Ultraschall verbessert die Klärschlammbehandlung

Die Ultraschallbehandlung, bei der hochintensive Schallwellen in ein Schlammmedium eingeleitet werden, ist eine von mehreren Technologien, die die Hydrolyse während der Schlammbehandlung fördern.

Das Grundprinzip basiert auf der Zerstörung von Bakterienzellen und schwer abbaubaren organischen Stoffen. Bakterienzellen setzen ihren Inhalt frei, der dann anderen Spezies zum Verzehr zur Verfügung steht, während die organischen Bestandteile in kleinere, leicht biologisch abbaubare Fraktionen zerlegt werden.

Wenn ein Ultraschallfeld an ein flüssiges Medium angelegt wird, bilden sich während des Kavitationsprozesses winzige Blasen. Diese Kavitationsblasen implodieren unter extremen Temperatur- und Druckkräften. Die Kraft der Blasenimplosionen zersetzt Schlammpartikel, wenn sie in der Klärschlammbehandlung angewendet werden. Die Auswirkungen variieren je nach Intensität des Ultraschallfeldes.

Bei niedrigeren Intensitäten werden filamentöse Organismen von der Oberfläche der Schlammpartikel abgeschüttelt und / oder zerstört, wodurch die Schlammablagerung unterstützt wird. Mit zunehmender Intensität ändern sich Partikelgrößenverteilung und Oberflächenladung der Schlammpartikel. Extrazelluläre polymere Materialien werden freigesetzt und verbessern zusammen mit einer veränderten Größenverteilung und Ladung die Entwässerungseigenschaften des Klärschlamms in einem als "Bioflockulation" bekannten Verfahren. Dieses Verfahren ermöglicht eine bessere Entwässerung des Schlamms bei gleichzeitig geringerem Polyelektrolytverbrauch.

Wenn der Ultraschallpegel erhöht wird, wird Material - einschließlich exozellulärer Enzyme - von der Oberfläche der Schlammpartikel abgeschüttelt. Dieses Material katalysiert biologische Hydrolysereaktionen und verbessert die biokinetischen Reaktionsgeschwindigkeiten. Folglich verbessert die Ultraschalltechnologie die Zerstörung flüchtiger Feststoffe, was die Biogasproduktion erhöht und den Feststoffausstoß während der anaeroben Vergärung senkt, und verringert die Feststoffproduktion während der Belebtschlammbehandlung.

Schließlich werden bei höchster Beschallung die Schlammpartikel vollständig zerstört und ihr Inhalt für den Verzehr durch andere Arten freigegeben. Feuerfestmaterial wird auch in kleinere biologisch abbaubare Fraktionen zerkleinert. Dieser Prozess verbessert sowohl die Biogaserzeugung während der anaeroben Vergärung als auch die biologische Nährstoffentfernung während der Belebtschlammbehandlung. Dies wurde in vollem Umfang mit Verbesserungen von über 80% in Bezug auf Phosphor und 90% in Bezug auf die Ammoniakentfernung nachgewiesen.

Ultraschall eignet sich gut für Abfälle und Schlämme mit großen Mengen an feuerfestem Material und / oder zellulären Stoffen, wie z. B. abfallaktivierten Schlammströmen. Diese Ströme können dann während des anaeroben Aufschlusses leicht abgebaut werden.

Die Technologie wird auf dem europäischen Festland seit mehreren Jahren mit 14 in Betrieb befindlichen Anlagen erfolgreich in vollem Umfang eingesetzt. Aktuelle Daten von zwei Aufbereitungsanlagen in Deutschland dokumentieren jedoch beeindruckende Ergebnisse.

Die Ultraschallbehandlung von sekundärem Klärschlamm verbesserte die Zerstörung flüchtiger Feststoffe in anaeroben Fermentern um durchschnittlich 50%, wodurch die Biogasproduktion in einer Kläranlage in Süddeutschland um 45% gesteigert wurde. Der Beschickungsstrom des anaeroben Fermenters an diesem Standort besteht jetzt zu 100% aus Sekundärschlamm. Darüber hinaus verbesserte sich die Entwässerungsleistung um fünf Prozentpunkte, während 11% weniger Polymer verwendet wurden.

In einer Ultraschall-Kläranlage in Wallerfangen stieg die Zerstörung flüchtiger Feststoffe von 50% auf 62%. Der Feedstrom ist hier ein Gemisch aus Primär- und Sekundärschlamm im Verhältnis 35:65. Darüber hinaus stieg die Biogasproduktion durchschnittlich um rund 25%. In der Entwässerungsanlage stieg der Kuchenfeststoffgehalt gegenüber einer Bandpresse um bis zu sieben Prozentpunkte (eine Verbesserung von> 40%), obwohl 33% weniger Polymer verwendet wurden. Die Entwässerungsleistung verbesserte sich von 17% auf 24% Trockenfeststoffe. Zusammen führten eine verbesserte Entwässerung und die Zerstörung flüchtiger Feststoffe dazu, dass 30% weniger Schlammkuchen das Werk verließen.