Olika lösningar för fosforåtervinning från kommunalt avloppsslam

Fosfor är ett kritiskt resursmineral, som den naturliga tillförseln minskar snabbt. Följaktligen antog den tyska regeringen genom dekret att fosfor från och med 2029 till stor del måste återvinnas från avloppsslam. Genomförandet av kraft ultraljud öppnar olika alternativ för att intensifiera återvinningen av fosfor från kommunalt avloppsslam.

Reningsverk för avloppsslam och fosforåtervinning

Avloppsslam är rikt på fosfor. Olika ultraljudsbehandlingsalternativ finns tillgängliga för att intensifiera återvinningen av fosfor från avloppsslam.Fosfor är ett kritiskt element, som ofta används som gödningsmedel och råmaterial i fin kemisk och farmaceutisk industri. På grund av sina snabbt krympande tillgängliga resurser har den tyska regeringen infört en lag genom vilken alla kommunala avloppsreningsverk måste fastställa mätningar för att återvinna fosfor från det kommunala avloppsslammet. Genomförandet av högpresterande ultraljud erbjuder olika behandlingsalternativ, vilket ökar effektiviteten av fosforåtervinning avsevärt.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Högeffektivt ultraljudssystem för inline-rening av avloppsvatten och avloppsslam. Ultraljudsbehandling främjar upplösning av biomassa för bättre anaerob slamrötning och näringsåtervinning (t.ex. fosfor, kväve, magnesium, kalium, kalcium etc.)

Rening av avloppsslam drar stor nytta av applicering av ultraljud: Ultraljudsbehandling förbättrar sönderfall och näringsåtervinning (t.ex. fosfor)

Reningsverk för avloppsvatten och avloppsslam använder ultraljud för förbättrad slamrötning och näringsåtervinning (t.ex. fosfor)

Avloppsvattenanläggningar använder ultraljud för förbättrad slamrötning och återvinning av näringsämnen som fosfor.

Ultraljud avloppsslam sönderfall för förbättrad Phorsphorus Återhämtning

Bestrålande avloppsslam med kraftfulla ultraljudsvågor har tydligt visat sig förbättra upplösningen av biomassan i avloppsslam. Många forskningsstudier har visat fördelarna med ultraljud avfall aktiverat slam rening och olika industriella ultraljudssystem körs i kommunala avlopp reningsverk i Tyskland.
Ultraljud förbehandling av substrat i avloppsslam har flera positiva effekter för anaeroba rötningsprocesser. Dessa fördelar inkluderar att minska partikelstorleken, öka hydrolyshastigheten och förkorta hydraulisk retentionstid.
Kavitationsslidor som genereras av högintensiva / lågfrekventa ultraljudsvågor orsakar nedbrytning av slam floc morfologi och den mikrobiella strukturen av slam.
Forskargruppen av Nguyen visade i sina studier "att tillämpningen av ultraljud är mycket effektiv för att minska partikelstorleken på biomassa, uppnå en minskning till en genomsnittlig partikelstorlek på >78,78% proportionell mot längden på tid och intensitet av ultraljud bestrålning exponering. Detta anges att slam partiklar upplösta och slam partikel storlek minskade, baserat på ett omvänt förhållande mellan ultraljudsbehandling tid och floc partikel storlek. Ansökan var mycket effektiv, trots att slam floc observationer före behandling visade att slam flocs var täta och mycket kompakta, bestående av många del-fack med kompakta kärnor, cell kluster, bakteriella kolonier, protozoer och filamentösa bakterier, bland andra faktorer. Analys av utflödet visar att ultraljudsprocessen väsentligt upplöste den strukturella integriteten hos slamflocs av alla storlekar. Floc bitar reducerades till så lite som ≤6,5 μm under optimala behandlingsförhållanden, och upplöstes i slam slam efter 5-10 min ultraljud behandling med en låg ultraljudsfrekvens på 20 kHz." (Nguyen et al., 2015)
Ett effektivt upplöst avloppsslam, dvs. sonicated slam, visar avsevärt förbättrade separation egenskaper som gör det möjligt att ta bort fosforrika fraktioner från biomassa och gel-liknande fraktioner samt vatten. Ultraljud kavitation stör cellstrukturer av biomassan i avloppsslam och underlättar den efterföljande fraktioneringen i tre fraktioner av (i) cellulosarika fibrer, (ii) en näringsrik gel och (iii) en vätska som är lätt att fermentera. Dessa tre fraktioner av slammet kan vidareförädlas, t.ex. fosforåtervinning, tungmetallborttagning etc.

Fördelar med ultraljud avloppsslambehandling

  • Förbättrad anaerob matsmältning
  • Mindre partikelstorlek på flocbitar
  • Förbättrad återvinning av fosfor, mineraler och (tung) metaller
  • Kemikaliefritt alternativ till konventionell adsorption

Ultraljud intensifierad våtkemisk utfällning av fosfor

Ultraljud är en välkänd teknik som används sedan länge i kemi för siccessful och effektiv nederbörd av mineraler, partiklar och kristaller. För fosforåtervinning från avloppsslam appliceras ultraljudsbehandling för att främja och påskynda utfällningen av struvit. Struvit (magnesium ammoniumfosfat) är ett fosfatmineral med formel NH4MgPO4· 6H2 O, som erbjuder en enkel lösning för att avlägsna fosfor i bunden form från avfallsslam.
Under struvitekristalliserings-/utfällningsprocessen ska jonerna PO43-NH4+, och Mg2 eller högre avlägsnas från vätskefasen på grund av struvit nederbörd, tills reaktionen når jämvikten.

Struvitkristaller kan fällas ut från avloppsslam. Ultraljudsbehandling förbättrar återhämtningsprocessen. Ultraljudsbehandling främjar nederbördsprocessen och gör återvinning av fosfor bunden i struvite betydligt effektivare.

Struvitkristaller fälls ut från svinavlopp.
(bild och studie: ©Kim et al. 2017)

När ultraljud appliceras som slam förbehandling före struvite nederbörd process, ultraljud inducerad kavitation ger en genomgående blandning på molekylär nivå ger aktiv yta för kristall tillväxt. En ökning av solubiliseringshastigheten för extracellulära och intracellulära ämnen, gynnar ytterligare struvitutfällningen genom att öka NH:s biotillgänglighet4+ och POST43- joner. Ultraljudsbehandlingen resulterar i en underlättad massöverföring genom slammet, som orsakas av ultraljud kavitation.
Ultraljudsbehandling kan också tillämpas på hydrotermisk kolsyra sprit, där fosfor återvinns som struvit från den hydrotermiska kolsyran sprit genom ultraljud assisterad extraktion och nederbörd.
Läs mer om storskalig struviteutfällning för fosforåtervinning från avloppsslam!

Ultraljud flöde cell med 4x 4kW power-ultraljud för avlopp slam behandling såsom förbättrad sönderfall och fosfor återvinning.

Industriellt ultraljudssystem för storskalig avloppsslambehandling i kontinuerligt flödesläge.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Sono-Fenton för fosforutsläpp från avloppsslam

Studien av Gong et al. (2015) visade effektiviteten av en kombinerad ultraljud-Fenton (även känd som sono-Fenton) förbehandling för avloppsslam sönderfall. Att applicera ultraljud-Fenton-behandlingen ökade avsevärt kol-, kväve- och fosforutsläppet. Sono-Fenton-behandlingen ökade det totala kvävet (N) och fosfor (P) med 1,7 respektive 2, 2 gånger jämfört med Fenton-behandlingen ensam. Efter sono-Fenton-behandlingen visade slam en betydligt finare partikelstorlek och lösare mikrostruktur baserad på scanningelektronmikroskopi. Med hjälp av elektronspinnresonans ökade den högsta OH• signalintensiteten från 568,7 genom Fenton-behandlingen till 1106,3 efter sono-Fenton-behandlingen. Detta visade att sono-Fenton-behandlingen inducerar sönderfall av slam och förbättrar utsläppet av organiskt kol, kväve och fosfor avsevärt.

Ultraljud intensifierade mikrobiella bränsleceller

Ultraljud förbehandling av avloppsslam främjar solubilisering av olika organiska föreningar från slammatrisen, som därefter accelererar den mikrobiella elektrohydrogenesen.
Mer och Ghangrekar (2010) bidrar till de positiva effekterna av ultraljudsbehandling pre-treatment på mikrobiella bränsleceller till förbättrade enzymatiska aktiviteter och tillgången på extracellulära proteiner, polysackarider och enzymer, som frigörs från inre lager av slamflocs till yttre lager genom ultraljud sonoporation och cell störningar, vilket resulterar i förbättrad substrat utnyttjande effektivitet. För att förbättra elskörden från de mikrobiella bränslecellerna är det nödvändigt att förbättra bakteriernas elektronöverföringsförmåga till en extracellulär fast substans. Denna extracellulära elektronöverföring kan ske antingen i direkt kontakt mellan cellytan och den fasta ytan eller indirekt via de så kallade exogena och endogena medlarna. För direkt elektronöverföring mellan bakterier och elektrodyta bör elektronen nå cellens yttre membran. Detta fenomen kan ha inträffat på grund av ultraljud pre-treatment ges till inokulat när den specifika levererade energi var tillräcklig. därför, vilket gynnar högre Coulombic effektivitet.
En ultraljud intensifierad mikrobiell elektrolysprocess kan kombineras med efterföljande jäsningsprocesser för slambehandling.

Sono-elektrokemisk avloppsslambehandling

Sonoelectrokemisk utrustning för storskalig fosforåtervinning från avloppsslamElektrokoagulering är en enkel process som enkelt kan appliceras på avloppsvatten och möjliggör behandling av stora volymer effektivt och kostnadseffektivt. Ultraljud hjälper till att övervinna den största nackdelen med elektrokoaguleringsprocesser genom att förhindra bildandet av passiverande lager från elektroderna. Passiva filmer som bildas på elektrodytan med tiden, drastiskt minska effektiviteten hos elektrokoaguleringssystem och ultraljud är en lätt metod för att ta bort dessa passiverande lager kontinuerligt under drift, samtidigt som ultraljudsbehandling ökar omsättningen av elektrokoaguleringssystem. Ultraljud vågor bryta ner sediment bildas på elektrod ytan och generera stora mängder radikala arter för att ta bort föroreningar genom att skapa högtryckspunkter inuti lösningen under kavitation fenomenet. Genom att kombinera elektrokoagulering med ultraljud, på grund av skapandet av nya ytor på elektroden genom kavitation eller mikroströmning, förvärras minskningen av distributionsskiktets tjocklek av ökande massöverföringshastigheter. Sono-elektrokoagulering ökar mängden koagulering jämfört med elektrokoagulering, och flockningen förstärks av extrem blandning och oxidation genom fri radikal bildning; därför är det möjligt att uppnå önskad effektivitet på kortast möjliga tid.
(Moradi et al., 2021)

Fördelarna med sonoelektrokemi och sonoelektrokoagulering

"Sonoelectrochemistry är kombinationen av ultraljudsenergi i ett elektrokemiskt system som erbjuder flera fördelar, inklusive avlägsnande av gasbubblar vid elektrodytan, lösningsavgasning, störningar i Nernst-diffusionsskiktet, förbättring av masstransporten av elektroaktiva arter genom det dubbla skiktet och aktivering och rengöring av elektrodytan. Dessa fördelar inom elektrokemi leder till förbättrad processeffektivitet (elektrod- och strömeffektivitet), ökade elektrokemiska hastigheter och utbyten, minskade cellspänningar och elektrodöverpotentialer, förbättrade elektrodpositerade material när det gäller hårdhet, kvalitet, porositet och tjocklek samt undertryckande av elektrodpåväxt och avgasning vid elektrodytan." (Foroughi et al., 2021)
Läs mer om sono-elektrokemisk utrustning och dess tillämpningar!

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Industriella ultraljudssystem för rening av avloppsslam

Hielscher Ultrasonics högpresterande system är en pålitlig arbetshäst i avlopps- och avloppsslamreningsverk. Hielscher ultraljudssystem levererar hög effekt ultraljud vid 20kHz, vilket skapar intensiv akustisk kavitation. Effekterna av vår hög effekt ultraljud behandling inkluderar cell störningar och sönderfall, hög massöverföring, desinfektion, nedbrytning av polymerer, frisättning av enzymer och homogenisering av slammet. Högintensiv ultraljudsbehandling förbättrar behandling effektivitet genom generering av oxidativa radikaler och genom ökningen av nukleation platser, säkerställa bättre koagulering och flocculation. Den tillförlitliga och kontinuerliga genereringen av dessa intensiva ultraljud kavitation krafter och dess effekter gör det möjligt att integrera våra kraftfulla ultraljud processorer för olika tillämpningar för att förbättra energi- och näringsskörd från avloppsslam.

  • Ultraljud sönderfall av avloppsslam
  • Ultraljud intensifierad anaerob matsmältning
  • Återvinning av värdefulla näringsämnen (fosfor, kväve, magnesium, kalcium, kalium, etc.)
  • Avlägsnande av föroreningar som tungmetaller

Erbjuder ultraljud processorer med genomströmning reaktorer i olika storlekar, Hielscher Ultrasonics har den idealiska ultraljud avfall avfall och slam rening system för din avloppsslam anläggning.
Den modulära designen möjliggör enkel avbetalning av flera ultraljudsenheter parallellt, vilket gör en tillförlitlig och effektiv behandling av alla volymer möjliga.
Hielscher hög effekt / hög-genomströmning ultraljudssystem öka effektiviteten och avkastningen vid behandling av biomassa i avloppsslam.
Högintensiv ultraljud sond Cascatrode™️ i reaktorn - optimerad för överlägsen ultraljudsbehandling effekterAlla våra ultraljudsapparater har rengöring på plats (CIP).
Lämplig för krävande behandlingar: Avloppsslam innehåller ofta fibrösa material med högt cellulosainnehåll, som är svåra att sönderdela. Hielscher Ultraljud’ industriella ultraljud processorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljud sonotrodes tillgängliga. Sådana höga amplituder är ett effektivt sätt att störa cellstrukturen hos cellulosa, lignin och robusta cellväggar av andra material. Den optimerade utformningen av våra flödescellsreaktorer säkerställer idealiska flödesmönster och en enhetlig, effektiv ultraljudsbehandling av det utfodrade slammet.

Vi arbetar med systemintegratörer och ingenjörer på avloppsslamsanläggningar

Som tillverkare och systembyggare av högpresterande ultraljud modulära enheter, Hielscher Ultrasonics arbetar tillsammans med systemintegratörer. De flesta operatörer av reningsverk för avloppsvatten och avloppsslam arbetar med systemintegratörer, som har god erfarenhet av konstruktion och automatisering av sådana reningsanläggningar. Vårt team av konstruktörer och tekniska ingenjörer rekommenderar optimal ultraljudskonfiguration för den riktade slamvolymen, ger detaljerad systeminformation, CAD-ritningar samt installationstjänst och driftutbildning. Detta möjliggör ett konstruktivt och målinriktat genomförande av integrationen av högpresterande ultraljud i avloppsreningsverk. Kontakta oss gärna om du är intresserad av att integrera våra ultraljud processorer för förbättrad slambehandling!

Fördelar med Hielscher Ultrasonics avloppsslam reningssystem

  • Hög effektivitet på grund av intensiv ultraljudshåla
  • Enhetlig ultraljudsbehandling på grund av överlägsen flödescelldesign
  • Linjär uppskalning till valfri volym/flödeshastighet
  • Hög energieffektivitet / låg energiförbrukning
  • Hög driftsäkerhet
  • Uppfylla gemensamma industristandarder
  • 7/24 drift under full belastning
  • Inget krav på starka kemikalier
  • Lågt underhåll / inga störningar i arbetet
  • Snabb ROI
  • Enkel integration och retromontering
  • miljövänlig
Kvalitet, Tillförlitlighet & Säkerhet

  • Överlägsen kvalitet: Designad och byggd i Tyskland
  • Teknisk service, utbildning och support från vår erfarna personal
  • Användarvänlig och säker drift
  • 24/7 drift
  • Enastående robusthet
  • Förinställda åtgärdsalternativ
  • Inställningar som är lätta att programmera
  • Webbläsarens fjärrkontroll
  • Protokoll för automatiska data
  • Lågt underhåll / låg stilleståndstid för underhåll
  • CIP (rengöring på plats)

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000hdT
n.a. 10 till 100 l / min UIP16000
n.a. större kluster av UIP16000

Kontakta oss nu för att få mer information om Hielscher ultraljud avloppsslam reningssystem, installationsalternativ och teknisk information!

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Ultraljud hög skjuvning homogenisatorer används i labb, bänk-top, pilot och industriell bearbetning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.



Litteratur / Referenser

Fakta Värt att veta

Ytterligare fördelar med ultraljud avloppsslambehandling

Förutom ovanstående presenterade fördelar med ultraljud behandling av kommunala avloppsslam, tillämpningen av hög effekt ultraljud vågor visar ytterligare positiva effekter såsom metanogenes.
Ultraljud har visat sig vara lovande när det gäller methanogenic hämning eftersom det ger ett konsekvent resultat. Ultraljud behandling kan ha förbättrade enzymatiska aktiviteter av exoelectrogens, och permeabilitet och selektivitet av cellmembran som accelererade proteiner, polysackarider och enzymer transporterar från inre lager av slam flocs till yttre lager vilket resulterar i förbättrad substrat utnyttjande och elproduktion. (jfr Raychaudhuri och Behera, 2020)

Coulombic effektivitet

Coulomb-effektiviteten eller Coulombic-effektiviteten används vanligtvis för att beskriva den släppta batterikapaciteten. Det hänvisar till förhållandet mellan urladdningskapaciteten efter full laddning och laddningskapaciteten för samma cykel. Det är vanligtvis en bråkdel av mindre än 1.
Coulombic Efficiency (CE %) är förhållandet mellan urladdningskapacitet (mAh/g) och laddningskapacitet (mAh/g) multiplicerat med 100.


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.