Tratamiento con ultrasonidos de biosólidos

Biosólidos, como por ejemplo fangos o biomasa de materiales renovables son tratados de una mejor manera con ultrasonidos, con lo cual se intensifica el proceso de putrefacción, sin tener que añadir sustancias químicas.

El tratamiento por ultrasonidos de biosólidos es un proceso, cuyas bases son analizados en la universidad técnica de Hamburgo-Harburg. SONOTRONIC ha desarrollado el proceso después de investigaciones intensivas en la práctica y desarrolló una tecnología innovadora para la desintegración de la biomasa así como la desgerminación de diferentes medios.

El funcionamiento de esta tecnología se deja explicar de la siguiente manera: Una parte de las celdas de la biomasa es abierta por los ultrasonidos, licuándose. A continuación, el material licuándose puede ser mejor procesado por los microorganismos en los fermentadores de una planta de biogás. Eso significa que la putrefacción se realiza de una mejor manera, de manera que se produce hasta 50% más de biogás y por lo tanto menos sustrato restante como producto de desechos. Otro efecto positivo es el ahorro de volumen del gasómetro y una mejor deshidratabilidad de la biomasa.

Una ventaja de esta tecnología es también la posibilidad por el uso de la tecnología de ultrasonidos para incrementar la gestión ambiental de energía y reducir la cantidad de desechos a eliminar al usar plantas de tratamiento de aguas residuales. Por lo tanto, el tratamiento con ultrasonidos demuestra ser una aplicación muy útil, tanto desde el punto de vista económico como desde el punto de vista ecológico para plantas de tratamientos de aguas residuales y de biogás comunales e industriales.

Los efectos para el tratamiento de biosólidos con ultrasonidos se producen, debido a que el ultrasonido genera una compresión y un estiramiento periódico de la sustancia expuesta a ultrasonidos. En caso de una alta intensidad de ultrasonido, el medio de la sustancia se rasga durante la fase de la depresión. Esto causa la formación de burbujas microscópicas en el líquido, que se llenan con vapor de agua o con gas.

En la subsiguiente fase de presión, las burbujas implotan bajo condiciones extremas en dimensiones microscópicas (cavitación). Con una presión de hasta 500 bar y una temperatura de hasta 5200 Kelvin, se generan de esta forma fuerzas de rasgado enormes, que rasgan las paredes de celdas orgánicas, bacterias, esporas, etc.

Principio de ultrasonido y de cavitación

En un bajo rango de frecuencias (20 kHz hasta 100 kHz) se generan burbujas grandes de cavitación, las cuales generan efectos y fuerzas de rasgado extremos al momento de implotar. En el sector medio de frecuencias (100 kHz hasta 1 MHz) se producen burbujas de cavitación más pequeñas pero que son aun más efectivas y que generan reacciones radicales y sonoquímicas en el agua. En caso de aplicar altas frecuencias de más de 1 MHz, el líquido empieza a fluir a nivel molecular.

La tecnología de SONOTRONIC trabaja en sectores de frecuencias de 20 kHz, debido a que aquí se realizan las mayores reacciones y efectos en la biomasa.

Modificaciones de la estructura de la biomasa por tratamiento de ultrasonidos

Para desarrollar la tecnología en la práctica, SONOTRONIC ha desarrollado un producto para la producción en serie, junto con la Universidad técnica de Hamburgo-Harburg: El sistema de ultrasonidos de alto rendimiento. Con un sistema consistente de uno o más reactores de ultrasonidos, se pueden tratar biosólidos en instalaciones de tratamientos de aguas servidas y de biogás comunales e industriales de una manera altamente efectiva.

Funcionamiento del reactor de ultrasonidos de alto rendimiento

 

  1. Acceso
    El acceso de biosólidos mediante una bomba conectada del espesador (instalación de tratamiento de aguas residuales).
    El acceso de biosólidos mediante una bomba conectada del fermentador como bypass (instalación de biogás).
  2. Generador de ultrasonidos
    Genera un campo de cavitación en el biosólido por varios generadores de ultrasonidos a 20 kHz.
    Campo de cavitación
  3. Destruir células orgánicas, bacterias y esporas en el biosólido por altas fuerzas de rasgado.
    Liberación del contenido de la celda.
  4. Paso
    Paso por cascada del biosólido por el reactor de ultrasonidos, de manera que cada copo es sometido al ultrasonido y pasa por el campo de cavitación.
    Eliminación de gas y de aire hacia arriba.
  5. Salida
    Retirar el biosólido al gasómetro (instalación de tratamiento de aguas residuales).
    Retornar el biosólido al fermentador (instalación de biogás).
  6. Racores de secuencia
    Posible limpieza del reactor con agua de enjuague.

 

Principio del tratamiento por ultrasonidos.