Ултразвучни третман за аеробни отпад активираног муља варење
Ултрасоницатион велике снаге дезинтегрише отпадни активни муљ (ВАС) пре или током аеробне дигестије. Акустична кавитација разбија муља флоцс, ремети екстрацелуларне полимерне супстанце и отвара микробне ћелије. То чини претходно заштићену органску материју доступнијом аеробном дигестору.
За аеробни процес, циљ није повећана производња биогаса. Побољшање метана је релевантно за анаеробну дигестију. У аеробном дигестору, релевантни показатељи перформанси су уништавање испарљивих чврстих материја, потрошња кисеоника, време варења, преостале суве материје, одводњавање и укупни оперативни трошкови.
Хиелсцхер индустријски соникатори интегришу у пумпану ВАС линију или дигестор рециркулацију петље. Ултразвучни проточни ћелијски реактори концентришу третман на дефинисани проток муља и омогућавају да се процес прати снагом, протоком, концентрацијом чврстих материја, притиском и температуром. Резултат је компактна надоградња која може додати ултразвучну дезинтеграцију муља без замене постојећег аеробног дигестора.
Hielscher индустријски ултразвучни inline скид за проток за прераду згушћеног WAS-а
Зашто је отпадни активирани муљ тежак за дигестију
Отпадни активирани муљ је вишак биолошких чврстих материја уклоњених из процеса третмана отпадних вода активираног муља. Садржи микроорганизме, екстрацелуларне полимерне супстанце (EPS), ухваћени органски материјал и инертне чврсте материје.
У секундарном таложнику, седиментирани активирани муљ се дели у два тока:
- Повратна активирана суспензија (RAS) се враћа у аерациону базену како би се одржала потребна концентрација биомасе.
- Отпадна активирана суспензија (WAS) се уклања из процеса пречишћавања течности и шаље на згушњавање, стабилизацију, дигестију или одводњавање.
WAS садржи велики удео микробног ћелијског материјала. Велики део његовог биораспадивог органског садржаја је затворен у ћелијским зидовима или везан у компактним флокулантним талозима. Ова физичка заштита успорава природну ћелијску лизу и хидролизу.
Током аеробне дигестије, кисеоник се испоручује док је на располагању мало нове хране. Микроорганизми улазе у ендогено дисање и троше ускладиштени материјал, мртве ћелије и друге биоразградиве компоненте муља. Сврха је да се стабилизује муљ, смањи потенцијал мириса и смањи количину испарљивих чврстих материја које морају бити исушене и одложене.
Стопа варења је често ограничена приступом подлози. Дигестор може имати активне микроорганизме и довољно времена боравка, али органска материја унутар нетакнутих ћелија и густих флоцс остаје тешко доћи.
Поређење необрађених флоцс са соницатед муља: Соницатион смањује флоцс значајно.
Студија и слике: ©Цху ет ал. 2001
Како се отвара ултразвучна кавитација ВАС за аеробну варење
Хиелсцхер индустријски соникатори раде на 20кХз и стварају интензивну акустичну кавитацију у течним и муљним токовима. Кавитациони мехурићи се формирају, расту и колабирају унутар муља. Њихов колапс ствара снажне локалне силе смицања које делују директно на флокуле, ЕПС и микробне ћелије.
Ултразвучни третман производи три важне промене у ВАС-у:
Флоц Дисинтегратион
Кавитација разбија агрегате муља и излаже површине које су претходно биле затворене екстрацелуларним полимерним супстанцама (ЕПС). Третирани муљ садржи мање честице и већу приступачну површину.
ЕПС и поремећај ћелија
Ултразвучно помагано разлагање повећава аеробну биодеградабилност активног муљa из комуналног отпада разбијањем тврдих муљних флокова и ослобађањем заробљених органских материја. Ултразвучна кавитација уништава ћелијске мембране и ћелијске зидове. Протеини и угљени хидрати као и други унутарћелијски једињења прелазе у течну фазу.
Повећана биорасположивост
Аеробни микроорганизми могу лакше да користе растворљиве и фино подељене органске материје него читаве микробне ћелије и компактне флокове. Стога, ултразвуковање механички обавља део посла лизе и хидролизе пре биолошког корака оксидације.
Соникација циља на густу заштитну матрицу канализационог талога како би микробна деградација била много бржа и ефикаснија. Ово се обично примећује као повећање растворљивог хемијског захтева за кисеоником (SCOD).
Индустријски ултразвучни проточни реактор за побољшану деградацију WAS-а
Предности соникације у постројењима за аеробну деградацију
Одговор зависи од талога и ултразвучне дозе. Када соникација повећа аеробну биораспадљивост, постројење за прераду отпадних вода може добити:
- Више уништавање испарљивог суштинског материјала при постојећем времену деградације
- Супостављиву стабилизацију талога при краћем времену задржавања
- Мању производњу преосталог сувог материјала
- Додатни ефикасан капацитет из постојећег аеробног дигестора
- Смањен транспорт и одлагање биосолидеа
- Побољшана стабилност процеса током периода високог оптерећења чврстим материјама
- Боља контрола филаментоних организама кроз прекид флокула и ћелија
Инлајн Хилсхер соникатори за лаку надоградњу
На пуном обиму, генерално је ефикасније сонитирати концентрисани ток малчице него цео волумен аеробног дигестора. Хилсхер ултразвучни течноћелијски реактори подржавају две практичне конфигурације.
Претретман линије хране WAS
Ултразвучни систем је инсталиран након згушњавања WAS и пре аеробног дигестора:
Згушњени WAS -> пумпа за храну -> Хилсхер ултразвучна течноћелија -> аеробни дигестор
Ova konfiguracija tretira definisanu masu suve materije i pruža jasan osnov za kontrolu specifičnog ulaska ultrazvučne energije.
Dijagram toka: Zadebljani WAS -> pumpa za hranjenje -> Hielscher industrijski inline sonikator UIP6000hdT -> aerobni digestor
Recirkulacija digestora ili tretman bočne struje
Kontrolisana frakcija mulja se pumpa iz digestora ili linije mulja kroz sonikator i vraća u proces. Ova konfiguracija je korisna kada je postojeća linija za hranjenje teška za modifikaciju ili kada samo određena frakcija mulja treba da se tretira.
Оба распореда могу се инсталирати као компактни скидови са пумпом, ултразвучном проточном ћелијом, изолационим вентилом, сервисним бајпасом, мерењем притиска и температуре, тачкама за узорковање и контролом процеса. Постојећи резервоар дигестора остаје непромењен.
Ово чини ултразвучни третман посебно погодним за реконструкцију постојећих постројења за пречишћавање отпадних вода. Ултразвучни скид се може инсталирати у пумпну линију, радити независно и заобићи током инспекције или одржавања.
Побољшајте аеробну дисинтеграцију муља уз помоћ ултразвучне снаге!
Hielscher industrijski sonikatori pružaju kompaktan i skalabilan način za integraciju ultrazvuka velike snage u postojeću liniju za obradu WAS-a. Obrada u liniji kroz protočnu ćeliju koncentrira ultrazvučnu energiju na tok mulja, podržava ponovljivu kontrolu doze i može biti projektovana za pouzdan rad 24/7 sa velikim opterećenjem.
Дизајн, производња и консалтинг – Квалитет Маде ин Германи
Хиелсцхер ултрасоникатори су познати по свом највишем квалитету и стандардима дизајна. Робусност и једноставан рад омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних апарата у индустријске објекте. Хиелсцхер ултрасоникатори се лако носе са тешким условима и захтевним окружењима.
Хиелсцхер Ултрасоницс је ИСО сертификована компанија и ставља посебан нагласак на ултрасоникаторе високих перформанси са најсавременијом технологијом и једноставношћу за коришћење. Наравно, Хиелсцхер ултрасоникатори су усаглашени са ЦЕ и испуњавају захтеве УЛ, ЦСА и РоХ.
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за апликације за мешање, дисперзију, емулзификацију и екстракцију у лабораторијским, пилотским и индустријским размерама.
Често постављана питања
Da li ultrazvučna obrada proizvodi više biogasa u aerobnom digesteru?
Не. Повећан принос метана или биогаса је користан резултат анаеробне дигестије. За аеробну дигестију, ултразвучна обрада треба да се процени кроз уништавање СУВ-а, потрошњу кисеоника, време дигестије, преостале суве материје, способност одвајања воде и укупне трошкове.
Где је ултразвучни систем инсталиран?
Систем је обично инсталиран инлајн након згушњавања WAS-а и пре аеробног дигестора. Може такође радити у контролисаном бочној струји или петљи рециркулације дигестора. Сервисни бајпас омогућава континуирану пренос иловаче током одржавања.
Зашто користити индустријски сонатор од 20 kHz?
Ултразвук ниске фреквенције и велике снаге ствара интензивну кавитацију и механичко сечење. То је ефикасно за разбијање скупова иловаче, нарушавање EPS и отварање микробних ћелија у течним и чврстим струјама.
Може ли Хилсчер соникатор радити континуирано?
Да. Индустријски Хилсчер hdT соникатори су дизајнирани за континуирани рад у тешким условима и познати су по својој издржљивости. Реактори са проточним ћелијама омогућавају контролисану обраду у линији или рециклу, док аутоматско бележење података подржава праћење процеса и репродуктивност.
Који подаци су потребни за димензионисање ултразвучног система за муљ?
Главни улазни подаци су проток WAS-а, концентрација TS и VS, вискозност муља, жељена специфична енергија, потребан ефекат третмана, радни часови и доступан притисак. Препоручује се пилотно тестирање како би се утврдиле корисне дозе пре димензионисања пуне скале.
Да ли соникација побољшава одвајање воде из муља?
Резултат зависи од карактеристика муља и дозе. Умерена обрада може побољшати процес чврстог материјала, док прекомерно дисоцирање може генерисати фине честице и растворљиве полимере који ометају хватање или чврстоћу колача. Испитивања одводњавања су стога есенцијални део оптимизације процеса.
Шта кажу научне студије о ултразвучној дигестији WAS-а?
Лабораторијске студије подржавају употребу ултразвука да би се повећала приступачност и аеробна биоразградивост WAS-а.
U studiji kombinovane alkalne i ultrazvučne predpripreme pre aerobne digestije, degradacija organskih materija pri istom vremenu digestije je iznosila 38,0% za neobrađenu mulj, a 42,5% za ultrazvučno predpripremljen mulj. Kombinovana alkalna i ultrazvučna predpriprema povećala je degradaciju na 50,7%. Rezultat pokazuje da sam ultrazvuk može poboljšati aerobnu degradaciju, istovremeno pokazujući da dostupno poboljšanje zavisi od strategije predpripreme i karakteristika mulja. (poredi Jin i saradnici, 2009)
Drugo istraživanje komunalnog WAS-a (Waste Activated Sludge - otpadni aktivirani mulj) je izvestilo o povećanoj solubilizaciji mulja i aerobnoj biorazgradivosti nakon ultrazvučne asistencije pri bakterijskoj disintegraciji. Predpripremljeni mulj je pokazao višu stopu biorazgradnje ili raspadanja u odnosu na neobrađeni kontrolni uzorak. (poredi Kavitha i saradnici, 2016)
Да ли ултразвук подржава друге процесе муља?
Да. Соницатион подржава неколико процеса муља третмана ометањем флоцс, ЕПС и микробних ћелија:
Анаеробна дигестија / производња биогаса: убрзава хидролизу, повећава растворљиву КПК и може побољшати ВС разарање и принос метана.
Фосфор опоравак: ослобађа ћелијски везан и органски фосфор у течној фази, побољшавајући доступност за накнадне струвита или вивианита падавина; ултразвук такође може појачати испирање фосфора из пепела муља.
Литература / Референце
- 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.
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.