Ултразвучни третман отпада и муља

Biogas se proizvodi iz izvora, kao što su komunalni organski otpad, kanalizacioni mulj, blato ili stajnjak. Ultrazvuk poboljšava probavljivost takvog organskog materijala što dovodi do više biogasa i manje zaostalog mulja.

Биогас је нуспродукт разградње органске материје од стране анаеробних или аеробних бактерија. Састоји се првенствено од метана, угљен-диоксида и водоник сулфида. Ово чини биогас обновљивом алтернативом за фосилна горива, као што је природни гас.

Цене енергије и трошкови одлагања хемикалија и муља, еколошко законодавство и други интереси, као што је смањење емисије непријатних мириса, захтевају да постројења за третман отпада побољшају ефикасност њихове обраде. Ултразвучна дезинтеграција органског материјала пре варења значајно побољшава производњу биогаса. Уз то, ултразвук побољшава способност одводњавања муља и смањује количину заосталог муља који се одлаже.

Sirovine za proizvodnju biogasa su mešavine različitih agregiranih i flokuliranih supstanci, vlakana, virusa i bakterija, celuloze i drugih neorganskih supstanci. Otpad od hrane, organski industrijski i komercijalni otpad, kao što su masti ili vinasse su dopunske sirovine za mezofilne i termofilne digestore. Ultrazvučna kavitacija uništava agregate i ćelijske strukture. Zbog uticaja na strukturu sastavnog materijala, mulj se može lakše odvoditi. Osim toga, uništavanje agregata i ćelijskih zidova poboljšava bioraspoloživost intracelularnog materijala za razgradnju bakterijama.

Povećan prinos biogasa ultrazvukom

Nedavna studija istraživala je efekte predtretmana mulja na bazi ultrazvuka u postrojenju za prečišćavanje mulja Geek. (Slika sa leve strane prikazuje podešavanje pilot-skale.) Primena ultrazvučne predtretmana korišćenjem Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 V) ultrazvučno tretiranje mulja za 15 min pokazala je značajno poboljšanje performansi anaerobne digestije, što se prvenstveno ogleda u povećanoj proizvodnji biogasa. U poređenju sa neobrađenim muljem, prinos biogasa povećan je sa približno 16 ± 2 NL·d⁻¹ na 26 ± 2 NL·d⁻¹, što odgovara poboljšanju od oko 63%. Ovo poboljšanje se pripisuje ultrazvučnoj dezintegraciji mulja i ćelijskih struktura, što je značajno povećalo rastvorljivu hemijsku potrebu za kiseonikom (KPK) i koncentracije isparljivih masnih kiselina, čime se poboljšava bioraspoloživost supstrata za metanogene mikroorganizme. Kao rezultat toga, postignuti su veći specifični prinosi metana bez promene sadržaja metana, koji je ostao stabilan na oko 62%. Ovi nalazi potvrđuju da je ultrasonikacija niske frekvencije velike snage efikasna strategija pre tretmana za intenziviranje anaerobne digestije ubrzavanjem hidrolize i povećanjem frakcije lako biorazgradive organske materije. (cf. Gkalipidou et al., 2026)

 
Od 1999. godine, Hielscher isporučuje ultrazvučne sisteme za dezintegraciju do 48kV pojedinačne snage za različita postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, uključujući komunalna i industrijska postrojenja za prečišćavanje otpada širom sveta. Neki od ovih sistema poboljšali su prinos biogasa i do 25%.

 

Tabela ispod prikazuje tipične zahteve za napajanje za različite zapreminske tokove. Ultrazvučni sistem je generalno integrisan u liniji pre hranjenja u digestoru. Alternativno, organski materijal se može recirkulisati iz digestora kroz ultrazvučni sistem nazad u digestor. Zbog toga se korak ultrazvuka može lako naknadno ugraditi u postojeće objekte.

Проток Опрема 50 – 200Л/х УИП1000хд 200 – 800Л/хр 4кУИП1000хд 1 – 3м³/х 4кУИП4000 5 – 20м³/х 6кУИП16000 50 – 200м³/х 62кУИП16000

Применом ултразвука у преради муља и отпадних токова могу се постићи различити резултати, као што су:

• Повећање приноса биогаса
• Побољшана анаеробна разградња
• Побољшање понашања седиментације услед дегазације и дезинтеграције пахуљица
• Побољшање Ц/Н-односа за денитрификацију
• Побољшање згушњавања вишка муља
• Побољшано варење и одводњавање
• Смањење количине флокуланата
• Нижи трошкови одлагања због смањења заосталог муља након дигестије
• Смањење потребног полимера
• Уништавање филаментозних бактерија

Препоручујемо да се спроведу пилотска испитивања, нпр. коришћењем система од 1 до 4 кВ. Ово ће показати опште ефекте и побољшања за ваш одређени ток процеса. Биће нам драго да разговарамо о вашем процесу са вама и да вам препоручимо даље кораке.