în proiectarea și automatizarea unor astfel de stații de epurare. Echipa noastră de ingineri proiectanți și ingineri tehnici recomandă configurația optimă cu ultrasunete pentru volumul de nămol vizat, oferă informații detaliate despre sistem, desene CAD, precum și servicii de instalare și instruire operațională. Acest lucru permite o implementare constructivă și orientată spre obiectiv a integrării ultrasunetelor de înaltă performanță în stațiile de tratare a apelor uzate. Vă rugăm să ne contactați dacă sunteți interesat în integrarea procesoarelor noastre cu ultrasunete pentru un tratament îmbunătățit al nămolului!

Avantajele Hielscher Ultrasonics sisteme de tratare a nămolului de epurare

  • Eficiență ridicată datorită cavitației cu ultrasunete intense
  • Sonicare uniformă datorită designului superior al celulelor de flux
  • Scală liniară până la orice volum / debit
  • Eficiență energetică ridicată / cost redus al energiei
  • Siguranță ridicată în exploatare
  • Îndeplinirea standardelor industriale comune
  • Funcționare 7/24 la sarcină maximă
  • Nu există cerință pentru substanțe chimice dure
  • Întreținere redusă / fără întreruperi ale activității
  • rapid RoI
  • Integrare simplă și montare retro-montaj
  • prietenos cu mediul
Calitate, Fiabilitate & Siguranță

  • Calitate superioara: Proiectat si construit in Germania
  • Servicii tehnice, instruire și asistență din partea personalului nostru cu experiență
  • Operare ușor de utilizat și sigură
  • 24/7
  • Robustețe remarcabilă
  • Opțiuni de operare prestabilite
  • Setări ușor programabile
  • Browser Control de la distanță
  • Protocolarea automată a datelor
  • Întreținere redusă / timp de nefuncționare redus pentru întreținere
  • CIP (curățare în loc)

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contactați-ne acum pentru a obține mai multe detalii despre sistemele de tratare a nămolului de epurare cu ultrasunete Hielscher, opțiunile de instalare și informații tehnice!

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă forfecare sunt utilizate în laborator, banc-top, pilot și prelucrare industrială.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.



Literatură / Referințe

Ce trebuie să știți

Beneficii suplimentare ale tratării nămolului de epurare cu ultrasunete

Pe lângă avantajele prezentate mai sus de tratare cu ultrasunete a nămolului de epurare municipale, aplicarea undelor cu ultrasunete de mare putere arată efecte pozitive suplimentare, cum ar metanogeneza.
Ultrasonication sa dovedit a fi promițătoare în ceea ce privește inhibarea methanogenic, deoarece oferă un rezultat consistent. Tratamentul ultrasonication ar putea avea activități enzimatice îmbunătățite ale exoelectrogenilor, precum și permeabilitatea și selectivitatea membranei celulare care a accelerat proteinele, polizaharidele și enzimele de transport din straturile interioare ale flocilor de nămol la straturile exterioare, rezultând în utilizarea substratului îmbunătățită și generarea de energie electrică. (cf. Raychaudhuri și Behera, 2020)

Eficiență coulombică

Eficiența Coulomb sau eficiența Coulombic este de obicei utilizată pentru a descrie capacitatea bateriei eliberate. Se referă la raportul dintre capacitatea de descărcare după încărcarea completă și capacitatea de încărcare a aceluiași ciclu. Este de obicei o fracțiune mai mică de 1.
Eficiența coulombică (CE %) este raportul dintre capacitatea de descărcare (mAh/g) și capacitatea de încărcare (mAh/g) înmulțit cu 100.


Ultrasunete de înaltă performanță! Gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru de la ultrasonicator de laborator compact peste unități de banc-top la sisteme cu ultrasunete complet industriale.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.