Ултразвучна обрада отпада и муља

Биогас се добија из извора као што су комунални органски отпад, канализациони муљ, стајски отпад или стајњак. Ултразвучна обрада побољшава разградивост таквог органског материјала, чиме се добија више биогаса и мање преосталог муља.

Биогас је нуспроизвод разградње органске материје деловањем анаеробних или аеробних бактерија. Састоји се првенствено од метана, угљен-диоксида и водоник-сулфида. То биогас чини обновљивом алтернативом фосилним горивима, као што је природни гас.

Цене енергије, трошкови хемикалија и одлагања муља, прописи о заштити животне средине и други интереси, као што је смањење емисија непријатних мириса, захтевају од постројења за обраду отпада да побољшају ефикасност обраде. Ултразвучна дезинтеграција органског материјала пре дигестије значајно побољшава производњу биогаса. Поред тога, соникација побољшава способност обезводњавања муља и смањује количину преосталог муља који треба одложити.

Сировине за производњу биогаса су мешавине различитих агрегираних и флокулисаних супстанци, влакана, вируса и бактерија, целулозе и других неорганских супстанци. Отпад од хране, органски индустријски и комерцијални отпад, као што су масти или винаса, представљају допунске сировине за мезофилне и термофилне дигесторе. Ултразвучна кавитација разара агрегате и ћелијске структуре. Због деловања на структуру саставних материјала, муљ се може лакше обезводњавати. Осим тога, разарање агрегата и ћелијских зидова побољшава биорасположивост унутарћелијског материјала за разградњу деловањем бактерија.

Повећан принос биогаса соникацијом

Недавна студија испитивала је ефекте предтретмана муља соникацијом у једном грчком комуналном постројењу за обраду муља. (Слика са леве стране приказује пилот-постројење.) Примена ултразвучног предтретмана помоћу уређаја Hielscher UIP1000hdT (20 kHz, 1000 W), уз ултразвучну обраду муља током 15 min, показала је значајно побољшање ефикасности анаеробне дигестије, које се првенствено огледало у повећаној производњи биогаса. У поређењу са необрађеним муљем, принос биогаса повећан је са приближно 16 ± 2 NL·d⁻¹ на 26 ± 2 NL·d⁻¹, што одговара побољшању од око 63%. Ово побољшање приписује се ултразвучној дезинтеграцији флокула муља и ћелијских структура, која је значајно повећала хемијску потрошњу кисеоника растворљиве фракције (COD) и концентрације испарљивих масних киселина, чиме је побољшана биорасположивост супстрата за метаногене микроорганизме. Као резултат тога, постигнути су већи специфични приноси метана без промене садржаја метана, који је остао стабилан на око 62%. Ови налази потврђују да је нискофреквентна ултразвучна обрада велике снаге ефикасна стратегија предтретмана за интензивирање анаеробне дигестије убрзавањем хидролизе и повећањем удела лако биоразградиве органске материје. (уп. Gkalipidou et al., 2026)

 
Од 1999. године Hielscher испоручује системе за ултразвучну дезинтеграцију појединачне снаге до 48kW различитим постројењима за пречишћавање отпадних вода, укључујући постројења за обраду комуналног и индустријског отпада широм света. Неки од ових система повећали су принос биогаса за до 25%.

 

Табела у наставку приказује типичне захтеве за снагом при различитим запреминским протоцима. Ултразвучни систем се обично интегрише у проточну линију пре довођења материјала у дигестор. Алтернативно, органски материјал може се рециркулисати из дигестора кроз ултразвучни систем назад у дигестор. Стога се фаза ултразвучне обраде може лако накнадно уградити у постојећа постројења.

Проток Опрема 50 – 200L/hr UIP1000hd 200 – 800L/hr 4xUIP1000hd 1 – 3m³/hr 4xUIP4000 5 – 20m³/hr 6xUIP16000 50 – 200m³/hr 62xUIP16000

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

• Повећање приноса биогаса
• Побољшана анаеробна разградња
• Побољшање таложења услед дегазације и дезинтеграције флокула
• Побољшање односа C/N за денитрификацију
• Побољшање згушњавања вишка муља
• Побољшана дигестија и способност обезводњавања
• Смањење количине флокуланата
• Нижи трошкови одлагања услед смањења количине преосталог муља након дигестије
• Смањење потребне количине полимера
• Уништавање филаментозних бактерија

Препоручујемо спровођење испитивања у пилот-размери, нпр. коришћењем система снаге од 1 до 4kW. Тиме ће се показати општи ефекти и побољшања за ваш конкретан процесни ток. Радо ћемо са вама размотрити ваш процес и препоручити даље кораке.