超声波处理生物固体

含有可再生原料的淤泥或生物质等生物固体在使用超声波处理时转换效率更高,从而能够在不添加化学品的情况下强化发酵过程。

超声波处理生物固体是一项基于汉堡-哈尔堡工业大学研究成果的一项工艺创新。SONOTRONIC 经深入研究后已将这一工艺理论转化为实践,并开发出用于生物质分解以及不同介质灭菌的创新技术。

该项技术的工作原理如下:部分生物质细胞被超声波粉碎并液化。然后,在沼气发生装置的发酵罐中通过微生物进一步转化, 让发酵流程更高效,产生多达 50% 的沼气并相应地减少了作为废物的残余料。其它功效还包括节省发酵塔容积和改善生物质的脱水性。

该技术的另一大优势在于,可通过使用超声波技术来加大环保能源的回收,并减少污水处理设备中废弃物。对于市政与工业污水处理设备和沼气发生装置运营商而言,超声波处理从经济效益和生态效益上都极具价值。

超声波对处理生物固体非常有效,原因在于超声波会利用其波形的周期性来压缩和拉伸待处理物质。在高声强力场的作用下,媒介中的固形物介质会在负压作用下被粉碎,同时在流体媒介质中形成由水蒸气填充的极微小气泡。

接下来的施压阶段,气泡会在极端条件下以微型规模内爆(穴蚀)。当压力和温度分别升至最大 500 个大气压 和最高 5200 度时,所形成的巨大剪切力可撕破生物细胞、细菌和真菌的薄壁,起到液化的作用。

超声波导致气穴作用的工作原理

在低频段(20 kHz 至 100 kHz),会形成大量穴蚀气泡,其在爆裂时会带来极大的剪切作用力。在中频段(100 kHz 至 1 MHz),会形成虽细小但高强度的穴蚀气泡,并在水中引发自由基声化反应。在 1 MHz 以上的高频段内进行超声处理,液体开始在分子水平上流动。

SONOTRONIC 的技术采用 20 kHz 频段,因为这能够使生物质中发生最强烈的反应和产生最强效力。

通过超声波处理改变生物质结构

为了能够将技术理论转化为实践,SONOTRONIC 与汉堡-哈尔堡工大的科研人员一起开发出一种成熟的产品:高性能超声波系统。借助一个或多个超声波反应器系统,可以高效地处理市政与工业污水处理设备中、以及沼气发生装置中的生物固体。

高性能超声波反应器的工作原理

  1. 入口
    通过污泥浓缩机(污水处理设备)中的一个上游泵输入生物固体 
    或通过作为旁路的发酵罐(沼气发生装置)中的一个上游泵输入生物固体
  2. 超声波传感器
    通过多个 20 kHz 超声波传感器在生物固体中产生气穴场
  3. 气穴场
    通过高剪切力裂解生物固体中的生物细胞、细菌和真菌,释放细胞成分
  4. 流通
  5. 以层级串联方式让生物固体流经超声波反应器,利用超声处理片状物并导入气穴场
    向上排出气体和空气。
  6. 出口
    将经超声处理的生物固体引入发酵塔中(污水处理设备)
    或将经超声处理的生物固体送回发酵罐(沼气发生装置)中
  7. 排水管
    可使用冲洗水清洗反应器
  8.  

     

    超声波处理的原理