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Hochleistungs-Ultraschallsystem BIOSONATOR

Steigerung der Effizienz in Kläranlagen, Biogasanlagen und Industrie

Der Einsatz der SONOTRONIC Hochleistungs-Ultraschallsysteme BIOSONATOR steigert die Effizienz und Ausbeute an aufgeschlossenen Materialien bei der Behandlung von Biofeststoffen. Durch ihren modularen Aufbau stehen sie für nahezu alle Anlagengrößen zur Verfügung. Die Wirtschaftlichkeit von Anlagen zur Abwasserreinigung oder zur Erzeugung von energetisch verwertbarem Biogas verbessert sich durch die Ultraschallbehandlung der Biofeststoffe deutlich, ohne dabei die Umwelt zu belasten.

Der BIOSONATOR ist eine eigenständige Anlage zur Behandlung von Klärschlamm oder Biomasse mit Ultraschall

Im Hochleistungs-Ultraschallsystem von SONOTRONIC wird die Biomasse mit Ultraschall im Frequenzbereich von 20 kHz und sehr hoher akustischer Intensität beschallt. Dies führt zu stärksten Effekten, wie z. B. Zelldesintegration, Desinfektion, Zerlegung von Polymeren und Freisetzung von Enzymen. Der Reaktionsraum ist dahingehend optimiert, dass ein homogenes Kavitationsfeld im vollständig durchströmten Raum erreicht wird.

Der größte Vorteil im Vergleich zu anderen Verfahren: Bei allen am Markt verfügbaren Anlagentechniken zur Desintegration mit Ultraschall ist nur das Hochleistungs-Ultraschallsystem BIOSONATOR imstande, eine harte Kavitation zu erzeugen! Das bedeutet, die Biomasse wird direkt beschallt. Konkurrierende Systeme setzen nur das Äußere des Behälters in Schwingung, ähnlich wie bei einem Ultraschall-Reinigungsbad. 

 

 

Wie funktioniert das Hochleistungs-Ultraschallsystem BIOSONATOR?

Das Ultraschallsystem selbst besteht aus einem Reaktorbehälter und in den meisten Fällen aus fünf Ultraschall-Generatoren, welche die Energie für die fünf Schwinggebilde erzeugen. Die Schwinggebilde übertragen als Ultraschall-Geber die Energie an die vorbeiströmenden Biofeststoffe. 

Die Biomasse wird zunächst in ihre  Agglomerate aufgespalten und dann in weitere, kleinere Strukturen aufgeschlossen. Diese sind später besser bioverfügbar, wodurch ein höherer Umsatz im anschließenden biologischen Fermentationsprozess erzielt wird. Wofür die Natur z. B. auf Biogasanlagen in der Regel 30 bis 40 Tage benötigt, schafft das Hochleistungs-Ultraschallsystem dies in wenigen Sekunden.

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  1. Zulauf
    Zulauf des Biofeststoffes durch eine vorgeschaltete Pumpe aus dem Eindicker (Kläranlage). Zulauf des Biofeststoffes durch eine vorgeschaltete Pumpe aus dem Fermenter als Bypass (Biogasanlage).
  2. Ultraschall-Geber
    Erzeugung des Kavitationsfeldes im Biofeststoff durch mehrere Ultraschall-Geber (Schwinggebilde = Sonotrode, Booster, Konverter) mit 20 kHz.
  3. Kavitationsfeld
    Aufspalten von organi­schen Zellen, Bakterien und Pilzen im Biofeststoff durch hohe Scherkräfte. Freisetzung von Zellinhaltsstoffen.
  4. Durchlauf
    Schlingenförmiger Durchlauf des Biofeststoffes durch den Ultraschall-Reaktor, so dass jede Flocke beschallt und durch das Kavitationsfeld geleitet wird. Austragen von Gas und Luft nach oben.
  5. Ablauf
    Abführen des beschallten Biofeststoffes in den Faulturm (Kläranlage). 
    Zurückführen des beschallten Biofeststoffes in den Fermenter (Biogasanlage).

Aufschluss der Biomasse durch Kavitation

Nur durch harte Kavitation werden Biomasse-Agglomerate aufgeschlossen und eine Intensivierung der Fermentation erreicht. Im Hochleistungs-Ultraschallsystem von SONOTRONIC wird die Biomasse mit Ultraschall im Frequenzbereich von 20 kHz und akustischen Intensitäten zwischen 25 und 50 W/cm2 beschallt. Die hierdurch induzierte harte Wasserdampf-Kavitation führt bereits bei sehr kurzen Beschallzeiten von nur wenigen Sekunden zur Auflösung von Biomasseagglomeraten und dem Aufschluss der Biomassezellen. 

Siehe auch Ultraschall-Desintegration

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Vorteile

  • Hohe Effizienz durch Kavitationskräfte infolge hochenergetischer Ultraschall-Technik
  • Homogene Kavitation im gesamten durchströmten Raum
  • Volumenströme mit dem Standardmodul:
    • Eingedickte Schlämme von ca. 30 m3/Tag
    • Weniger feststoffkonzentrierte Suspensionen mehr als 30 m3/Tag
  • Geringer Energieverbrauch
  • Hohe Betriebssicherheit
  • Kein Einsatz von umweltbelastenden Chemikalien
  • Geringer Verschleiß
  • Geringe Investitionskosten
  • Einfache Einbindung in bestehende Systeme durch:
    • Kompakte Bauweise
    • Einfache Anschlusstechnik (standardisierte Rohr- oder Schlauchverbindungen)
    • Schnittstelle zu herkömmlichen Pumpsystemen
    • Modularen Charakter
  • Hoher wirtschaftlicher Nutzen:
    • Verkürzung der Faulzeit (bis zu 60 %)
    • Reduktion des Restschlammes (bis zu 30 %)
    • Reduktion der Kosten einer Kläranlage in der Klärschlammbehandlung um etwa 50 %
    • Steigerung der Produktion von Biogas in einer Biogasanlage um bis zu 50 %
       

Applikationen

  • Behandlung von Biofeststoffen in kommunalen und industriellen Kläranlagen (Klärschlammdesintegration)
  • Behandlung von Biofeststoffen in Biogasanlagen
  • Ultraschall-Desintegration in der Industrie: Entkeimung von Prozess- und Abwässern
     

Verfahren

  • Ultraschall

 

Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg

Urkunden Verleihung Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg – Dr.-Rudolf-Eberle-Preis 2007 Wirtschaftsminister Ernst Pfister, Ingo Nagel, Dieter Nagel, Heribert Rohrbeck und Regierungsvizepräsident Josef Kreuzberger (v.l.n.r.)
Wirtschaftsminister Ernst Pfister, Ingo Nagel, Dieter Nagel, Heribert Rohrbeck und Regierungsvizepräsident Josef Kreuzberger (v.l.n.r.)

Das innovative und hocheffiziente Hochleistungs-Ultraschallsystem BIOSONATOR wurde im Jahr 2006 mit dem Innovationspreis des Bundesverbandes der Deutschen Industrie (Kategorie Umwelttechnik) und 2007 mit dem Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg (Dr.-Rudolf-Eberle-Preis) ausgezeichnet. 

Dokumention Innovationspreis: Ultraschallreaktor zur Behandlung von Biofeststoffen

Zeitungsartikel Innovationspreis

 

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