超音波は下水汚泥処理を改善する

スラッジ媒体中への高強度音波の導入を含む超音波処理は、スラッジ処理中の加水分解を促進するいくつかの技術のうちの１つである。

基本原理は細菌細胞の破壊と分解が困難な有機物に基づいています。 細菌細胞はそれらの内容物を放出し、それは他の種による消費のために利用可能であり、一方有機物はより小さく容易に生分解性の画分に分解される。

超音波場が液体媒体に印加されると、キャビテーションプロセス中に微細な気泡が形成される。 これらのキャビテーション気泡は極端な温度と圧力の力のもとで崩壊します。 下水スラッジ処理に適用されると、バブル爆縮の力がスラッジ粒子を破壊する。 効果は超音波場の強度によって異なります。

より低い強度では、糸状生物はスラッジ粒子の表面から振り落とされおよび／または破壊され、それによってスラッジの定着を促進する。 強度が増加するにつれて、スラッジ粒子の粒度分布および表面電荷が変化する。 細胞外ポリマー材料が放出され、そしてサイズ分布および電荷の変化と共に、「バイオフロキュレーション」として知られるプロセスにおいて下水スラッジの脱水特性を改善する。 このプロセスは、より低い高分子電解質消費量を有しながら、スラッジをより良好に脱水することを可能にする。

超音波のレベルが上がると、細胞外酵素を含む物質がスラッジ粒子の表面から振り落とされます。 この材料は、生物学的加水分解反応を触媒し、そして生物学的反応速度を改善する。 その結果、超音波技術は揮発性固形物の破壊を改善し、バイオガス生産を増加させ、嫌気性消化中の固形物排出量を減少させ、活性汚泥処理中の固形物生産を減少させます。

最後に、最高レベルの超音波照射で、スラッジ粒子は完全に破壊され、それらの内容物は他の種による消費のために放出されます。 耐火材料はまた、より小さい生分解性フラクションに分割されます。 このプロセスは、嫌気性消化中のバイオガス生産と活性汚泥処理中の生物学的栄養素除去の両方を改善します。 これは、本格的に実証されており、リンに関しては８０％を超え、そしてアンモニア除去に関しては９０％の改善を示している。

超音波は、廃活性スラッジ流のような、大量の耐火材料および／または細胞性物質を含む廃物およびスラッジとうまく作用する。 これらの流れは嫌気性消化中に容易に分解される可能性があります。

この技術はヨーロッパの本土で数年間にわたって14のプラントが操業中で本格的に使用されてきましたが、ドイツの2つのフルスケールの処理プラントからの最近のデータは印象的な結果を文書化しました。

二次下水汚泥の超音波処理は、嫌気性消化槽における揮発性固形物の破壊を平均50％改善し、その後ドイツのSüdの下水処理場でバイオガス生産を45％増加させました。 この場所での嫌気性消化装置の供給流は今や100％の二次スラッジである。 さらに、１１％少ないポリマーを使用しながら、脱水性能は５パーセントポイント改善した。

ドイツのWallerfangenの超音波技術を使用したスラッジ処理施設では、揮発性固形物の破壊が50％から62％に増加しました。 ここでは、供給流は３５：６５の比の一次スラッジと二次スラッジの混合物である。 さらに、バイオガス生産は平均約25％増加しました。 脱水プラントでは、33％少ないポリマーを使用したにもかかわらず、ベルトプレスからケーキ固形分が最大7パーセントポイント増加しました（> 40％の改善）。 脱水性能は17％から24％の乾燥固形分に向上しました。 一緒になって、改善された脱水および揮発性固形物の破壊は、作業から出るスラッジケーキを30％少なくした。