Kommunal oqova suv choʻkmasidan fosforni qayta ajratib olishning turli yechimlari

Fosfor tabiiy zaxiralari tez kamayib borayotgan muhim mineral resursdir. Shu sababli Germaniya hukumati 2029 yildan boshlab fosforning katta qismi oqova suv choʻkmasidan qayta ajratib olinishi shartligini farmon bilan belgiladi. Yuqori quvvatli ultratovushni qoʻllash kommunal oqova suv choʻkmasidan fosforni qayta ajratib olishni jadallashtirishning turli imkoniyatlarini ochadi.

Oqova suv choʻkmasiga ishlov berish inshootlari va fosforni qayta ishlash

Fosfor oʻgʻit sifatida hamda nozik kimyo va farmatsevtika sanoatida xomashyo sifatida keng qoʻllaniladigan muhim elementdir. Uning mavjud zaxiralari tez kamayib borayotgani sababli Germaniya hukumati barcha kommunal oqova suv tozalash inshootlari kommunal oqova suv choʻkmasidan fosforni qayta ajratib olish choralarini koʻrishi shart boʻlgan qonunni joriy etdi. Yuqori unumdorlikdagi ultratovushni qoʻllash fosforni qayta ajratib olish samaradorligini sezilarli darajada oshiradigan turli ishlov berish imkoniyatlarini taqdim etadi.

Oqova suv tozalash inshootlari choʻkmaning biologik parchalanishini va fosfor kabi oziq moddalarni qayta ajratib olishni yaxshilash uchun ultratovushdan foydalanadi.

Fosforni qayta ajratib olishni yaxshilash uchun oqova suv choʻkmasini ultratovush yordamida parchalash

Oqova suv choʻkmasiga kuchli ultratovush toʻlqinlari bilan taʼsir qilish undagi biomassaning parchalanishini yaxshilashi aniq koʻrsatilgan. Koʻplab tadqiqotlar ortiqcha faol loyqaga ultratovush bilan ishlov berishning afzalliklarini koʻrsatgan va Germaniyadagi kommunal oqova suv tozalash inshootlarida turli sanoat ultratovush tizimlari ishlamoqda.
Oqova suv choʻkmasidagi substratlarga ultratovush bilan dastlabki ishlov berish anaerob biologik parchalanish jarayonlariga bir qator foydali taʼsir koʻrsatadi. Bu afzalliklarga zarracha oʻlchamini kichraytirish, gidroliz tezligini oshirish va gidravlik ushlab turish vaqtini qisqartirish kiradi.
Yuqori intensivlikdagi / past chastotali ultratovush toʻlqinlari hosil qiladigan kavitatsion siljish kuchlari choʻkma flokulalarining morfologiyasi va choʻkmaning mikrob tuzilishi buzilishiga olib keladi.
Nguyen tadqiqot guruhi oʻz tadqiqotlarida “ultratovushni qoʻllash biomassa zarrachalari oʻlchamini kichraytirishda juda samarali boʻlib, ultratovush nurlanishi taʼsirining davomiyligi va intensivligiga mutanosib ravishda zarrachalarning oʻrtacha oʻlchamini >78,78% gacha kamaytirishga erishilishini koʻrsatdi. Bu ultratovush bilan ishlov berish vaqti va flokula zarrachalari oʻlchami oʻrtasidagi teskari bogʻliqlik asosida choʻkma zarrachalari parchalanib, ularning oʻlchami kichrayganini koʻrsatdi. Ishlov berishdan oldingi kuzatuvlar choʻkma flokulalari zich va juda ixcham boʻlib, boshqa tarkibiy qismlar qatorida ixcham yadroli koʻplab kichik boʻlinmalar, hujayra toʻplamlari, bakteriya koloniyalari, sodda hayvonlar va ipsimon bakteriyalardan tashkil topganini koʻrsatganiga qaramay, bu usul juda samarali boʻldi. Chiqish oqimi tahlili ultratovush jarayoni barcha oʻlchamdagi choʻkma flokulalarining tuzilmaviy yaxlitligini sezilarli darajada buzganini koʻrsatadi. Optimal ishlov berish sharoitida flokula boʻlaklari oʻlchami hatto ≤6,5 μm gacha kichraydi va 20 kHz past ultratovush chastotasida 5–10 min davomida ultratovush bilan ishlov berilgandan soʻng choʻkma suspenziyasida eridi.” (Nguyen et al., 2015)
Samarali parchalangan oqova suv choʻkmasi, yaʼni ultratovush bilan ishlov berilgan choʻkma, ajratish xususiyatlarining sezilarli yaxshilanishini namoyon etib, fosforga boy fraksiyalarni biomassadan va gelsimon fraksiyalardan, shuningdek suvdan ajratib olish imkonini beradi. Ultratovush kavitatsiyasi oqova suv choʻkmasidagi biomassaning hujayra tuzilmalarini buzadi va uni keyinchalik uch fraksiyaga: (i) sellyulozaga boy tolalar, (ii) oziq moddalarga boy gel va (iii) oson fermentatsiyalanadigan suyuqlikka ajratishni yengillashtiradi. Choʻkmaning ushbu uch fraksiyasiga keyinchalik qoʻshimcha ishlov berish, masalan, fosforni qayta ajratib olish, ogʻir metallarni olib tashlash va boshqa jarayonlarni amalga oshirish mumkin.

Ultratovush yordamida jadallashtirilgan fosforni nam kimyoviy usulda choʻktirish

Ultratovush bilan ishlov berish kimyoda minerallar, zarrachalar va kristallarni muvaffaqiyatli va samarali choʻktirish uchun uzoq vaqtdan beri qoʻllanilib kelayotgan taniqli usuldir. Oqova suv choʻkmasidan fosforni qayta ajratib olishda struvitning choʻkishini ragʻbatlantirish va tezlashtirish uchun ultratovush bilan ishlov beriladi. Struvit (magniy ammoniy fosfat) formulasi NH₄MgPO₄·6H₂ O boʻlgan fosfat mineralidir; u chiqindi choʻkmadan bogʻlangan shakldagi fosforni ajratib olishning oddiy yechimini taqdim etadi.
Struvitning kristallanish / choʻkish jarayonida PO₄^3-, NH₄⁺ va Mg²⁺ ionlari reaksiya muvozanatga yetguniga qadar struvitning choʻkishi natijasida suyuq fazadan ajratib olinadi.

Choʻchqachilik oqovalaridan choʻktirilgan struvit kristallari.
(rasm va tadqiqot: ©Kim et al. 2017)

Struvitni choʻktirish jarayonidan oldin choʻkmaga dastlabki ishlov berish uchun ultratovush qoʻllanilganda, ultratovush hosil qiladigan kavitatsiya molekulyar darajada puxta aralashtirishni taʼminlab, kristallar oʻsishi uchun faol sirt maydonini yaratadi. Hujayra tashqarisidagi va ichidagi moddalarning eruvchan holatga oʻtish tezligi oshishi NH₄⁺ va PO₄^3- ionlarining biologik oʻzlashtiriluvchanligini oshirish orqali struvitning choʻkishiga qoʻshimcha foyda keltiradi. Ultratovush bilan ishlov berish ultratovush kavitatsiyasi tufayli suspenziyada massa almashinuvini yengillashtiradi.
Ultratovush bilan ishlov berishni gidrotermal karbonizatsiya suyuqligiga ham qoʻllash mumkin; bunda ultratovush yordamidagi ekstraksiya va choʻktirish orqali fosfor gidrotermal karbonizatsiya suyuqligidan struvit shaklida qayta ajratib olinadi.
Oqova suv choʻkmasidan fosforni qayta ajratib olish uchun struvitni katta miqyosda choʻktirish haqida batafsil oʻqing!

Oqova suv choʻkmasidan fosfor ajralib chiqishi uchun Sono-Fenton

Gong et al. (2015) tadqiqoti oqova suv choʻkmasini parchalash uchun birlashtirilgan ultratovush–Fenton (sono-Fenton nomi bilan ham tanilgan) dastlabki ishlovining samaradorligini koʻrsatdi. Ultratovush–Fenton ishlovini qoʻllash uglerod, azot va fosfor ajralib chiqishini sezilarli darajada oshirdi. Faqat Fenton ishloviga nisbatan sono-Fenton ishlovi umumiy azot (N) va fosfor (P) miqdorini mos ravishda 1,7 va 2,2 baravar oshirdi. Skanerlovchi elektron mikroskopiya natijalariga koʻra, sono-Fenton ishlovidan keyin choʻkma zarrachalari ancha mayda, mikrostrukturasi esa boʻshroq boʻlgan. Elektron spin rezonansi yordamida oʻlchanganda, OH• signalining eng yuqori intensivligi Fenton ishlovidagi 568,7 dan sono-Fenton ishlovidan keyin 1106,3 gacha oshgan. Bu sono-Fenton ishlovi choʻkmaning parchalanishini keltirib chiqarishini hamda organik uglerod, azot va fosfor ajralib chiqishini sezilarli darajada yaxshilashini koʻrsatdi.

Ultratovush yordamida jadallashtirilgan mikrobli yoqilgʻi elementlari

Oqova suv choʻkmasiga ultratovush bilan dastlabki ishlov berish choʻkma matritsasidagi turli organik birikmalarning eruvchan holatga oʻtishiga yordam beradi, bu esa keyinchalik mikrobli elektrohidrogenezni tezlashtiradi.
More va Ghangrekar (2010) ultratovush bilan dastlabki ishlov berishning mikrobli yoqilgʻi elementlariga foydali taʼsirini fermentativ faollikning oshishi hamda ultratovushli sonoporatsiya va hujayralarni parchalash orqali choʻkma flokulalarining ichki qatlamlaridan tashqi qatlamlariga chiqariladigan hujayradan tashqari oqsillar, polisaxaridlar va fermentlarning mavjudligi bilan izohlaydi; bu substratdan foydalanish samaradorligining yaxshilanishiga olib keladi. Mikrobli yoqilgʻi elementlaridan elektr energiyasini olishni yaxshilash uchun bakteriyalarning elektronlarni hujayradan tashqaridagi qattiq moddaga uzatish qobiliyatini oshirish zarur. Bunday hujayradan tashqari elektron uzatish hujayra sirti va qattiq modda sirti oʻrtasidagi bevosita kontakt orqali yoki ekzogen va endogen mediatorlar deb ataladigan moddalar vositasida bilvosita sodir boʻlishi mumkin. Bakteriyalar va elektrod sirti oʻrtasida bevosita elektron uzatilishi uchun elektron hujayraning tashqi membranasiga yetib borishi kerak. Bu hodisa berilgan solishtirma energiya yetarli boʻlganda inokulumga ultratovush bilan dastlabki ishlov berilishi tufayli yuz bergan boʻlishi mumkin; shu tariqa yuqoriroq kulon samaradorligiga sharoit yaratilgan.
Ultratovush yordamida jadallashtirilgan mikrobli elektroliz jarayonini choʻkmaga ishlov berish uchun keyingi fermentatsiya jarayonlari bilan birlashtirish mumkin boʻlishi mumkin.

Oqova suv choʻkmasiga sono-elektrokimyoviy ishlov berish

Elektrokoagulyatsiya oqova suvga oson qoʻllaniladigan, katta hajmlarga samarali va tejamkor ishlov berish imkonini yaratadigan oddiy jarayondir. Ultratovush bilan ishlov berish elektrodlarda passivlashtiruvchi qatlamlar hosil boʻlishining oldini olib, elektrokoagulyatsiya jarayonlarining asosiy kamchiligini bartaraf etishga yordam beradi. Vaqt oʻtishi bilan elektrod sirtida hosil boʻladigan passiv pardalar elektrokoagulyatsiya tizimlarining samaradorligini keskin pasaytiradi; ultratovush esa ishlash vaqtida ushbu passivlashtiruvchi qatlamlarni uzluksiz olib tashlashning oson usuli boʻlib, ayni paytda ultratovush bilan ishlov berish elektrokoagulyatsiya tizimlarining ishlov berish unumdorligini oshiradi. Ultratovush toʻlqinlari elektrod sirtida hosil boʻlgan choʻkindilarni parchalaydi va kavitatsiya hodisasi davomida eritma ichida yuqori bosimli nuqtalarni hosil qilish orqali ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash uchun katta miqdorda radikal zarrachalarni yaratadi. Elektrokoagulyatsiyani ultratovush bilan birlashtirishda kavitatsiya yoki mikrooqimlar tufayli elektrodda yangi sirtlar hosil boʻladi va massa almashinuvi tezligining oshishi taqsimlanish qatlamining qalinligi kamayishini kuchaytiradi. Sono-elektrokoagulyatsiya elektrokoagulyatsiyaga nisbatan hosil boʻladigan koagulyant miqdorini oshiradi; kuchli aralashtirish va erkin radikallar hosil boʻlishi orqali oksidlanish flokulyatsiyani kuchaytiradi; shu sababli kerakli samaradorlikka eng qisqa vaqtda erishish mumkin.
(Moradi et al., 2021)

Sonoelektrokimyo va sonoelektrokoagulyatsiyaning afzalliklari

“Sonoelektrokimyo ultratovush energiyasini elektrokimyoviy tizim bilan birlashtirishdir. U elektrod sirtidagi gaz pufakchalarini olib tashlash, eritmadan gazlarni chiqarish, Nernst diffuziya qatlamini buzish, elektrofaol zarrachalarning qoʻsh qatlam orqali massa tashilishini kuchaytirish hamda elektrod sirtini faollashtirish va tozalash kabi bir qator afzalliklarni taqdim etadi. Elektrokimyodagi bu afzalliklar jarayon samaradorliklarining (elektrod va tok samaradorliklarining) yaxshilanishiga, elektrokimyoviy jarayonlar tezligi va chiqimining oshishiga, elektrokimyoviy hujayra kuchlanishlari va elektrod oʻta potensiallarining pasayishiga, elektrolitik choʻktirilgan materiallarning qattiqlik, sifat, gʻovaklik va qalinlik jihatidan yaxshilanishiga hamda elektrodning ifloslanishi va elektrod sirtida gaz ajralib chiqishining bostirilishiga olib keladi.” (Foroughi et al., 2021)
Sono-elektrokimyoviy uskunalar va ularning qoʻllanilishi haqida batafsil oʻqing!

Oqova suv choʻkmasiga ishlov berish uchun sanoat ultratovush tizimlari

Hielscher Ultrasonics yuqori unumdorlikdagi tizimlari oqova suv va oqova suv choʻkmasiga ishlov berish inshootlarida ishonchli asosiy ish vositasidir. Hielscher ultratovush tizimlari 20kHz chastotada yuqori quvvatli ultratovush hosil qiladi, bu esa kuchli akustik kavitatsiyani yuzaga keltiradi. Yuqori quvvatli ultratovush bilan ishlov berishimizning taʼsirlariga hujayralarni parchalash va tuzilmalarni buzish, jadal massa almashinuvi, dezinfeksiya, polimerlarning parchalanishi, fermentlarning ajralib chiqishi va choʻkmaning gomogenizatsiyasi kiradi. Yuqori intensivlikdagi ultratovush bilan ishlov berish oksidlovchi radikallarni hosil qilish va yadrolanish markazlari sonini oshirish orqali ishlov berish samaradorligini yaxshilab, yaxshiroq koagulyatsiya va flokulyatsiyani taʼminlaydi. Ushbu kuchli ultratovush kavitatsiyasi kuchlari va ularning taʼsirlarini ishonchli va uzluksiz hosil qilish oqova suv choʻkmasidan energiya va oziq moddalarni olishni yaxshilash maqsadida quvvatli ultratovush protsessorlarimizni turli vazifalar uchun integratsiya qilish imkonini beradi.

• Oqova suv choʻkmasini ultratovush yordamida parchalash
• Ultratovush yordamida jadallashtirilgan anaerob biologik parchalanish
• Qimmatli oziq moddalarni (fosfor, azot, magniy, kalsiy, kaliy va boshqalarni) qayta ajratib olish
• Ogʻir metallar kabi ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash

Turli oʻlchamdagi oqimli reaktorlarga ega ultratovush protsessorlarini taklif qiluvchi Hielscher Ultrasonics oqova suv choʻkmasi inshootingiz uchun ideal ultratovushli oqova suv va choʻkmaga ishlov berish tizimlariga ega.
Modulli tuzilish bir nechta ultratovush qurilmasini parallel ravishda oson oʻrnatish imkonini beradi, bu esa har qanday hajmga ishonchli va samarali ishlov berishni mumkin qiladi.
Hielscher yuqori quvvatli / yuqori ishlov berish unumdorligiga ega ultratovush tizimlari oqova suv choʻkmasidagi biomassaga ishlov berish samaradorligi va chiqimini oshiradi.
Barcha ultratovush qurilmalarimiz joyida tozalash (CIP) funksiyasiga ega.
Murakkab ishlov berish vazifalari uchun mos: oqova suv choʻkmasi koʻpincha tarkibida sellyuloza miqdori yuqori boʻlgan, parchalash qiyin tolali materiallarni oʻz ichiga oladi. Hielscher Ultrasonics sanoat ultratovush protsessorlari juda yuqori amplitudalarni taʼminlay oladi. 200µm gacha boʻlgan amplitudalarda 24/7 rejimida uzluksiz ishlashni oson amalga oshirish mumkin. Yanada yuqori amplitudalar uchun buyurtma asosida tayyorlangan ultratovush sonotrodlari mavjud. Bunday yuqori amplitudalar sellyulozalar, ligninning hujayraviy tuzilishini va boshqa materiallarning mustahkam hujayra devorlarini buzishning samarali usulidir. Oqim hujayrasi reaktorlarimizning optimallashtirilgan tuzilishi ideal oqim shakllarini va uzatilayotgan choʻkmaga bir tekis, samarali ultratovush bilan ishlov berishni taʼminlaydi.

Biz tizim integratorlari va oqova suv choʻkmasiga ishlov berish inshootlari muhandislari bilan hamkorlik qilamiz

Yuqori unumdorlikdagi modulli ultratovush qurilmalarini ishlab chiqaruvchi va tizimlarni yaratuvchi sifatida Hielscher Ultrasonics tizim integratorlari bilan hamkorlik qiladi. Oqova suv va oqova suv choʻkmasiga ishlov berish inshootlari operatorlarining aksariyati bunday tozalash inshootlarini loyihalash va avtomatlashtirish boʻyicha katta tajribaga ega tizim integratorlari bilan ishlaydi. Loyihalash muhandislari va texnik muhandislarimiz jamoasi belgilangan choʻkma hajmi uchun optimal ultratovush konfiguratsiyasini tavsiya qiladi, tizim haqida batafsil maʼlumot, CAD chizmalarini taqdim etadi, shuningdek oʻrnatish xizmatini koʻrsatadi va foydalanish boʻyicha oʻqitadi. Bu yuqori unumdorlikdagi ultratovushni oqova suv tozalash inshootlariga integratsiya qilishni konstruktiv va maqsadga yoʻnaltirilgan tarzda amalga oshirish imkonini beradi. Choʻkmaga ishlov berishni yaxshilash uchun ultratovush protsessorlarimizni integratsiya qilishga qiziqsangiz, biz bilan bogʻlaning!

Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:

Hielscher ultratovushli oqova suv choʻkmasiga ishlov berish tizimlari, oʻrnatish imkoniyatlari va texnik maʼlumotlar haqida batafsil bilish uchun hoziroq biz bilan bogʻlaning!