Belediye Kanalizasyon Çamurundan Fosfor Geri Kazanımı İçin Çeşitli Çözümler

Fosfor, doğal arzın hızla azaldığı kritik bir kaynak mineralidir. Sonuç olarak, Alman hükümeti 2029'dan itibaren fosforun büyük ölçüde kanalizasyon çamurundan kurtarılması gerektiğini kararname ile yürürlüğe koydu. Güç ultrasonu uygulaması, fosforun belediye kanalizasyon çamurundan geri kazanımını yoğunlaştırmak için çeşitli seçenekler açar.

Kanalizasyon Çamur Arıtma Tesisleri ve Fosfor Geri Dönüşümü

Fosfor, ince kimya ve ilaç endüstrisinde gübre ve hammadde olarak yaygın olarak kullanılan kritik bir elementtir. Alman hükümeti, hızla daralan mevcut kaynakları nedeniyle, tüm belediye atık su arıtma tesisinin belediyenin kanalizasyon çamurundan fosforu geri kazanmak için ölçüm yapması gereken bir yasayı uygulamaya aldı. Yüksek performanslı ultrason uygulaması, fosfor geri kazanımının verimliliğini önemli ölçüde artıran çeşitli tedavi seçenekleri sunar.

Atık su bitkileri, daha iyi çamur sindirimi ve fosfor gibi besinlerin geri kazanımı için ultrason kullanır.

Geliştirilmiş Phorsphorus Geri Kazanımı için Ultrasonik Kanalizasyon Çamuru Parçalanması

Kanalizasyon çamurunun güçlü ultrason dalgaları ile ışınlanması, kanalizasyon çamurundaki biyokütlenin parçalanmasını iyileştirmek için açıkça gösterilmiştir. Çok sayıda araştırma çalışması, ultrasonik atık aktif çamur arıtımının faydalarını göstermiştir ve Almanya'daki belediye atık su arıtma tesislerinde çeşitli endüstriyel ultrason sistemleri çalışıyor.
Kanalizasyon çamurundaki substratların ultrasonik ön işlemi, anaerobik sindirim işlemleri için birkaç yararlı etkiye sahiptir. Bu faydalar arasında partikül boyutunun azaltılması, hidroliz oranının artırılması ve hidrolik tutma süresinin kısaltılması sayıldı.
Yüksek yoğunluklu / düşük frekanslı ultrason dalgaları tarafından oluşturulan kavitasyonel kesme kuvvetleri, çamur flok morfolojisinin ve çamurun mikrobiyal yapısının bozulmasına neden olur.
Nguyen araştırma ekibi çalışmalarında "ultrason uygulamasının biyokütlenin parçacık boyutunu azaltmada çok etkili olduğunu, ultrasonik ışınlama maruziyetinin süresi ve yoğunluğu ile orantılı olarak ortalama bir parçacık boyutuna% 78.78 > bir azalma elde ettiğini göstermiştir. Bu, sonikasyon süresi ile flok parçacık boyutu arasındaki ters ilişkiye dayanarak çamur parçacıklarının parçalanmasını ve çamur partikül boyutunun azaldığını gösterdi. Uygulama, tedaviden önce çamur flok gözlemlerinin, çamur floc'larının yoğun ve son derece kompakt olduğunu ortaya çıkarmalarına rağmen, diğer faktörlerin yanı sıra kompakt çekirdekler, hücre kümeleri, bakteri kolonileri, protozoa ve filamentli bakteriler ile birçok alt bölmeden oluşan oldukça etkiliydi. Atık su analizi, ultrasonik işlemin her boyuttaki çamur floklarının yapısal bütünlüğünü önemli ölçüde parçaladığını göstermektedir. Floc parçaları optimal tedavi koşullarında ≤6,5 μm'ye kadar düşürüldü ve 20 kHz'lik düşük ultrason frekansı ile 5-10 dakikalık ultrasonik tedaviden sonra çamur bulamacında çözündü." (Nguyen vd., 2015)
Verimli bir şekilde parçalanmış bir kanalizasyon çamuru, yani. sonik çamur, fosfor bakımından zengin fraksiyonların biyokütle ve jel benzeri fraksiyonlardan ve sudan uzaklaştırılmasına izin vererek önemli ölçüde geliştirilmiş ayırma özellikleri gösterir. Ultrasonik kavitasyon kanalizasyon çamur biyokütle hücre yapılarını bozar ve sonraki fraksiyonasyon (i) selüloz bakımından zengin lifler, (ii) besin bakımından zengin bir jel ve (iii) kolayca fermente edilebilir bir sıvı üç fraksiyon içine kolaylaştırır. Çamurun bu üç fraksiyonu, örneğin fosfor geri kazanımı, ağır metal kaldırma vb.

Fosforus'un Ultrasonik Olarak Yoğunlaştırılmış Islak Kimyasal Çökeltimi

Ultrasonication mineraller, parçacıklar ve kristallerin siccessful ve etkili yağış için kimya uzun zamanlardan beri kullanılan iyi bilinen bir tekniktir. Kanalizasyon çamurundan fosfor geri kazanımı için, struvite yağışını teşvik etmek ve hızlandırmak için sonication uygulanır. Struvite (magnezyum amonyum fosfat) NH formülüne sahip bir fosfat mineralidir₄MgPO 'Ya ait₄· 6H₂ O, fosforu atık çamurdan bağlı formda çıkarmak için basit bir çözüm sunar.
Struvit kristalizasyon / çökeltme işlemi sırasında, iyon PO₄^3-NH₄⁺ve Mg^{2 ' den fazla} reaksiyon dengeye ulaşana kadar struvite çökelmesi nedeniyle sıvı fazından çıkarılır.

Domuz atıklarından çökelmiş struvit kristalleri.
(resim ve çalışma: ©Kim ve ark. 2017)

Ultrasonication struvite çökeltme işlemi önce çamur ön işlem olarak uygulandığında, ultrasonik indüklenen kavitasyon kristal büyüme için aktif yüzey alanı sağlayan moleküler düzeyde bir oluk karıştırma sağlar. Hücre dışı ve hücre içi maddelerin çözünme oranındaki artış, NH'nin biyoyararlanımı artırılarak struvite yağışına daha fazla fayda sağlar.₄⁺ ve PO₄^3- Iyon. Sonication tedavisi ultrasonik kavitasyondan kaynaklanan bulamaç yoluyla kolaylaştırılmış bir kitle transferi ile sonuçlanır.
Sonication ayrıca hidrotermal karbonizasyon likörü için de uygulanabilir, burada fosfor ultrasonik destekli ekstraksiyon ve çökeltme yoluyla hidrotermal karbonizasyon liköründen struvite olarak geri dönüştürülür.
Kanalizasyon çamurundan fosfor geri kazanımı için büyük ölçekli struvite yağışı hakkında daha fazla bilgi edinin!

Kanalizasyon Çamurundan Fosfor Salınımı için Sono-Fenton

Gong ve ark. (2015) çalışması, kanalizasyon çamuru parçalanması için kombine ultrason-Fenton (sono-Fenton olarak da bilinir) ön arıtmasının verimliliğini göstermiştir. Ultrason-Fenton tedavisinin uygulanması karbon, azot ve fosfor salınımını önemli ölçüde artırdı. Sono-Fenton tedavisi, sadece Fenton tedavisine kıyasla toplam azot (N) ve fosforu (P) sırasıyla 1.7 ve 2.2 kat artırdı. Sono-Fenton tedavisinden sonra çamur, taramalı elektron mikroskopisine dayalı olarak oldukça ince bir parçacık boyutu ve daha gevşek bir mikroyapı gösterdi. Elektron spin rezonansı kullanılarak, sono-Fenton tedavisinden sonra Fenton tedavisi ile 568.7 olan en yüksek OH• sinyal yoğunluğu 1106.3'e yükseldi. Bu, sono-Fenton tedavisinin çamurun parçalanmasına neden olduğunu ve organik karbon, azot ve fosfor salınımını önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir.

Ultrasonik Olarak Yoğunlaştırılmış Mikrobiyal Yakıt Hücreleri

Kanalizasyon çamurunun ultrasonik ön işlem, daha sonra mikrobiyal elektrohidrogenezleri hızlandıran çamur matrisinden çeşitli organik bileşiklerin çözünürizasyonunu teşvik eder.
Daha fazla ve Ghangrekar (2010) gelişmiş enzymatic faaliyetlere ve ultrasonik sonoporasyon ve hücre bozulması ile dış katmanlara çamur floklarının iç katmanlarından salınan hücre dışı proteinlerin, polisakkaritlerin ve enzimlerin mevcudiyetine mikrobiyal yakıt hücreleri üzerindeki sonication ön tedavisinin yararlı etkilerine katkıda bulunur ve bu da substrat kullanım verimliliğinin artmasına neden olur. Mikrobiyal yakıt hücrelerinden elektrik hasadını iyileştirmek için, bakterilerin hücre dışı katı bir maddeye elektron transfer kabiliyetinde iyileştirme gereklidir. Bu hücre dışı elektron transferi, hücre yüzeyi ile katı yüzey arasında doğrudan temas halinde veya eksojen ve endojen mediatörler aracılığıyla dolaylı olarak gerçekleşebilir. Bakteri ve elektrot yüzeyi arasında doğrudan elektron transferi için elektron hücrenin dış zarına ulaşmalıdır. Bu fenomen, spesifik sağlanan enerji yeterli olduğunda inoculum'a verilen ultrasonikasyon ön tedavisi nedeniyle meydana gelmiş olabilir; bu nedenle, daha yüksek Coulombic verimliliğinden yanadır.
Ultrasonik olarak yoğunlaştırılmış bir mikrobiyal elektroliz işlemi, çamur tedavisi için sonraki fermantasyon işlemleri ile birleştirilebilir.

Sono-Elektrokimyasal Kanalizasyon Çamuru Arıtma

Elektrokoagülasyon, atık suya kolayca uygulanabilen ve büyük hacimlerin verimli ve uygun maliyetli bir şekilde işlenmesini sağlayan basit bir işlemdir. Ultrasonication elektrotlardan geçiş katmanları oluşumunu önleyerek elektrokoagülasyon süreçlerinin ana dezavantajının üstesinden gelmeye yardımcı olur. Zaman içinde elektrot yüzeyinde oluşan pasif filmler, elektrokoagülasyon sistemlerinin verimliliğini büyük ölçüde azaltır ve ultrason, bu pasifleşme katmanlarını çalışma sırasında sürekli olarak çıkarmak için bir facile yöntemidir, aynı zamanda sonication elektrokoagülasyon sistemlerinin cirosunu arttırır. Ultrasonik dalgalar elektrot yüzeyinde oluşan tortuları parçalıyor ve kavitasyon fenomeni sırasında çözeltinin içinde yüksek basınç noktaları oluşturarak kirleticileri gidermek için yüksek miktarda radikal tür üretiyor. Elektrokoagülasyonu ultrasonik ile birleştirerek, kavitasyon veya mikro akış ile elektrot üzerinde yeni yüzeylerin oluşturulması nedeniyle, kütle transfer oranlarını artırarak dağıtım tabakasının kalınlığındaki azalma daha da şiddetlenir. Sono-elektrokoagülasyon, elektrokoagülasyona kıyasla pıhtılaştırıcı oluşum miktarını arttırır ve flokülasyon, serbest radikal oluşumu ile aşırı karıştırma ve oksidasyon ile artar; bu nedenle istenen verime ulaşmak en kısa sürede mümkündür.
(Moradi vd., 2021)

Sonoelektokimya ve Sonoelekrokoagülasyonun Avantajları

"Sonoelektomi, elektrot yüzeyinde gaz kabarcığı giderme, çözelti gaz giderme, Nernst difüzyon tabakasının bozulması, elektroaktif türlerin çift katman yoluyla toplu taşınmasının geliştirilmesi ve elektrot yüzeyinin aktivasyonu ve temizlenmesi dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunan bir elektrokimyasal sistemde ultrasonik enerjinin kombinasyonudur. Elektrokimyadaki bu faydalar, proses verimliliklerinin (elektrot ve akım verimlilikleri) artmasına, elektrokimyasal hız ve verimlerin artmasına, hücre voltajlarının ve elektrot aşırı bileşenlerinin azalmasına, sertlik, kalite, gözeneklilik ve kalınlık açısından elektrodepozitif malzemelerin iyileştirilmesine ve elektrot yüzeyindeki kirlenme ve gaz gidermenin bastırılmasına yol açmaktadır." (Foroughi vd., 2021)
Sono-elektrokimyasal ekipmanlar ve uygulamaları hakkında daha fazla bilgi edinin!

Kanalizasyon Çamuru Arıtma için Endüstriyel Ultrasonik Sistemler

Hielscher Ultrasonics yüksek performanslı sistemler atık su ve kanalizasyon çamur arıtma tesislerinde güvenilir bir iş atıdır. Hielscher ultrasonik sistemler 20kHz'de yüksek güçlü ultrason sunar, bu da yoğun akustik kavitasyon oluşturur. Yüksek güçlü ultrasonik tedavimizin etkileri arasında hücre bozulması ve parçalanması, yüksek kütle transferi, dezenfeksiyon, polimerlerin ayrışması, enzimlerin salınması ve çamurun homojenizasyonu sayılabilir. Yüksek yoğunluklu sonication, oksidatif radikallerin üretimi ve çekirdeklenme bölgelerindeki artışla tedavi verimliliğini artırarak daha iyi pıhtılaşma ve flokülasyon sağlar. Bu yoğun ultrasonik kavitasyon kuvvetlerinin güvenilir ve sürekli üretimi ve etkileri, kanalizasyon çamurundan enerji ve besin hasadını iyileştirmek için çeşitli uygulamalar için güçlü ultrasonik işlemcilerimizi entegre etmeye izin verir.

• Kanalizasyon çamurunun ultrasonik parçalanması
• Ultrasonik olarak yoğunlaştırılmış anaerobik sindirim
• Değerli besinlerin geri kazanımı (fosfor, azot, magnezyum, kalsiyum, potasyum vb.)
• Ağır metaller gibi kirleticilerin uzaklaştırılması

Çeşitli boyutlarda akış reaktörleri ile ultrasonik işlemciler sunan Hielscher Ultrasonics, kanalizasyon çamur tesisiniz için ideal ultrasonik atık arıtıcı ve çamur arıtma sistemlerine sahiptir.
Modüler tasarım, herhangi bir hacmin güvenilir ve verimli bir şekilde tedavisini mümkün kılan paralel olarak birkaç ultrasonik ünitenin basit bir şekilde taksitlenmesine izin verir.
Hielscher yüksek güçlü / yüksek verimli ultrasonik sistemler kanalizasyon çamur biyokütle tedavisinde verimlilik ve verim artırmak.
Tüm ultrasonicators yerinde temizlik (CIP) özelliği.
Zorlu tedaviler için uygundur: Kanalizasyon çamuru genellikle parçalanması zor olan yüksek selüloz içeriğine sahip lifli malzemeler içerir. Hielscher Ultrasonik’ endüstriyel ultrasonik işlemciler çok yüksek genlikler sağlayabilir. 200μm'ye kadar genlikler 7/24 çalışmayla kolayca çalıştırılabilir. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodes mevcuttur. Bu tür yüksek genlikler, selülozların hücresel yapısını, lignin ve diğer malzemelerin sağlam hücre duvarlarını bozmanın etkili bir yoludur. Akış hücresi reaktörlerimizin optimize edilmiş tasarımı, ideal akış desenleri ve beslenen çamurun düzgün, verimli ultrasonik tedavisini sağlar.

Kanalizasyon Çamuru Tesislerinin Sistem Entegratörleri ve Mühendisleri ile Çalışıyoruz

Yüksek performanslı ultrasonik modüler ünitelerin üreticisi ve sistem üreticisi olarak, Hielscher Ultrasonics sistem entegratörleri ile birlikte çalışır. Atık su ve kanalizasyon çamur arıtma tesislerinin operatörlerinin çoğu, bu tür arıtma tesislerinin tasarımı ve otomasyonunda iyi deneyimli sistem entegratörleri ile çalışır. Tasarım mühendisleri ve teknik mühendislerden oluşan ekibimiz, hedeflenen çamur hacmi için en uygun ultrasonik konfigürasyonu önerir, ayrıntılı sistem bilgileri, CAD çizimleri, kurulum hizmeti ve operasyonel eğitim sağlar. Bu, kanalizasyon arıtma tesislerinde yüksek performanslı ultrason entegrasyonunun yapıcı ve hedef odaklı bir şekilde uygulanmasını sağlar. Geliştirilmiş çamur tedavisi için ultrasonik işlemcilerimizi entegre etmek istiyorsanız lütfen bizimle iletişime geçin!

Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir:

Hielscher ultrasonik kanalizasyon çamur arıtma sistemleri, kurulum seçenekleri ve teknik bilgiler hakkında daha fazla bilgi almak için hemen bize ulaşın!