Rôzne riešenia na regeneráciu fosforu z komunálneho splaškového kalu

Fosfor je kritickým zdrojom nerastu, ktorý sa rýchlo znižuje. V dôsledku toho nemecká vláda dekrétom prijala, že od roku 2029 sa fosfor musí z veľkej časti zná časti regenerovať z kanalizačného kalu. Implementácia výkonového ultrazvuku otvára rôzne možnosti na zintenzívnenie regenerácie fosforu z komunálneho kanalizačného kalu.

Čistiarne odpadových kalov a recyklácia fosforu

Splaškový kal je bohatý na fosfor. Rôzne možnosti ultrazvukového ošetrenia sú k dispozícii na zintenzívnenie regenerácie fosforu z kanalizačného kalu.Fosfor je kritický prvok, široko používaný ako hnojivo a surovina v jemnom chemickom a farmaceutickom priemysle. Nemecká vláda vďaka rýchlo sa zmenšujúcim dostupným zdrojom zaviedla zákon, podľa ktorého musí celá čistiareň komunálnych odpadových vôd zaviesť meranie na spätné získavanie fosforu z komunálneho splaškového kalu. Implementácia vysokovýkonného ultrazvuku ponúka rôzne možnosti liečby, ktoré výrazne zvyšujú účinnosť regenerácie fosforu.

Žiadosť o informácie





Vysokovýkonný ultrazvukový systém na inline spracovanie odpadových vôd a splaškových kalov. Ultrazvukom podporuje rozpad biomasy pre lepšie trávenie anaeróbneho kalu a regeneráciu živín (napr. fosfor, dusík, horčík, draslík, vápnik atď.)

Úprava splaškových kalov má veľký úžitok z aplikácie ultrazvuku: Ultrazvukom zlepšuje dezintegráciu a regeneráciu živín (napr. fosfor)

Čistiarne odpadových vôd a odpadových kalov používajú ultrazvuk na zlepšenie trávenia kalov a regeneráciu živín (napr. fosfor)

Odpadové vody používajú ultrazvuk na zlepšenie trávenia kalu a regeneráciu živín, ako je fosfor.

Ultrazvukový dezintegrácia kalu odpadových výplachov pre zlepšenie regenerácie Phorsforu

Bolo jasne preukázané, že ožarujúci splaškový kal so silnými ultrazvukovými vlnami zlepšuje rozpad biomasy v splaškových kaloch. Početné výskumné štúdie ukázali výhody ultrazvukového čistenia kalov aktivovaného ultrazvukovým odpadom a rôznych priemyselných ultrazvukových systémov bežia v čistiarňach komunálnych odpadových vôd v Nemecku.
Ultrazvuková predúprava substrátov v splaškovom kale má niekoľko priaznivých účinkov pre anaeróbne procesy trávenia. Tieto výhody zahŕňajú zníženie veľkosti častíc, zvýšenie rýchlosti hydrolýzy a skrátenie hydraulického retenčného času.
Kavitačné šmykové sily generované vysoko intenzívnymi / nízkofrekvenčnými ultrazvukovými vlnami spôsobujú rozpad flok morfológie kalu a mikrobiálnu štruktúru kalu.
Výskumný tím spoločnosti Nguyen vo svojich štúdiách preukázal, že aplikácia ultrazvuku je veľmi účinná pri znižovaní veľkosti častíc biomasy, čím sa dosiahne zníženie na priemernú veľkosť častíc >78,78% úmernú dĺžke času a intenzite ultrazvukovej ožiarenia. To naznačuje, že častice kalu sa rozpadli a veľkosť častíc kalu sa znížila na základe inverzného vzťahu medzi časom ultrazvukom a veľkosťou častíc floc. Aplikácia bola vysoko účinná, napriek tomu, že pozorovania kalového floku pred spracovaním odhalili, že kalové floky boli husté a vysoko kompaktné, zložené z mnohých podkomponí s kompaktnými jadrami, bunkovými klastrami, bakteriálnymi kolóniami, prvokmi a vláknitými baktériami. Analýza výtoku ukazuje, že ultrazvukový proces výrazne rozložil štrukturálnu integritu kalových flokov všetkých veľkostí. Floc kúsky boli znížené na ≤6,5 μm za optimálnych podmienok liečby a boli rozpustené v kale kalu po 5-10 minútach ultrazvukovej liečby s nízkou ultrazvukovou frekvenciou 20 kHz." (Nguyen et al., 2015)
Efektívne rozložený splaškový kal, t. j. sonicated kal vykazuje výrazne zlepšené separačné vlastnosti, ktoré umožňujú odstrániť frakcie bohaté na fosfor z biomasy a gélových frakcií, ako aj z vody. Ultrazvuková kavitácia narúša bunkové štruktúry biomasy v splaškovom kale a uľahčuje následnú frakciu (i) vlákien bohatých na celulózu, (ii) gél bohatý na živiny a (iii) kvapalinu, ktorá je ľahko fermentovateľná. Tieto tri frakcie kalu sa môžu ďalej spracovávať, napr. rekuperácia fosforu, odstraňovanie ťažkých kovov atď.

Výhody ultrazvukového čistenia splaškových kalov

  • Zlepšenie anaeróbneho trávenia
  • Menšia veľkosť častíc floc kusov
  • Zlepšená regenerácia fosforu, minerálov a (ťažkých) kovov
  • Alternatíva bez chemikálií k konvenčnej adsorpcii

Rozpúšťadle zintenzívnenie mokro-chemických zrážok fosforu

Ultrazvukom je dobre známa technika používaná už dlho v chémii pre siccessful a efektívne zrážanie minerálov, častíc a kryštálov. Na rekuperáciu fosforu z kanalizačného kalu sa používa ultrazvukom na podporu a urýchlenie zrážania struvitu. Struvite (fosforečnan amónny horečnatý) je fosfátový minerál so vzorcom NH4MgPO4· 6H2 O, ktorý ponúka jednoduché riešenie na odstránenie fosforu v viazanej forme z odpadového kalu.
Počas procesu kryštalizácie /zrážania struvite ióny PO43-NH4+a Mg2 + sú odstránené z kvapalnej fázy v dôsledku struvite zrážok, kým reakcia nedosiahne rovnováhu.

Kryštály struvite môžu byť vyzrážané z kanalizačného kalu. Ultrazvukom zlepšuje proces obnovy. Ultrazvukom podporuje proces zrážania a výrazne zefektívňuje regeneráciu fosforu viazaného v struvite.

Kryštály struvite vyzrážané z odpadových vôd ošípaných.
(obrázok a štúdia: ©Kim et al. 2017)

Keď ultrazvukom sa aplikuje ako kal predbežná úprava pred struvite zrážky proces, rozpúšťadle indukovaná kavitácia poskytuje thourough miešanie na molekulárnej úrovni poskytuje aktívnu plochu povrchu pre rast kryštálov. Zvýšenie miery rozpustnosti extracelulárnych a intracelulárnych látok ďalej prospieva struvite zrážaniu zvýšením biologickej dostupnosti NH4+ a PO43- ióny. Ultrazvukom liečba vedie k uľahčeniu prenosu hmoty cez kal, ktorý je spôsobený ultrazvukovou kavitáciou.
Ultrazvukom môže byť tiež aplikovaný na hydrotermálny karbonizačný likér, kde sa fosfor recykluje ako struvite z hydrotermálneho karbonizačného likéru cez rozpúšťadle asistovanú extrakciu a zrážky.
Prečítajte si viac o rozsiahlych zrážkach zo syčania fosforu z odpadového kalu!

Ultrazvukový prietokový článok s výkonovým ultrazvukom 4x 4kW na spracovanie splaškových kalov, ako je zlepšený rozpad a regenerácia fosforu.

Priemyselný ultrazvukový systém pre rozsiahle spracovanie splaškových kalov v režime nepretržitého prietoku.

Žiadosť o informácie





Sono-Fenton na uvoľňovanie fosforu z kanalizačného kalu

Štúdia Gong et al. (2015) preukázala účinnosť kombinovaného ultrazvuk-fenton (tiež známy ako sono-fenton) pre rozpad splaškových kalov. Použitie ultrazvuk-Fentonovej liečby výrazne zvýšilo uvoľňovanie uhlíka, dusíka a fosforu. Liečba sono-fentónom zvýšila celkový dusík (N) a fosfor (P) 1, 7- a 2, 2- násobne v porovnaní so samotnou fentonovou liečbou. Po úprave sono-fentónom kal vykazoval podstatne jemnejšiu veľkosť častíc a voľnejšiu mikroštruktúru založenú na skenovaní elektrónovej mikroskopie. S použitím rezonancie elektrónových spinov sa najvyššia intenzita signálu OH• zvýšila z 568,7 fentonovou liečbou na 1106,3 po sono-fentonovej liečbe. To ukázalo, že sono-fentónové spracovanie spôsobuje rozpad kalu a výrazne zlepšuje uvoľňovanie organického uhlíka, dusíka a fosforu.

Rozpúšťadle intesifikované mikrobiálne palivové články

Ultrazvuková predúprava splaškového kalu podporuje rozpustnosť rôznych organických zlúčenín z kalovej matrice, ktorá následne urýchľuje mikrobiálnu elektrohydrogenézu.
More a Ghangrekar (2010) prispievajú k priaznivým účinkom ultrazvukom predbežnej úpravy na mikrobiálne palivové články k zvýšeným enzymatickým činnostiam a dostupnosti extracelulárnych proteínov, polysacharidov a enzýmov, ktoré sa uvoľňujú z vnútorných vrstiev kalových flokov do vonkajších vrstiev ultrazvukovou sonoporáciou a narušením buniek, čo vedie k zlepšeniu účinnosti využitia substrátu. Na zlepšenie zberu elektrickej energie z mikrobiálnych palivových článkov je potrebné zlepšiť schopnosť prenosu elektrónov baktérií na extracelulárnu pevnú látku. Tento extracelulárny prenos elektrónov sa môže vyskytnúť buď v priamom kontakte medzi povrchom bunky a pevným povrchom, alebo nepriamo prostredníctvom takzvaných exogénnych a endogénnych mediátorov. Pre priamy prenos elektrónov medzi baktériami a povrchom elektródy by mal elektrón dosiahnuť vonkajšiu membránu bunky. Tento jav sa mohol vyskytnúť v dôsledku ultrazvukovej predbežnej liečby poskytnutej inokula, keď bola špecifická dodávaná energia primeraná; preto podporuje vyššiu účinnosť coulombic.
Rozpúšťadle zintenzívnený proces mikrobiálnej elektrolýzy by sa mohol kombinovať s následnými fermentačnými procesmi na úpravu kalu.

Sonoelekéchemické spracovanie splaškových kalov

Sonoelektrochemical zariadenia na veľkoplošné rekuperácie fosforu z kanalizačného kaluElektrokoagulácia je jednoduchý proces, ktorý sa dá ľahko aplikovať na odpadovú vodu a umožňuje efektívne a nákladovo efektívne spracovanie veľkých objemov. Ultrazvukom pomáha prekonať hlavnú nevýhodu elektrokoagulačných procesov tým, že zabraňuje tvorbe pasivačných vrstiev z elektród. Pasívne fólie, ktoré sa časom tvoria na povrchu elektródy, drasticky znižujú účinnosť elektrokoagulačných systémov a ultrazvuk je facilová metóda na odstránenie týchto pasivačných vrstiev nepretržite počas prevádzky, zatiaľ čo ultrazvukom zvyšuje obrat elektrokoagulačných systémov. Ultrazvukové vlny rozkladajú sedimenty vytvorené na povrchu elektródy a vytvárajú vysoké množstvo radikálnych druhov na odstránenie znečisťujúcich látok vytvorením vysokotlakových bodov vo vnútri roztoku počas fenoménu kavitácie. Kombináciou elektrokoagulácie s ultrazvukom, v dôsledku vytvorenia nových povrchov na elektróde kavitáciou alebo mikro streamingom sa zníženie hrúbky distribučnej vrstvy zhoršuje zvýšením rýchlosti prenosu hmoty. Sonoekonomagulácia zvyšuje množstvo tvorby koagulantov v porovnaní s elektrokoaguláciou a flokulácia je posilnená extrémnym miešaním a oxidáciou tvorbou voľných radikálov; dosiahnutie požadovanej účinnosti je možné v čo najkratšom čase.
(Moradi a kol., 2021)

Výhody sonoelektrochémie a sonoelektrokoagulácie

"Sonoelektrochémia je kombinácia ultrazvukovej energie v elektrochemickom systéme, ktorá ponúka niekoľko výhod, vrátane odstránenia plynovej bubliny na povrchu elektródy, odplyňovania roztoku, narušenia difúznej vrstvy Nernst, zvýšenia hromadnej prepravy elektroaktívnych druhov cez dvojitú vrstvu a aktivácie a čistenia povrchu elektródy. Tieto výhody v elektrochémii vedú k zlepšeniu efektivity procesu (účinnosť elektródy a prúdu), zvýšeným elektrochemickým rýchlostiam a výnosom, zníženému napätiu buniek a nadpotenciám elektród, zlepšeným elektródovým materiálom z hľadiska tvrdosti, kvality, pórovitosti a hrúbky a potlačeniu faulovania elektród a odplyňovania na povrchu elektródy." (Foroughi et al., 2021)
Prečítajte si viac o sonoelekéchemických zariadeniach a jeho aplikáciách!

Žiadosť o informácie





Priemyselné ultrazvukové systémy na spracovanie splaškových kalov

Hielscher Ultrasonics vysokovýkonné systémy sú spoľahlivým pracovným koňom v čistiarňach odpadových vôd a odpadových kalov. Hielscher ultrazvukové systémy poskytujú vysokovýkonný ultrazvuk pri 20kHz, čo vytvára intenzívnu akustickú kavitáciu. Účinky našej vysokovýkonnej ultrazvukovej úpravy zahŕňajú narušenie a rozpad buniek, vysoký prenos hmoty, dezinfekciu, rozklad polymérov, uvoľňovanie enzýmov a homogenizáciu kalu. Ultrazvukom s vysokou intenzitou zlepšuje účinnosť liečby prostredníctvom tvorby oxidačných radikálov a zvýšením nukleačných miest, čím sa zabezpečuje lepšia koagulácia a flokulácia. Spoľahlivá a nepretržitá výroba týchto intenzívnych ultrazvukových kavitačných síl a jej účinky umožňujú integrovať naše výkonné ultrazvukové procesory pre rôzne aplikácie s cieľom zlepšiť získavanie energie a živín z kanalizačného kalu.

  • Ultrazvukový rozpad splaškového kalu
  • Rozpúšťadle zintenzívnené anaeróbne trávenie
  • Obnova cenných živín (fosfor, dusík, horčík, vápnik, draslík atď.)
  • Odstránenie kontaminantov, ako sú ťažké kovy

Ponúka ultrazvukové procesory s prietokovými reaktormi v rôznych veľkostiach, Hielscher Ultrasonics má ideálne ultrazvukové odpadky a systémy na spracovanie kalov pre vaše zariadenie na splaškové kaly.
Modulárny dizajn umožňuje jednoduchú splátku niekoľkých ultrazvukových jednotiek paralelne, čo umožňuje spoľahlivú a efektívnu liečbu akéhokoľvek objemu.
Hielscher high-power / high-throughput ultrazvukové systémy zvýšiť účinnosť a výnos pri spracovaní biomasy v kanalizácie kal.
Vysoko intenzívne ultrazvukové sondy Cascatrode™️ v reaktore - optimalizované pre vynikajúce ultrazvukom účinkyVšetky naše ultrasonicators majú čistenie na mieste (CIP).
Vhodné na náročné ošetrenie: Splaškový kal často obsahuje vláknité materiály s vysokým obsahom celulózy, ktoré sa ťažko rozkladajú. Hielscher Ultrasonics’ priemyselné ultrazvukové procesory môžu dodávať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200 μm sa dajú ľahko nepretržite spustiť pri prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Takéto vysoké amplitúdy sú účinným spôsobom, ako narušiť bunkovú štruktúru celulóz, lignínu a robustných bunkových stien iných materiálov. Optimalizovaný dizajn našich reaktorov s prietokovými bunkami zaisťuje ideálne prietokové vzory a rovnomerné, efektívne ultrazvukové spracovanie kŕmeného kalu.

Spolupracujeme so systémovými integrátormi a inžiniermi zariadení na splaškové kaly

Ako výrobca a systém staviteľ vysokovýkonných ultrazvukových modulárnych jednotiek, Hielscher Ultrasonics spolupracuje so systémovými integrátormi. Väčšina prevádzkovateľov čistiarní odpadových vôd a odpadových kalov spolupracuje so systémovými integrátormi, ktorí majú dobré skúsenosti s návrhom a automatizáciou takýchto čistiarní. Náš tím konštruktérov a technických inžinierov odporúča optimálnu ultrazvukovú konfiguráciu pre cieľový objem kalu, poskytuje podrobné systémové informácie, CAD výkresy, ako aj inštalačný servis a prevádzkový výcvik. To umožňuje konštruktívnu a cielenú implementáciu integrácie vysokovýkonného ultrazvuku do čistiarní odpadových vôd. Prosím, kontaktujte nás, ak máte záujem o integráciu našich ultrazvukových procesorov pre lepšie spracovanie kalu!

Výhody Hielscher Ultrasonics Systémy čistenia kalov odpadových vôd

  • Vysoká účinnosť v dôsledku intenzívnej ultrazvukovej kavitácie
  • Rovnomerná ultrazvukom vďaka vynikajúcej konštrukcii prietokových buniek
  • Lineárne škály na ľubovoľný objem / prietok
  • Vysoká energetická účinnosť / nízke náklady na energiu
  • Vysoká prevádzková bezpečnosť
  • Splnenie spoločných priemyselných noriem
  • 7/24 prevádzka pri plnom zaťažení
  • Žiadna požiadavka na chemikálie
  • Nízka údržba / žiadne narušenie práce
  • rýchle RoI
  • Jednoduchá integrácia a retro armatúra
  • Šetrné k životnému prostrediu
Kvalita, spoľahlivosť & Bezpečnosť

  • Vynikajúca kvalita: Navrhnuté a vyrobené v Nemecku
  • Technické služby, školenia a podpora od našich skúsených zamestnancov
  • Užívateľsky prívetivá a bezpečná prevádzka
  • 24/7 prevádzky
  • Vynikajúca robustnosť
  • Možnosti predstavenej prevádzky
  • Jednoducho programovateľné nastavenia
  • Diaľkové ovládanie prehliadača
  • Automatické protokolovanie údajov
  • Nízka údržba / nízka prestoje pre údržbu
  • CIP (čistenie na mieste)

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šarže prietok Odporúčané Devices
0.1 až 20L 02 až 4 l / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
neuv 10 až 100 l / min UIP16000
neuv väčšia strapec UIP16000

Kontaktujte nás teraz získať viac podrobností o Hielscher ultrazvukové splaškové kaly systémy, možnosti inštalácie a technické informácie!

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Prosím, použite formulár nižšie požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukové procesory, aplikácie a ceny. Budeme radi diskutovať o vašom procese s vami a ponúknuť vám Ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


Ultrazvukové high-shear homogenizers sa používajú v laboratóriu, bench-top, pilotné a priemyselné spracovanie.

Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre miešanie aplikácií, disperzie, emulgácie a extrakcie na laboratórne, pilotné a priemyselné meradle.



Literatúra/referencie

Fakty stojí za to vedieť

Ďalšie výhody ultrazvukového čistenia splaškových kalov

Okrem vyššie uvedených výhod ultrazvukového spracovania komunálneho splaškového kalu, aplikácia vysokovýkonných ultrazvukových vĺn vykazuje ďalšie pozitívne účinky, ako je metanogenéza.
Ultrazvukom sa ukázalo byť sľubné, pokiaľ ide o metanogénne inhibíciu, pretože poskytuje konzistentný výsledok. Ultrazvukom ošetrenie môže mať zvýšené enzymatické aktivity exoelektrogens, a priepustnosť a selektivity bunkovej membrány, ktorá urýchlila proteíny, polysacharidy a enzýmy transport z vnútorných vrstiev kalových flocs do vonkajších vrstiev, čo vedie k lepšiemu využitiu substrátu a výrobe elektrickej energie. (porovnaj Raychaudhuri a Behera, 2020)

Coulombická účinnosť

Účinnosť Coulombu alebo účinnosť Coulombic sa zvyčajne používa na opis uvoľnenej kapacity batérie. Vzťahuje sa na pomer vypúšťacej kapacity po úplnom nabití a nabíjacej kapacity toho istého cyklu. Zvyčajne je to zlomok menej ako 1.
Coulombická účinnosť (CE %) je pomer vypúšťacej kapacity (mAh/g) k nabíjacej kapacite (mAh/g) vynásobený 100.


Vysoko výkonné ultrazvukom! Hielscherov sortiment pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrasonicatora cez bench-top jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.