Trajtimi me ultratinguj për tretjen aerobe të llumit aktiv të tepërt
Trajtimi me ultratinguj me fuqi të lartë shpërbën llumin aktiv të tepërt (WAS) përpara ose gjatë tretjes aerobe. Kavitacioni akustik copëton flokulat e llumit, shkatërron strukturën e substancave polimerike jashtëqelizore dhe hap qelizat mikrobike. Kjo e bën lëndën organike të mbrojtur më parë më të arritshme për reaktorin e tretjes aerobe.
Për një proces aerob, objektivi nuk është rritja e prodhimit të biogazit. Rritja e prodhimit të metanit lidhet me tretjen anaerobe. Në një reaktor të tretjes aerobe, treguesit përkatës të performancës janë zbërthimi i lëndëve të ngurta të avullueshme, konsumi i oksigjenit, koha e tretjes, lëndët e ngurta të thata të mbetura, aftësia për largimin e ujit dhe kostoja totale e operimit.
Sonikatorët industrialë Hielscher integrohen në një linjë WAS me pompim ose në një qark riqarkullimi të reaktorit të tretjes. Reaktorët me ultratinguj me qelizë rrjedhjeje e përqendrojnë trajtimin në një rrjedhë të përcaktuar llumi dhe mundësojnë monitorimin e procesit nëpërmjet fuqisë, prurjes, përqendrimit të lëndëve të ngurta, presionit dhe temperaturës. Rezultati është një përmirësim kompakt i instalimit ekzistues, që mund të shtojë shpërbërjen e llumit me ultratinguj pa zëvendësuar reaktorin ekzistues të tretjes aerobe.
Njësi industriale Hielscher me ultratinguj, e montuar në një platformë për trajtim në linjë, për përpunimin e WAS të trashur
Pse llumi aktiv i tepërt është i vështirë për t’u tretur
Llumi aktiv i tepërt përbëhet nga lëndët e ngurta biologjike të tepërta që largohen nga një proces i trajtimit të ujërave të ndotura me llum aktiv. Ai përmban mikroorganizma, substanca polimerike jashtëqelizore (EPS), material organik të kapur dhe lëndë të ngurta inerte.
Në dekantuesin sekondar, llumi aktiv i sedimentuar ndahet në dy rrjedha:
- Llumi aktiv i kthyer (RAS) rikthehet në basenin e ajrimit për të ruajtur përqendrimin e kërkuar të biomasës.
- Llumi aktiv i tepërt (WAS) largohet nga procesi i trajtimit të lëngut dhe dërgohet për trashje, stabilizim, tretje ose largim të ujit.
WAS përmban një përqindje të lartë materiali qelizor mikrobik. Një pjesë e madhe e përmbajtjes së tij organike të biodegradueshme është e rrethuar nga muret qelizore ose e lidhur brenda flokulave kompakte të llumit. Kjo mbrojtje fizike ngadalëson lizën natyrore të qelizave dhe hidrolizën.
Gjatë tretjes aerobe, furnizohet oksigjen, ndërkohë që ka pak lëndë të re ushqyese në dispozicion. Mikroorganizmat kalojnë në frymëmarrje endogjene dhe konsumojnë materialin e ruajtur, qelizat e vdekura dhe përbërës të tjerë të biodegradueshëm të llumit. Qëllimi është të stabilizohet llumi, të zvogëlohet potenciali për krijimin e erërave dhe të ulet sasia e lëndëve të ngurta të avullueshme nga të cilat duhet larguar uji dhe që më pas duhen asgjësuar.
Shpejtësia e tretjes shpesh kufizohet nga mundësia për të arritur substratin. Një reaktor tretjeje mund të ketë mikroorganizma aktivë dhe kohë të mjaftueshme qëndrimi, por lënda organike brenda qelizave të paprekura dhe flokulave të dendura mbetet e vështirë për t’u arritur.
Krahasimi i flokulave të patrajtuara me llumin e trajtuar me ultratinguj: Trajtimi me ultratinguj zvogëlon ndjeshëm flokulat.
Studimi dhe imazhet: ©Chu et al. 2001
Si e hap kavitacioni me ultratinguj strukturën e WAS për tretje aerobe
Sonikatorët industrialë Hielscher punojnë në 20kHz dhe gjenerojnë kavitacion akustik intensiv në rrjedhat e lëngjeve dhe të suspensioneve. Flluskat e kavitacionit formohen, rriten dhe shemben brenda llumit. Shembja e tyre krijon forca të fuqishme lokale prerëse që veprojnë drejtpërdrejt mbi flokulat, EPS dhe qelizat mikrobike.
Trajtimi me ultratinguj shkakton tri ndryshime të rëndësishme në WAS:
Shpërbërja e flokulave
Kavitacioni copëton agregatet e llumit dhe ekspozon sipërfaqe që më parë ishin të rrethuara nga substancat polimerike jashtëqelizore (EPS). Llumi i trajtuar përmban grimca më të vogla dhe një sipërfaqe më të madhe të arritshme.
Shkatërrimi i strukturës së EPS dhe i qelizave
Shpërbërja e ndihmuar nga ultratingujt rrit biodegradueshmërinë aerobe të llumit aktiv të tepërt nga ujërat e ndotura komunale, duke copëtuar flokulat rezistente të llumit dhe duke çliruar lëndën organike të bllokuar. Kavitacioni me ultratinguj shkatërron membranat dhe muret qelizore. Proteinat dhe karbohidratet, si dhe përbërje të tjera brendaqelizore, kalojnë në fazën e lëngët.
Biodisponueshmëri e rritur
Mikroorganizmat aerobë mund ta konsumojnë materialin organik të tretshëm dhe të ndarë imët më lehtë sesa qelizat mikrobike të paprekura dhe flokulat kompakte. Prandaj, trajtimi me ultratinguj kryen mekanikisht një pjesë të lizës dhe hidrolizës përpara fazës së oksidimit biologjik.
Trajtimi me ultratinguj vepron mbi matricën e trashë mbrojtëse të llumit të ujërave të ndotura për ta bërë tretjen mikrobike shumë më të shpejtë dhe më efikase. Kjo zakonisht vërehet si një rritje e kërkesës kimike për oksigjen të fraksionit të tretshëm (SCOD).
Reaktor industrial ultrasonik me rrjedhje për përmirësimin e tretjes së WAS
Përfitimet e trajtimit me ultratinguj në impiantet e tretjes aerobe
Përgjigjja varet nga llumi dhe doza e ultratingujve. Kur trajtimi me ultratinguj rrit biodegradueshmërinë aerobe, një impiant trajtimi të ujërave të ndotura mund të arrijë:
- Zbërthim më të madh të lëndëve të ngurta të avullueshme gjatë kohës ekzistuese të tretjes
- Stabilizim të krahasueshëm të llumit me një kohë më të shkurtër qëndrimi
- Prodhim më të ulët të lëndëve të ngurta të thata të mbetura
- Kapacitet efektiv shtesë nga një tretës aerob ekzistues
- Reduktim të transportit dhe asgjësimit të lëndëve të ngurta biologjike
- Qëndrueshmëri më të mirë të procesit gjatë periudhave me ngarkesë të lartë të lëndëve të ngurta
- Kontroll më të mirë të organizmave fijëzorë përmes shpërbërjes së flokulave dhe çarjes së qelizave
Sonikatorë Hielscher në linjë për modernizim të lehtë
Në shkallë të plotë, përgjithësisht është më efikase të trajtohet me ultratinguj një rrjedhë llumi të përqendruar sesa i gjithë vëllimi i tretësit aerob. Reaktorët ultrasonikë Hielscher me qelizë rrjedhjeje mbështesin dy konfigurime praktike.
Paratrajtimi i WAS në linjën e furnizimit
Sistemi ultrasonik instalohet pas trashjes së WAS dhe përpara tretësit aerob:
WAS i trashur -> pompë furnizimi -> qelizë ultrasonike Hielscher me rrjedhje -> tretës aerob
Ky konfigurim trajton një prurje masike të përcaktuar të lëndëve të ngurta të thata dhe siguron një bazë të qartë për kontrollin e energjisë specifike ultrasonike të futur.
Diagrami i rrjedhës: WAS i trashur -> pompë furnizimi -> sonikator industrial Hielscher në linjë UIP6000hdT -> tretës aerob
Riqarkullimi i tretësit ose trajtimi i një rrjedhe anësore
Një fraksion i kontrolluar i llumit pompohet nga tretësi ose linja e llumit përmes sonikatorit dhe rikthehet në proces. Ky konfigurim është i dobishëm kur linja ekzistuese e furnizimit është e vështirë të modifikohet ose kur duhet trajtuar vetëm një fraksion i përzgjedhur i llumit.
Të dyja konfigurimet mund të instalohen si njësi kompakte të montuara në bazament, me pompë, qelizë ultrasonike me rrjedhje, valvula izolimi, linjë anashkalimi për ndërhyrje teknike, matje të presionit dhe temperaturës, pika marrjeje mostrash dhe sisteme kontrolli të procesit. Ena ekzistuese e tretësit mbetet e pandryshuar.
Kjo e bën trajtimin me ultratinguj veçanërisht të përshtatshëm për modernizimin e impianteve ekzistuese të trajtimit të ujërave të ndotura. Njësia ultrasonike e montuar në bazament mund të instalohet në një linjë me pompim, të funksionojë në mënyrë të pavarur dhe të anashkalohet gjatë inspektimit ose mirëmbajtjes.
Përmirësoni shpërbërjen e llumit për tretjen aerobe me ultratinguj me fuqi të lartë!
Sonikatorët industrialë Hielscher ofrojnë një metodë kompakte dhe të shkallëzueshme për integrimin e ultratingujve me fuqi të lartë në një linjë ekzistuese trajtimi të WAS. Përpunimi në linjë me qelizë rrjedhjeje e përqendron energjinë ultrasonike në rrjedhën e llumit, mbështet kontrollin e riprodhueshëm të dozës dhe mund të projektohet për funksionim të besueshëm 24/7 në kushte të rënda pune.
Projektim, prodhim dhe këshillim – Cilësi e prodhuar në Gjermani
Pajisjet ultrasonike Hielscher janë të mirënjohura për standardet më të larta të cilësisë dhe projektimit. Qëndrueshmëria dhe përdorimi i lehtë mundësojnë integrimin pa vështirësi të pajisjeve tona ultrasonike në impiante industriale. Pajisjet ultrasonike Hielscher përballojnë lehtësisht kushte të ashpra dhe mjedise me kërkesa të larta.
Hielscher Ultrasonics është një kompani e certifikuar sipas ISO dhe i kushton vëmendje të veçantë pajisjeve ultrasonike me performancë të lartë, që ndërthurin teknologjinë më të përparuar me lehtësinë e përdorimit. Natyrisht, pajisjet ultrasonike Hielscher janë në përputhje me CE dhe përmbushin kërkesat e UL, CSA dhe RoHs.
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues ultrasonikë me performancë të lartë për aplikime përzierjeje, shpërndarjeje, emulsifikimi dhe ekstraktimi në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.
Pyetje të shpeshta
A prodhon trajtimi me ultratinguj më shumë biogaz në një tretës aerob?
Jo. Rritja e rendimentit të metanit ose biogazit është një përfitim i tretjes anaerobe. Për tretjen aerobe, trajtimi me ultratinguj duhet të vlerësohet sipas zbërthimit të lëndëve të ngurta të avullueshme (VS), konsumit të oksigjenit, kohës së tretjes, lëndëve të ngurta të thata të mbetura, aftësisë për dehidratim dhe kostos totale.
Ku instalohet sistemi me ultratinguj?
Sistemi zakonisht instalohet drejtpërdrejt në linjë, pas trashjes së WAS dhe përpara tretësit aerob. Ai mund të funksionojë edhe në një rrjedhë anësore të kontrolluar ose në një qark riqarkullimi të tretësit. Një linjë anashkalimi për mirëmbajtje mundëson vazhdimin e transferimit të llumit gjatë mirëmbajtjes.
Pse të përdoret një sonikator industrial 20kHz?
Ultratingujt me frekuencë të ulët dhe fuqi të lartë gjenerojnë kavitacion intensiv dhe sforcime mekanike prerëse. Kjo është efektive për shpërbërjen e flokuleve të llumit, prishjen e strukturës së EPS dhe hapjen e qelizave mikrobike në rrjedha me fazë të lëngët dhe të ngurtë.
A mund të funksionojë vazhdimisht një sonikator Hielscher?
Po. Sonikatorët industrialë të serisë hdT të Hielscher janë projektuar për funksionim të vazhdueshëm në kushte të rënda pune dhe njihen për qëndrueshmërinë e tyre. Reaktorët me qelizë rrjedhjeje mundësojnë përpunim të kontrolluar drejtpërdrejt në linjë ose me riqarkullim, ndërsa regjistrimi automatik i të dhënave mbështet monitorimin dhe riprodhueshmërinë e procesit.
Cilat të dhëna nevojiten për dimensionimin e një sistemi me ultratinguj për llumin?
Të dhënat kryesore hyrëse janë prurja e WAS, përqendrimet e lëndëve të ngurta totale (TS) dhe të lëndëve të ngurta të avullueshme (VS), viskoziteti i llumit, energjia specifike e synuar, efekti i kërkuar i trajtimit, orët e funksionimit dhe presioni i disponueshëm. Rekomandohen prova pilot për të përcaktuar dozën e dobishme përpara dimensionimit në shkallë të plotë.
A e përmirëson sonikimi dehidratimin e llumit?
Rezultati varet nga karakteristikat e llumit dhe doza. Trajtimi i moderuar mund të përmirësojë procesin e trajtimit të lëndëve të ngurta, ndërsa shpërbërja e tepërt mund të gjenerojë grimca të imëta dhe polimere të tretshme që përkeqësojnë kapjen e lëndëve të ngurta ose përmbajtjen e tyre në masën e dehidratuar. Prandaj, provat e dehidratimit janë pjesë thelbësore e optimizimit të procesit.
Çfarë thonë studimet shkencore për tretjen e WAS me ultratinguj?
Studimet laboratorike mbështesin përdorimin e ultratingujve për të rritur arritshmërinë dhe biodegradueshmërinë aerobe të WAS.
Në një studim të paratrajtimit të kombinuar alkalin dhe me ultratinguj përpara tretjes aerobe, degradimi i lëndës organike për të njëjtën kohë tretjeje u raportua si 38,0% për llumin e patrajtuar dhe 42,5% për llumin e paratrajtuar me ultratinguj. Paratrajtimi i kombinuar alkalin dhe me ultratinguj e rriti degradimin në 50,7%. Rezultati tregon se vetëm ultratingujt mund të përmirësojnë degradimin aerob, duke treguar gjithashtu se përmirësimi i arritshëm varet nga strategjia e paratrajtimit dhe karakteristikat e llumit. (shih Jin et al., 2009)
Një tjetër hulumtim mbi WAS nga ujërat e ndotura urbane raportoi rritje të tretshmërisë së llumit dhe të biodegradueshmërisë aerobe pas shpërbërjes bakteriale të ndihmuar nga ultratingujt. Llumi i paratrajtuar shfaqi një shpejtësi më të lartë biodegradimi ose zbërthimi sesa mostra e kontrollit e patrajtuar. (shih Kavitha et al. 2016)
A i mbështet sonikimi proceset e tjera të trajtimit të llumit?
Po. Sonikimi mbështet disa procese të trajtimit të llumit duke shpërbërë flokulet, EPS dhe qelizat mikrobike:
Tretja anaerobe/Prodhimi i biogazit: përshpejton hidrolizën, rrit kërkesën kimike për oksigjen të fraksionit të tretshëm (COD) dhe mund të përmirësojë zbërthimin e VS dhe rendimentin e metanit.
Rikuperimi i fosforit: çliron fosforin e lidhur me qelizat dhe fosforin organik në fazën e lëngët, duke përmirësuar disponueshmërinë për precipitimin e mëvonshëm të struvitit ose vivianitit; ultratingujt mund të intensifikojnë gjithashtu shpëlarjen e fosforit nga hiri i llumit.
Literatura / Referencat
- Jin Y., Li H., Mahar R.B., Wang Z., Nie Y. (2009): Combined alkaline and ultrasonic pretreatment of sludge before aerobic digestion. Journal of Environmental Science 2009;21(3):279-284.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues me ultratinguj me performancë të lartë nga shkalla laboratorike deri në përmasat industriale.