Fosfor je kritičan mineral resursa, koji prirodno snabdevanje naglo smanjuje. Shodno tome, nemačka vlada donela je dekretom da od 2029. fosfor mora u velikoj meri da se oporavi od kanalizacije. Implementacija power ultrazvuka otvara razne opcije za intenziviranje oporavka fosfora od opštinskog slivnog mulja.

Postrojenja za preradu otpadnih mulja i reciklaža fosfora

Fosfor je kritičan element, široko se koristi kao đubrivo i sirovina u finoj hemijskoj i farmaceutskoj industriji. Zbog brzog smanjenja raspoloživih resursa, nemačka vlada je sprovela zakon prema kojem sve opštinske fabrike za prečišćavanje otpadnih voda moraju da uspostave merenje za oporavak fosfora iz opštinskog otpadnog mulja. Implementacija ultrazvuka visokih performansi nudi različite opcije lečenja, koje značajno povećavaju efikasnost oporavka fosfora.

Postrojenja za otpadne vode koriste ultrazvuk za poboljšano varenje mulja i oporavak hranljivih materija kao što je fosfor.

Dezintegracija ultrasoničnog sekvoje za poboljšani oporavak phorsphorusa

Ozračeni mulj kanalizacije sa snažnim ultrazvučnim talasima jasno je pokazan kako bi se poboljšala dezintegracija biomase u kanalizaciji. Brojne istraživačke studije pokazale su prednosti ultrazvučnog otpada aktiviranog tretmana mulja i razni industrijski ultrazvučni sistemi rade u opštinskim postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda u Nemačkoj.
Ultrazvučno predstražanje supstrata u kanalizaciji ima nekoliko blagotvornih efekata za anaerobne procese varenja. Ove prednosti uključuju smanjenje veličine čestica, povećanje stope hidrolize i skraćivanje vremena hidrauličnog zadržavanja.
Kavitacione sile štićenika generisane visokim intenzitetom / niskofrekventnim ultrazvučnim talasima uzrokuju raspad mulja flok morfologije i mikrobiološku strukturu mulja.
Istraživački tim Ngujena demonstrirao je u svojim studijama "da je primena ultrazvuka veoma efikasna u smanjenju veličine čestica biomase, postižući smanjenje na prosečnu veličinu čestica od >78,78 odsto proporcionalnu dužini vremena i intenzitetu izloženosti ultrazvučnoj iradiaciji. To je ukazivalo na to da su se čestice mulja raspale i da se veličina čestica mulja smanjila, na osnovu inverznog odnosa između vremena sonikacije i veličine čestica flok. Aplikacija je bila veoma efikasna, uprkos činjenici da su posmatranja mulja pre tretmana otkrila da su muljni floci bili gusti i veoma kompaktni, sastavljeni od mnogih pod-odeljaka sa kompaktnim jezgrom, ćelijskim klasterima, bakterijskim kolonijama, protozoama i filamentalnim bakterijama, između ostalih faktora. Analiza efekata pokazuje da je ultrazvučni proces značajno raspao strukturni integritet mulja. Floc komadi su svedeni na čak ≤6,5 μm pod optimalnim uslovima lečenja, a rastvoreni su u mulju mulja nakon 5–10 min ultrazvučnog tretmana sa niskom ultrazvučnom frekvencijom od 20 kHz." (Nguyen et al., 2015)
Efikasno dezintegrisan mulj od kanalizacije, pa na primer. sonični mulj, pokazuje značajno poboljšana separaciona svojstva koja omogućavaju uklanjanje frakala bogatih fosforom iz biomase i razlomcima nalik gelu, kao i sa vodom. Ultrazvučna kavitacija remeti ćelijske strukture biomase u morskom mulju i olakšava naknadni razlomak u tri dela (i) vlakana bogatih celulozom, (ii) gel bogat hranljivim materijama i (iii) tečnost koja se lako fermentiše. Ova tri dela mulja se mogu dalje obrađivati, npr. oporavak fosfora, uklanjanje teških metala itd.

Ultrasonično intenzivirane mokro-hemijske padavine Fosfora

Ultrazvučnost je dobro poznata tehnika koja se odavno koristi u hemiji za siccessful i efikasnost padavina minerala, čestica i kristala. Za oporavak fosfora od morskog mulja primenjuje se sonication u cilju promovisanja i ubrzavanja padavina struvite. Struvite (magnezijum amonijum fosfat) je mineral fosfata sa formulom NH₄MgPO₄· 6H₂ O, koji nudi jednostavno rešenje za uklanjanje fosfora u povezanom obliku iz otpadnog mulja.
Tokom struvite kristalizacije /procesa padavina, joni PO₄³, NH₄⁺, i Mg^{2 +} uklanjaju se iz faze tečnosti zbog struvitih padavina, dok reakcija ne dostigne ravnotežu.

Struvite kristali su prestigli svinjske efekate.
(slika i studija: ©Kim et al. 2017)

Kada se ultrazvučnost primenjuje kao mulj pre tretmana pre procesa struvitskih padavina, ultrazvučno izazvana kavitacija obezbeđuje mešanje na molekularnom nivou obezbeđujući aktivno površinsko područje za rast kristala. Povećanje stope solubilizacije ekstracelularnih i intracellularnih supstanci, dodatno koristi struvitim padavinama povećanjem bioavlasnosti NH₄⁺ i PO₄³ joni. Tretman sonication rezultira olakšanim masovnim prenosom kroz mulj, koji je izazvan ultrazvučnim kavitacijama.
Sonication se može primeniti i na alkohol hidrotermalne karbonizacije, gde se fosfor reciklira kao struvit iz alkohola hidrotermalne karbonizacije kroz ultrasonično potpomognuto vađenje i padavine.
Pročitaj više o Velike struvite padavine za oporavak fosfora od kanalizacije!

Sono-Fenton za oslobađanje fosfora iz sevskog mulja

Studija Gong et al. (2015) pokazala je efikasnost kombinovanog ultrazvuka–Fenton (poznat i kao sono-Fenton) pre tretmana za dezintegracije otpadnog mulja. Primena ultrazvuka–Fenton tretmana značajno je povećala oslobađanje ugljenika, azota i fosfora. Sono-Fenton tretman je povećao ukupan azot (N) i fosfor (P) za 1,7 odnosno 2,2 puta, u poređenju sa samo Fenton tretmanom. Nakon sono-Fenton tretmana, mulj je pokazao znatno finiju veličinu čestica i labaviju mikrostrukturu zasnovanu na skeniranju elektronske mikroskopije. Koristeći rezonancu elektronskog okretanja, najviši OH• intenzitet signala povećan je sa 568,7 fenton tretmanom na 1106,3 nakon sono-Fenton tretmana. To je pokazalo da sono-Fenton tretman izaziva dezintegraciju mulja i značajno poboljšava oslobađanje organskog ugljenika, azota i fosfora.

Ultrasonično intenzivirane mikrobiološke gorivne ćelije

Ultrazvučno predvodjenje kanalizacionog mulja promoviše solubilizaciju raznih organskih jedinjenja iz matrice mulja, što naknadno ubrzava mikrobiološku elektrohidrogenezu.
More and Ghangrekar (2010) contribute the beneficial effects of sonication pre-treatment on microbial fuel cells to enhanced enzymatic activities and the availability of extracellular proteins, polysaccharides and enzymes, which are released from inner layers of mulj flocs to outer layers by ultrasonic sonoporation and cell Za poboljšanje žetve električne energije iz mikrobioloških gorivnih ćelija neophodno je poboljšanje sposobnosti prenosa elektrona bakterija na ekstracelularnu čvrstu supstancu. Ovaj ekstracelularni prenos elektrona može da se javi u direktnom kontaktu između površine ćelije i čvrste površine ili indirektno preko takozvanih egzogenih i endogenih posrednika. Za direktan prenos elektrona između bakterija i elektrodne površine, elektron bi trebalo da dostigne vanserijski membranu ćelije. Do ovog fenomena je možda došlo usled ultrazvučnog pre-tretmana datog inokulumu kada je specifična isporučena energija bila adekvatna; stoga, favorizujući veću Kulombičnu efikasnost.
Ultrazvučno intenziviran proces mikrobiološke elektrolize mogao bi da se kombinuje sa narednim procesima fermentacije za lečenje mulja.

Sono-Electrochemical Sewage Mudge Treatment

Elektrokoagulacija je jednostavan proces, koji se lako može primeniti na otpadne vode i omogućava efikasno i isplativo lečenje velikih zapremina. Ultrazvučnost pomaže u prevazilaženju glavne mane procesa elektrokoagulacije sprečavanjem formiranja pasivnih slojeva elektroda. Pasivni filmovi koji se vremenom formiraju na površini elektroda, drastično smanjuju efikasnost elektrokoagulacionih sistema i ultrazvuk je facile metoda za uklanjanje ovih prolaznih slojeva neprekidno tokom rada, dok istovremeno sonicija povećava promet elektrokoagulacionih sistema. Ultrazvučni talasi razbijaju sedimente formirane na površini elektrode i generišu visoke količine radikalnih vrsta za uklanjanje zagađivača stvaranjem tačaka visokog pritiska unutar rešenja tokom fenomena kavitacije. Kombinovanjem elektrokoagulacije sa ultrazvučnim, usled stvaranja novih površina na elektrodi kavitacijom ili mikro-protokom, smanjenje debljine sloja distribucije pogoršava se povećanjem stope masovnog prenosa. Sono-elektrokoagulacija povećava količinu koagulantne formacije u poređenju sa elektrokoagulacijom, a flokulacija je pojačana ekstremnim mešanjem i oksidacijom slobodnom radikalnom formacijom; stoga je dostići željenu efikasnost moguću u najkraćem roku.
(Moradi et al., 2021)

Prednosti sonoelektrohemije i sonoelektrokoagulacije

"Sonoelektrohemija je kombinacija ultrazvučne energije u elektrohemijskom sistemu koja nudi nekoliko prednosti, uključujući uklanjanje gasnog mehura na površini elektroda, degazaciju rastvora, prekid nernst difuznog sloja, poboljšanje masovnog transporta elektroaktivnih vrsta kroz dvostruki sloj, kao i aktiviranje i čišćenje elektrodne površine. Ove prednosti u elektrohemiji dovode do poboljšanja procesne efikasnosti (elektrode i trenutne efikasnosti), povećane elektrohemijske stope i prinosa, smanjenih napona ćelija i elektroda, poboljšanih elektrodepozicioniranih materijala u smislu tvrdoće, kvaliteta, poroze i debljine, kao i suzbijanja elektroda (Foroughi et al., 2021)
Pročitajte više o sono-elektrohemijskoj opremi i njenim primenama!

Industrijski ultrazvučni sistemi za tretman otpadnih mulja

Hielscher Ultrasonics sistemi visokih performansi su pouzdan radni konj u postrojenjima za preradu otpadnih voda i kanalizacije. Hielscher ultrazvučni sistemi isporučuju ultrazvuk visoke snage na 20kHz, što stvara intenzivnu akustičnu kavitaciju. Efekti našeg ultrazvučnog tretmana visoke snage uključuju poremećaj ćelija i dezintegracije, prenos visoke mase, dezinfekciju, razgradnju polimera, oslobađanje enzima i homogenizaciju mulja. Sonicija visokog intenziteta poboljšava efikasnost lečenja kroz generaciju oksidativnih radikala i povećanjem mesta jezgra, obezbeđujući bolju koagulaciju i flokulaciju. Pouzdana i kontinuirana generacija ovih intenzivnih ultrazvučnih sila za kavitaciju i njeni efekti omogućavaju integrisanje naših moćnih ultrazvučnih procesora za razne primene u cilju poboljšanja energetske i hranljive žetve iz morskog mulja.

• Ultrazvučna dezintegracija mulja kanalizacije
• Ultrasonično intenzivirano anaerobno varenje
• Oporavak vrednih hranljivih sastojaka (fosfor, azot, magnezijum, kalcijum, kalijum itd.)
• Uklanjanje zagađivača kao što su teški metali

U ponudi ultrazvučnih procesora sa protočnim reaktorima u raznim veličinama, Hielscher Ultrasonics ima idealno ultrazvučno rasipanje otpada i sisteme za tretman mulja za vaše postrojenje za mulj od kanalizacije.
Modularni dizajn omogućava jednostavnu tranšu nekoliko ultrazvučnih jedinica paralelno, što čini pouzdan i efikasan tretman bilo kog volumena mogućim.
Hielscher high-power / high-throughput ultrazvučni sistemi povećavaju efikasnost i prinos u lečenju biomase u kanalizaciji.
Svi naši ultrazvučnici imaju čišćenje na mestu (CIP).
Pogodan za zahtevne tretmane: Mulj od kanalizacije često sadrži vlaknaste materijale sa visokim sadržajem celuloze, koji se teško dezintegrišu. Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude. Amplitude do 200μm se mogu lako neprekidno pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi. Tako visoke amplitude su neefikasan način da se poremeti ćelijska struktura celuloza, lignina i robusnih ćelijskih zidova drugih materijala. Optimizovani dizajn naših reaktora ćelija toka osigurava idealne obrasce protoka i ujednačen, efikasan ultrazvučni tretman fingiranog mulja.

Radimo sa integratorima sistema i inženjerima kanalizacije

Kao proizvođač i izrada sistema ultrazvučnih jedinica visokih performansi, Hielscher Ultrasonics radi zajedno sa integratorima sistema. Većina operatera postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda i kanalizacije radi sa integratorima sistema, koji su dobro iskusni u projektovanju i automatizaciji takvih postrojenja za prečišćavanje. Naš tim inženjera dizajna i tehničkih inženjera preporučuje optimalnu ultrazvučnu konfiguraciju za ciljanu zapreminu mulja, pruža detaljne informacije o sistemu, CAD crteže, kao i uslugu instalacije i operativnu obuku. To omogućava konstruktivnu i ciljno orijentisanu implementaciju integracije ultrazvuka visokih performansi u postrojenja za preradu otpadnih voda. Kontaktirajte nas ukoliko ste zainteresovani za integrisanje naših ultrazvučnih procesora za poboljšano lečenje mulja!

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:

Kontaktirajte nas odmah da biste dobili više detalja o Hielscher ultrazvučnim sistemima za tretman otpadnih mulja, opcijama instalacije i tehničkim informacijama!