Phân rã phân động vật bằng siêu âm trước khi phân hủy kỵ khí

Phân rã bằng siêu âm làm tăng sản lượng metan (CH₄) , giảm thời gian lưu chất rắn (SRT) và cải thiện hiệu quả tổng thể của quá trình phân hủy kỵ khí. Đây là kết quả của việc phân rã các chất rắn sinh học và tế bào vi khuẩn trong phân động vật, đồng thời giải phóng các thành phần nội bào nhờ hòa tan vật chất dạng hạt. Các thiết bị phản ứng siêu âm Hielscher dùng để tiền xử lý phân động vật giúp tăng lượng metan (khí sinh học) và nhu cầu oxy hóa học hòa tan (SCOD) trong quá trình phân hủy kỵ khí.

Phân hủy kỵ khí phân động vật

Chất thải động vật được phân hủy kỵ khí để giảm hàm lượng chất hữu cơ, giảm mùi và giảm phát thải khí nhà kính từ các hệ thống có che phủ. Một lợi ích tiềm năng khác là giảm các tác nhân gây bệnh trong phân. Các loại chất thải động vật điển hình dùng cho quá trình phân hủy gồm phân lợn (phân heo, phân lợn thịt), phân bò sữa hoặc phân bò thịt tại trại nuôi vỗ béo, phân gà, phân gà tây, chất thải cào vét từ hố chứa, phân lỏng, nước chảy tràn từ trại nuôi vỗ béo và nước thải từ phân.

Phân rã bằng siêu âm

Hiện tượng xâm thực siêu âm phân rã các chất rắn hữu cơ và làm tăng lượng cơ chất hữu cơ hòa tan, cũng như tốc độ phân hủy và khả năng phân hủy của các chất rắn sinh học trong quá trình phân hủy kỵ khí. Bước tiền xử lý này làm tăng diện tích bề mặt sẵn có cho quá trình phân hủy kỵ khí tiếp theo. Kết quả là các hạt chất rắn sinh học được chuyển hóa thành khí sinh học hiệu quả hơn. Điều này nâng cao khả năng phân hủy sinh học, tăng sản lượng khí sinh học và tăng nhu cầu oxy hóa học hòa tan (SCOD).

Thiết bị phản ứng siêu âm

Hielscher cung cấp các thiết bị phân rã bằng siêu âm để tiền xử lý trực tiếp trên đường ống với lưu lượng xử lý thể tích nhỏ và lớn. Tất cả các thiết bị phản ứng siêu âm đều được thiết kế để vận hành liên tục (24 giờ/7 ngày/365 ngày) nhằm tận dụng tối đa thiết bị. Tùy thuộc vào các yếu tố như thành phần chất thải, TS hoặc thời gian lưu chất rắn trong bể phân hủy, công suất thiết bị cần thiết dao động từ 2 đến 10 kW cho mỗi 1 m³/giờ đối với hầu hết các hệ thống lắp đặt. Các đầu dò siêu âm và hình dạng hình học của thiết bị phản ứng Hielscher được tối ưu hóa dựa trên nhiều năm kinh nghiệm thực tế trong việc tiền xử lý chất thải và bùn trước khi phân hủy. Điều này rất quan trọng vì việc thiết lập các thông số xử lý siêu âm và thiết kế thủy lực có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả phân rã. Các thiết bị phản ứng siêu âm Hielscher cho phép xử lý vật liệu có độ nhớt cao hơn (ít pha loãng hơn) để đạt hiệu suất quy trình cao hơn. Ngoài ra, các thiết bị siêu âm Hielscher có hiệu suất điện vượt trội, lớn hơn 81% – mang lại hiệu quả phân rã cao hơn. Sử dụng máy nghiền cắt trước khi xử lý siêu âm giúp làm nhỏ các hạt và sợi lớn hơn, đồng thời cải thiện độ đồng đều của vật liệu đầu vào hệ thống siêu âm.

Đồng phân hủy hỗn hợp chất thải

Lợi ích của việc phân rã bằng siêu âm trước khi phân hủy không chỉ giới hạn ở phân động vật. Xử lý siêu âm cải thiện quá trình thủy phân khi đồng phân hủy phân với chất thải thực phẩm, bùn nước thải đô thị hoặc thậm chí glycerin thô từ quá trình sản xuất biodiesel. Phân rã bằng siêu âm như một bước tiền xử lý trước khi đồng phân hủy ở điều kiện ưa ấm hoặc ưa nhiệt cho thấy sản lượng metan trên đơn vị thể tích cao hơn đáng kể, hàm lượng H₂S (mùi) thấp hơn và hàm lượng amoniac trong nước thải đầu ra thấp hơn so với vật liệu không được xử lý siêu âm. Bổ sung một lượng nhỏ glycerin (4 đến 6%) vào phân trước khi phân rã bằng siêu âm giúp tăng đáng kể sản lượng khí sinh học.

Lợi ích của xử lý siêu âm

Một tác động rõ rệt của việc phân rã bằng siêu âm là tăng sản lượng khí sinh học. Tuy nhiên, mức tiết kiệm còn lớn hơn đến từ việc giảm chi phí vận chuyển bằng xe tải và chi phí tách nước nhờ giảm lượng chất thải sau khi phân hủy vật liệu. Thời gian lưu ngắn hơn giúp nâng cao năng lực xử lý của bể phân hủy và có thể giúp tránh phải lắp đặt thêm một bể phân hủy. Giảm mùi nhờ giảm hàm lượng H₂S và giảm hàm lượng amoniac trong nước thải đầu ra có ý nghĩa về mặt môi trường.

Lắp đặt và nâng cấp hệ thống hiện có

Các thiết bị phản ứng siêu âm Hielscher có thể dễ dàng được tích hợp vào các dự án mới hoặc lắp bổ sung vào các bể phân hủy kỵ khí hiện có. Bạn có thể thử nghiệm tác động đối với vật liệu chất thải của mình ở quy mô nhỏ, ví dụ như sử dụng hệ thống UIP2000 (20kHz, 2000 oát) với đầu dò cascatrode và thiết bị phản ứng dạng buồng dòng chảy. Thiết kế mô-đun của các hệ thống siêu âm công suất cao (ví dụ: 10x UIP4000, 40 kilôoát) cho phép lắp đặt linh hoạt và nâng cấp từng bước. Đặc biệt khi lắp bổ sung cho các bể phân hủy hiện có, chi phí thiết bị xử lý siêu âm nhanh chóng được hoàn vốn nhờ tiết kiệm chi phí và doanh thu từ khí sinh học. Vui lòng liên hệ với chúng tôi để nhận thông tin miễn phí!

Khí sinh học – Năng lượng tái tạo

Khí sinh học là một dạng năng lượng tái tạo, thân thiện với môi trường. Trong khi biodiesel và bioethanol chủ yếu được sản xuất từ cây trồng dùng hoặc không dùng làm thực phẩm, khí sinh học từ phân tận dụng một sản phẩm chất thải nông nghiệp. Khí sinh học không đòi hỏi quá trình chưng cất tiêu tốn nhiều năng lượng hoặc hóa chất có tính ăn mòn mạnh và có dấu chân carbon rất nhỏ. Quá trình phân hủy kỵ khí có hỗ trợ siêu âm tạo ra năng lượng sạch, xanh và tái tạo cho nhiều cơ sở chăn nuôi với chi phí cạnh tranh với hoặc thấp hơn giá khí tự nhiên thương mại.