ฟอสฟอรัสเป็นแร่ธาตุทรัพยากรที่สําคัญซึ่งอุปทานตามธรรมชาติลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นรัฐบาลเยอรมันจึงประกาศใช้โดยพระราชกฤษฎีกาว่าตั้งแต่ปี 2029 ฟอสฟอรัสจะต้องฟื้นตัวจากกากตะกอนน้ําเสียเป็นส่วนใหญ่ การใช้อัลตราซาวนด์พลังงานเปิดตัวเลือกต่าง ๆ เพื่อเพิ่มความเข้มงวดในการฟื้นตัวของฟอสฟอรัสจากกากตะกอนน้ําเสียของเทศบาล

โรงบําบัดตะกอนน้ําเสียและการรีไซเคิลฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบที่สําคัญใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นปุ๋ยและวัตถุดิบในอุตสาหกรรมเคมีและยาที่ดี เนื่องจากทรัพยากรที่มีอยู่หดตัวอย่างรวดเร็วรัฐบาลเยอรมันจึงได้ใช้กฎหมายที่โรงบําบัดน้ําเสียของเทศบาลทั้งหมดจะต้องสร้างการวัดเพื่อกู้คืนฟอสฟอรัสจากกากตะกอนน้ําเสียของเทศบาล การดําเนินการอัลตราซาวนด์ประสิทธิภาพสูงมีตัวเลือกการรักษาที่หลากหลายซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพในการฟื้นตัวของฟอสฟอรัสอย่างมีนัยสําคัญ

พืชน้ําเสียใช้อัลตราซาวนด์เพื่อการย่อยกากตะกอนที่ดีขึ้นและการกู้คืนสารอาหารเช่นฟอสฟอรัส

การสลายตัวของกากตะกอนน้ําเสียอัลตราโซนิกสําหรับการกู้คืน Phorsphorus ที่ดีขึ้น

การฉายรังสีกากตะกอนน้ําเสียด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ที่มีประสิทธิภาพได้รับการแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนเพื่อปรับปรุงการสลายตัวของชีวมวลในกากตะกอนน้ําเสีย การศึกษาวิจัยจํานวนมากได้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของการบําบัดกากตะกอนกัมมันต์ของเสียอัลตราโซนิกและระบบอัลตราซาวนด์อุตสาหกรรมต่างๆกําลังทํางานในโรงบําบัดน้ําเสียของเทศบาลในเยอรมนี
การปรับสภาพล้ําของสารตั้งต้นในกากตะกอนน้ําเสียมีประโยชน์หลายประการสําหรับกระบวนการย่อยอาหารแบบไม่ใช้แพทย์ ประโยชน์เหล่านี้รวมถึงการลดขนาดอนุภาคเพิ่มอัตราการย่อยสลายและลดเวลาในการเก็บรักษาไฮดรอลิก
แรงเฉือนโพรงอากาศที่เกิดจากคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูง / ความถี่ต่ําทําให้เกิดการแตกตัวของสัณฐานวิทยาฟลอคกากตะกอนและโครงสร้างจุลินทรีย์ของกากตะกอน
ทีมวิจัยของเหงียนแสดงให้เห็นในการศึกษาของพวกเขา "การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์มีประสิทธิภาพมากในการลดขนาดอนุภาคของชีวมวลบรรลุการลดขนาดอนุภาคเฉลี่ย >78.78% สัดส่วนกับระยะเวลาและความเข้มของการสัมผัสรังสีอัลตราโซนิก สิ่งนี้บ่งชี้ว่าอนุภาคกากตะกอนสลายตัวและขนาดอนุภาคกากตะกอนลดลงตามความสัมพันธ์ผกผันระหว่างเวลา sonication และขนาดอนุภาค floc แอปพลิเคชั่นนี้มีประสิทธิภาพสูงแม้จะมีการสังเกตกากตะกอนฟลอคก่อนการรักษาเปิดเผยว่าฟลอคกากตะกอนมีความหนาแน่นและมีขนาดกะทัดรัดสูงประกอบด้วยช่องย่อยจํานวนมากที่มีแกนกะทัดรัดกลุ่มเซลล์อาณานิคมแบคทีเรียโปรโตซัวและแบคทีเรียเส้นใยรวมถึงปัจจัยอื่น ๆ การวิเคราะห์น้ําทิ้งแสดงให้เห็นว่ากระบวนการอัลตราโซนิกสลายความสมบูรณ์ของโครงสร้างของฟลอคกากตะกอนทุกขนาดอย่างมีนัยสําคัญ ชิ้น Floc ลดลงเหลือเพียง ≤ 6.5 μm ภายใต้เงื่อนไขการรักษาที่เหมาะสมและละลายในสารละลายกากตะกอนหลังจาก 5-10 นาทีของการรักษาด้วยอัลตราซาวนด์ต่ํา 20 kHz" (เหงียน et al., 2015)
กากตะกอนน้ําเสียที่สลายตัวอย่างมีประสิทธิภาพเช่น กากตะกอน sonicated แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติการแยกที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสําคัญช่วยให้สามารถลบเศษส่วนที่อุดมด้วยฟอสฟอรัสออกจากชีวมวลและเศษส่วนเหมือนเจลเช่นเดียวกับน้ํา โพรงอากาศอัลตราโซนิกขัดขวางโครงสร้างเซลล์ของชีวมวลในกากตะกอนน้ําเสียและอํานวยความสะดวกในการแตกส่วนต่อมาเป็นสามส่วนของ (i) เส้นใยที่อุดมด้วยเซลลูโลส (ii) เจลที่อุดมด้วยสารอาหารและ (iii) ของเหลวที่หมักได้ง่าย เศษส่วนของกากตะกอนทั้งสามนี้สามารถประมวลผลเพิ่มเติมได้เช่นการกู้คืนฟอสฟอรัสการกําจัดโลหะหนักเป็นต้น

การตกตะกอนของฟอสฟอรัสที่เข้มข้นขึ้นเชิงอัลตราโซนิก

Ultrasonication เป็นเทคนิคที่รู้จักกันดีที่ใช้มาเป็นเวลานานในทางเคมีสําหรับการตกตะกอนที่แข็งและมีประสิทธิภาพของแร่ธาตุอนุภาคและผลึก สําหรับการฟื้นตัวของฟอสฟอรัสจากกากตะกอนน้ําเสียจะใช้ sonication เพื่อส่งเสริมและเร่งการตกตะกอนของ struvite Struvite (แมกนีเซียมแอมโมเนียมฟอสเฟต) เป็นแร่ธาตุฟอสเฟตที่มีสูตร NH₄เอ็ม Gpo₄· 6H₂ O ซึ่งมีวิธีแก้ปัญหาง่ายๆในการกําจัดฟอสฟอรัสในรูปแบบที่ผูกไว้จากกากตะกอนของเสีย
ในระหว่างกระบวนการตกผลึก / การตกตะกอนไอออน PO₄³, NH₄⁺และมก.^{2 +} จะถูกลบออกจากระยะของเหลวเนื่องจากการตกตะกอน struvite จนกว่าปฏิกิริยาจะถึงสมดุล

ผลึกสตรูไลท์ตกตะกอนจากน้ําทิ้งสุกร
(ภาพและการศึกษา: ©คิม et al. 2017)

เมื่อ ultrasonication ถูกนําไปใช้เป็นกากตะกอนก่อนการรักษาก่อนที่จะ struvite กระบวนการตกตะกอน, โพรงอากาศเหนี่ยวนําอัลตราโซนิกให้การผสม through ในระดับโมเลกุลให้พื้นที่ผิวที่ใช้งานสําหรับการเจริญเติบโตของผลึก. การเพิ่มขึ้นของอัตราการละลายของสารนอกเซลล์และภายในเซลล์เป็นประโยชน์ต่อการตกตะกอนของ struvite โดยการเพิ่มการดูดซึมของ NH₄⁺ และ PO₄³ ไอออน การรักษา sonication ส่งผลให้การถ่ายโอนมวลอํานวยความสะดวกผ่านสารละลายซึ่งเกิดจากโพรงอากาศอัลตราโซนิก
Sonication ยังสามารถนําไปใช้กับสุราไฮโดรเทอร์มอลคาร์บอนไดออกซ์ที่ฟอสฟอรัสจะถูกรีไซเคิลเป็น struvite จากสุราคาร์บอนไฮโดรเทอร์มอลผ่านการสกัดและตกตะกอนช่วย ultrasonically
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับปริมาณน้ําฝนขนาดใหญ่สําหรับการกู้คืนฟอสฟอรัสจากกากตะกอนน้ําเสีย!

โซโนเฟนตันสําหรับฟอสฟอรัสปล่อยจากกากตะกอนน้ําเสีย

การศึกษาของ Gong et al. (2015) แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของอัลตราซาวนด์รวม - เฟนตัน (หรือที่เรียกว่า sono-Fenton) ก่อนการรักษาสําหรับการสลายตัวของตะกอนน้ําเสีย การใช้การรักษาอัลตราซาวนด์ - เฟนตันเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญคาร์บอนไนโตรเจนและฟอสฟอรัสปล่อย การรักษา sono-Fenton เพิ่มไนโตรเจนทั้งหมด (N) และฟอสฟอรัส (P) 1.7 และ 2.2 เท่าตามลําดับเมื่อเทียบกับการรักษาเฟนตันเพียงอย่างเดียว หลังจากการรักษา sono-Fenton กากตะกอนแสดงให้เห็นถึงขนาดอนุภาคที่ละเอียดขึ้นมากและโครงสร้างจุลภาคที่หลวมขึ้นตามการสแกนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน การใช้อิเล็กตรอนหมุนเรโซแนนความเข้มของสัญญาณ OH • สูงสุดเพิ่มขึ้นจาก 568.7 โดยการรักษา Fenton เป็น 1106.3 หลังจากการรักษา sono-Fenton สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าการรักษา sono-Fenton ทําให้เกิดการสลายตัวของกากตะกอนและปรับปรุงการปล่อยคาร์บอนอินทรีย์ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสอย่างมีนัยสําคัญ

เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ที่ทวีความรุนแรงขึ้นอัลตราโซนิก

การปรับสภาพอัลตราโซนิกของกากตะกอนน้ําเสียส่งเสริมการละลายของสารประกอบอินทรีย์ต่าง ๆ จากเมทริกซ์กากตะกอนซึ่งต่อมาเร่งอิเล็กโทรจีโนจีนีสจุลินทรีย์
More and Ghangrekar (2010) มีส่วนร่วมในผลประโยชน์ของ sonication ก่อนการรักษาเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์เพื่อเพิ่มกิจกรรมเอนไซม์และความพร้อมของโปรตีนนอกเซลล์โพลีแซคคาไรด์และเอนไซม์ซึ่งปล่อยออกมาจากชั้นในของกากตะกอน flocs ไปยังชั้นนอกโดยการ sonoporation ล้ําและการหยุดชะงักของเซลล์ส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้พื้นผิวที่ดีขึ้น สําหรับการปรับปรุงการเก็บเกี่ยวไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์จําเป็นต้องมีการปรับปรุงความสามารถในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนของแบคทีเรียไปยังสารที่เป็นของแข็งนอกเซลล์ การถ่ายโอนอิเล็กตรอนนอกเซลล์นี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในการสัมผัสโดยตรงระหว่างพื้นผิวเซลล์และพื้นผิวที่เป็นของแข็งหรือโดยอ้อมผ่านสื่อกลางภายนอกและภายนอกที่เรียกว่า สําหรับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนโดยตรงระหว่างแบคทีเรียและพื้นผิวอิเล็กโทรดอิเล็กตรอนควรไปถึงเยื่อหุ้มชั้นนอกของเซลล์ ปรากฏการณ์นี้อาจเกิดขึ้นเนื่องจาก ultrasonication ก่อนการรักษาให้กับ inoculum เมื่อพลังงานเฉพาะที่ให้มาเพียงพอ; ดังนั้น, โปรดปรานประสิทธิภาพคูลอมบิคที่สูงขึ้น.
กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสจุลินทรีย์ที่ทวีความรุนแรงขึ้นอัลตราโซนิกสามารถรวมกับกระบวนการหมักที่ตามมาสําหรับการรักษากากตะกอน

การบําบัดตะกอนน้ําเสียโซโนเคมี

การแข็งตัวของเลือดไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่ง่ายซึ่งสามารถนําไปใช้กับน้ําเสียได้อย่างง่ายดายและช่วยให้การรักษาปริมาณมากมีประสิทธิภาพและคุ้มค่า Ultrasonication ช่วยในการเอาชนะข้อเสียเปรียบหลักของกระบวนการไฟฟ้าโดยการป้องกันการเกิดของชั้น passivating จากขั้วไฟฟ้า ฟิล์มพาสซีฟที่ขึ้นรูปบนพื้นผิวอิเล็กโทรดเมื่อเวลาผ่านไปลดประสิทธิภาพของระบบการแข็งตัวของไฟฟ้าและอัลตราซาวนด์เป็นวิธีการที่ง่ายในการลบชั้นพาสซีฟเหล่านี้อย่างต่อเนื่องในระหว่างการใช้งานในขณะที่ sonication ในเวลาเดียวกันเพิ่มการหมุนเวียนของระบบการแข็งตัวของไฟฟ้า คลื่นอัลตราโซนิกทําลายตะกอนที่เกิดขึ้นที่พื้นผิวอิเล็กโทรดและสร้างสายพันธุ์ที่รุนแรงในปริมาณสูงเพื่อกําจัดมลพิษโดยการสร้างจุดแรงดันสูงภายในสารละลายในช่วงปรากฏการณ์โพรงอากาศ โดยการรวมการแข็งตัวของไฟฟ้ากับอัลตราโซนิกเนื่องจากการสร้างพื้นผิวใหม่บนอิเล็กโทรดโดยโพรงอากาศหรือการสตรีมขนาดเล็กการลดลงของความหนาของชั้นการกระจายจะรุนแรงขึ้นโดยการเพิ่มอัตราการถ่ายโอนมวล การแข็งตัวของโซโนอิเล็กโทรโคเกรดจะเพิ่มปริมาณการก่อตัวของการแข็งตัวของเลือดเมื่อเทียบกับการแข็งตัวของเลือดและการตกตะกอนจะเพิ่มขึ้นโดยการผสมและออกซิเดชันที่รุนแรงโดยการก่อตัวของอนุมูลอิสระ ดังนั้นถึงประสิทธิภาพที่ต้องการเป็นไปได้ในเวลาที่สั้นที่สุด
(Moradi et al., 2021)

ข้อดีของโซโนไฟฟ้าเคมีและการแข็งตัวของโซโนไฟฟ้า

"Sonoelectrochemistry เป็นการรวมกันของพลังงานอัลตราโซนิกในระบบไฟฟ้าเคมีที่มีข้อดีหลายประการรวมถึงการกําจัดฟองก๊าซที่พื้นผิวอิเล็กโทรดการแก้ปัญหา degassing การหยุดชะงักของชั้นกระจาย Nernst การเพิ่มประสิทธิภาพของการขนส่งมวลของสายพันธุ์อิเล็กโทรแอคทีฟผ่านชั้นสองและการเปิดใช้งานและการทําความสะอาดพื้นผิวอิเล็กโทรด ประโยชน์เหล่านี้ในการบําบัดด้วยไฟฟ้านําไปสู่ประสิทธิภาพของกระบวนการที่ดีขึ้น (ประสิทธิภาพอิเล็กโทรดและกระแสไฟฟ้า) อัตราและผลผลิตไฟฟ้าเคมีที่เพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่ลดลงและการใช้พลังงานเกินขนาดอิเล็กโทรดวัสดุอิเล็กโทรดที่ดีขึ้นในแง่ของความแข็งคุณภาพความพรุนและความหนาและการปราบปรามการเปรอะเปื้อนอิเล็กโทรดและการตกตะกอนที่พื้นผิวอิเล็กโทรด" (Foroughi et al., 2021)
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์โซโนไฟฟ้าเคมีและการใช้งาน!

ระบบอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสําหรับการบําบัดตะกอนน้ําเสีย

ระบบประสิทธิภาพสูง Hielscher Ultrasonics เป็นม้าทํางานที่เชื่อถือได้ในโรงบําบัดตะกอนน้ําเสียและน้ําเสีย ระบบอัลตราโซนิก Hielscher ให้อัลตราซาวนด์พลังงานสูงที่ 20kHz ซึ่งสร้างโพรงอากาศอะคูสติกที่รุนแรง ผลของการรักษาอัลตราโซนิกพลังงานสูงของเรารวมถึงการหยุดชะงักของเซลล์และการสลายตัวการถ่ายโอนมวลสูงการฆ่าเชื้อโรคการสลายตัวของโพลิเมอร์การปล่อยเอนไซม์และการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันของกากตะกอน sonication ความเข้มสูงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการรักษาผ่านการสร้างอนุมูลออกซิเดชันและการเพิ่มขึ้นของไซต์นิวเคลียสทําให้มั่นใจได้ถึงการแข็งตัวและการตกตะกอนที่ดีขึ้น การสร้างที่เชื่อถือได้และต่อเนื่องของกองกําลังโพรงอากาศอัลตราโซนิกที่รุนแรงเหล่านี้และผลกระทบของมันช่วยให้การรวมโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพของเราสําหรับการใช้งานต่างๆเพื่อปรับปรุงพลังงานและการเก็บเกี่ยวสารอาหารจากกากตะกอนน้ําเสีย

• การสลายตัวของกากตะกอนน้ําเสียอัลตราโซนิก
• การย่อยอาหารแบบไม่ใช้ยาที่ทวีความรุนแรงขึ้น
• การฟื้นตัวของสารอาหารที่มีคุณค่า (ฟอสฟอรัสไนโตรเจนแมกนีเซียมแคลเซียมโพแทสเซียม ฯลฯ )
• การกําจัดสิ่งปนเปื้อนเช่นโลหะหนัก

นําเสนอโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกที่มีเครื่องปฏิกรณ์ไหลผ่านขนาดต่างๆ Hielscher Ultrasonics มีเครื่องกําจัดขยะอัลตราโซนิกในอุดมคติและระบบบําบัดกากตะกอนสําหรับสิ่งอํานวยความสะดวกกากตะกอนน้ําเสียของคุณ
การออกแบบแบบแยกส่วนช่วยให้การผ่อนชําระที่เรียบง่ายของหน่วยอัลตราโซนิกหลายหน่วยควบคู่กันซึ่งทําให้การรักษาที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพของปริมาณใด ๆ ที่เป็นไปได้
Hielscher พลังงานสูง / ระบบอัลตราโซนิกความเร็วสูงเพิ่มประสิทธิภาพและผลผลิตในการรักษาชีวมวลในกากตะกอนน้ําเสีย
ultrasonicators ทั้งหมดของเรามีการทําความสะอาดในสถานที่ (CIP)
เหมาะสําหรับการรักษาที่ต้องการ: กากตะกอนน้ําเสียมักจะมีวัสดุเส้นใยที่มีปริมาณเซลลูโลสสูงซึ่งยากที่จะสลายตัว ไฮลเชอร์อัลตราโซนิก’ โปรเซสเซอร์ล้ําอุตสาหกรรมสามารถส่งมอบแอมพลิจูดสูงมาก แอมพลิจูดสูงสุด 200μm สามารถทํางานอย่างต่อเนื่องในการดําเนินงาน 24/7 สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้น sonotrodes อัลตราโซที่กําหนดเองสามารถใช้ได้ แอมพลิจูดสูงดังกล่าวเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการขัดขวางโครงสร้างเซลล์ของเซลลูโลสลิกนินและผนังเซลล์ที่แข็งแกร่งของวัสดุอื่น ๆ การออกแบบที่ดีที่สุดของเครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลของเราช่วยให้มั่นใจรูปแบบการไหลในอุดมคติและการรักษาอัลตราโซนิกที่สม่ําเสมอและมีประสิทธิภาพของกากตะกอนที่เลี้ยง

เราทํางานร่วมกับผู้รวมระบบและวิศวกรของโรงงานกากตะกอนน้ําเสีย

ในฐานะผู้ผลิตและผู้สร้างระบบของหน่วยโมดูลาร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูง Hielscher Ultrasonics ทํางานร่วมกับผู้รวมระบบ ผู้ประกอบการส่วนใหญ่ของน้ําเสียและโรงงานบําบัดตะกอนน้ําเสียทํางานร่วมกับผู้รวมระบบซึ่งมีประสบการณ์ในการออกแบบและระบบอัตโนมัติของโรงงานฟอกน้ําดังกล่าว ทีมวิศวกรออกแบบและวิศวกรด้านเทคนิคของเราแนะนําการกําหนดค่าอัลตราโซนิกที่ดีที่สุดสําหรับปริมาณกากตะกอนเป้าหมายให้ข้อมูลระบบโดยละเอียดภาพวาด CAD รวมถึงบริการติดตั้งและการฝึกอบรมการดําเนินงาน สิ่งนี้ช่วยให้สามารถดําเนินการได้อย่างสร้างสรรค์และมุ่งเน้นเป้าหมายของการรวมอัลตราซาวนด์ประสิทธิภาพสูงในโรงบําบัดน้ําเสีย โปรดติดต่อเราถ้าคุณมีความสนใจในการรวมโปรเซสเซอร์ล้ําเสียงของเราสําหรับการรักษากากตะกอนที่ดีขึ้น!

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา:

ติดต่อเราตอนนี้เพื่อรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบบําบัดตะกอนน้ําเสียอัลตราโซนิก Hielscher ตัวเลือกการติดตั้งและข้อมูลทางเทคนิค!