Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa và nghiên cứu động học sinh học về tiền xử lý bùn để tăng cường sản xuất biogas
Tóm tắt
Sự phát sinh bùn thừa là một vấn đề chính trong các quy trình xử lý nước thải sinh học. Việc tái sử dụng bùn thừa để sản xuất khí là một hướng đi hấp dẫn, có thể được cải thiện nhờ vào các phương pháp tiền xử lý. Nghiên cứu này bao gồm hai bộ thí nghiệm. Bộ thí nghiệm đầu tiên liên quan đến tiền xử lý cơ học cho cả thức ăn và mầm (inoculum). Bộ thí nghiệm thứ hai liên quan đến việc điều trị kiềm và cơ học cho thức ăn và chỉ điều trị cơ học cho mầm. Phương pháp bề mặt phản hồi đã được sử dụng cho thiết kế thí nghiệm, phân tích và tối ưu hóa. Thể tích điều trị cơ học tối ưu cho thức ăn được tìm thấy là 50%. Việc điều trị cơ học kỹ lưỡng đối với mầm đã dẫn đến hoạt động vi sinh vật tăng cường và cải thiện sản xuất khí. Giảm lượng chất rắn dễ bay hơi, protein và carbohydrate đã được quan sát với tỷ lệ tối đa lần lượt là 63%, 84% và 78,5%. Thức ăn đã được điều trị bằng kiềm nhằm giảm năng lượng cơ học đầu vào và cải thiện khả năng hòa tan. So với việc điều trị cơ học đơn thuần, sản xuất khí tăng cường khoảng 15% đã được quan sát ở pH tối ưu là 11,8 và thời gian lưu giữ chất rắn (SRT) là 21 ngày. Một mô hình động học sinh học đã được xây dựng, mô phỏng và xác thực cho quá trình phân hủy chất hữu cơ và sản xuất khí.
Từ khóa
#bùn thừa #sản xuất biogas #tiền xử lý #phương pháp bề mặt phản hồi #động học sinh họcTài liệu tham khảo
Aboulfotoh AM, El Gohary EH, El Monayeri OD (2015) Effect of thermal pretreatment on the solubilization of organic matters in a mixture of primary and waste activated sludge. Int J Therm Environ Eng. 10:161–166
Adekunle KF, Okolie JA (2015) A review of biochemical process of anaerobic digestion. Adv Biosci Biotech. 6:205–212
Antognoni S, Ragazzi M, Rada EC, Plank R, Aichinger P, Kuprian M, Ebner C (2013) Potential effects of mechanical pre-treatments on methane yield from solid waste anaerobically digested. Int J Environ Bioremed Biodegrad 1:20–25
APHA (1998) Standard methods for the examination of water and wastewater. American Public Health Association, Washington
Appels L, Baeyens J, Degreve J, Dewil R (2008) Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge. Progr Energy Combust. 34:755–781
Ariunbaatar J, Panico A, Esposito G, Pirozzi F, Lens PNL (2014) Pretreatment methods to enhance anaerobic digestion of organic solid Waste. Appl Energy 123:143–156
Cho SK, Ju HJ, Lee JG, Kim SH (2014) Alkaline—mechanical pretreatment process for enhanced anaerobic digestion thickened waste activated sludge with a novel crushing device: performance evaluation and economic analysis. Bioresour Technol 165:183–190
Dawood AS, Li Y (2014) Wastewater flocculation using a new hybrid copolymer: modeling and optimization by response surface methodology. Pol J Environ Stud. 23:43–50
Feki E, Khoufi S, Loukil S, Sayadi S (2015) Improvement of anaerobic digestion of waste—activated sludge by using H2O2 oxidation, electrolysis, electro-oxidation and thermo-alkaline pretreatments. Environ Sci Pollut R 22:14717–14726
Gianico A, Braguglia CM, Gallipoli A, Mininni G (2014) Innovative two-stage mesophilic/thermophilic anaerobic degradation of sonicated sludge: performances and energy balance. Environ Sci Pollut R. 22:7248–7256
Guo WQ, Yang SS, Xiang WS, Wang XJ, Ren NQ (2013) Minimization of excess sludge production by in-situ activated sludge treatment processes—a comprehensive review. Biotechnol Adv 31:1386–1396
Jiang J, Yang S, Chen M, Zhang Q (2009) Disintegration of sewage sludge with bifrequency ultrasonic treatment. Water Sci Technol. 60:1445–1453
Kanchinadham SBK, Kalyanaraman C, Kumarasamy T (2015) Optimization of organic load for co-digestion of tannery solid waste in semi-continuous mode of operation. Clean Technol Environ. 17:693–706
Li H, Li C, Liu W, Zou S (2012) Optimized alkaline pretreatment of sludge before anaerobic digestion. Bioresour Technol. 123:189–194
Lin Y, Wang D, Wang L (2010) Biological pretreatment enhances biogas production in the anaerobic digestion of pulp and paper sludge. Waste Manag Res. 28:800–810
Meyer T, Edwards EA (2014) Anaerobic digestion of pulp and paper mill wastewater and sludge. Water Res. 65:321–349
Montgomery DC (1991) Design and analysis of experiments, 3rd edn. Wiley, New York
Oz NA, Uzun AC (2015) Ultrasonic pretreatment for enhanced biogas production from olive mill wastewater. Ultrason Sonochem. 22:565–572
Priyadarshini R, Vaishnavi L, Murugan D, Sivarajan M, Sivasamy A, Saravanan P, Balasubramanian N, Lajapathi Rai C (2015) Kinetic studies on anaerobic co-digestion of ultrasonic disintegrated feed and biomass and its effect substantiated by microcalorimetry. Int J Environ Sci Technol. 12:3029–3038
Ramakrishna DM, Viraraghavan T (2005) Strategies for sludge minimization in activated sludge process—a review. Fresen Environ Bull. 14:1–12
Rasouli M, Ajabshirchi Y, Mousavi SM, Nosrati M, Yaghmaei S (2015) Process optimization and modeling of anaerobic digestion of cow manure for enhanced biogas yield in a mixed plug-flow reactor using response surface methodology. Biosci Biotech R Asia 12:2333–2344
Saxena U, Saxena S, Bundella K, Varshney M (2013) Activated sludge treatment process to increase bio gas production—a need of present energy crisis scenario. Int J Sci Res Rev. 2:147–166
Shehu MS, Manan ZA, Wan Alwi SR (2012) Optimization of thermo-alkaline disintegration of sewage sludge for enhanced biogas yield. Bioresour Technol. 114:69–74
Smith SR (2009) Organic contaminants in sewage sludge (biosolids) and their significance for agricultural recycling. Philos Trans R Soc A 367:4005–4041
Takdastan A, Azimi AA, Jaafarzadeh N (2010) Biological excess sludge reduction in municipal wastewater treatment by chlorine. Asian J Chem. 22:1665–1674
Uma Rani R, Adish Kumar S, Kaliappan S, Yeom I-T, Rajesh Banu J (2014) Enhancing the anaerobic digestion potential of dairy waste activated sludge by two step sono-alkalization pretreatment. Ultrason Sonochem. 21:1065–1074
Venkatesh Babu S, Ragupathy S, Rajasimman M (2016) Optimization of anaerobic conditions for the treatment of textile dye wastewater using mixed culture. Environ Sci Pollut R. 2:50–53
Wastewater management in cluster of Tanneries in Tamil Nadu, NEERI Report (1997)
Yang Q, Yi Y, Luo K, Jing X, Li X, Liu Y, Zeng G (2013) Improving disintegration and acidification of waste activated sludge by combined alkaline and microwave pretreatment. Process Saf Environ. 91:521–526
Yeneneh AM, Sen TK, Chong S, Ang HM, Kayaalp A (2013) Effect of combined microwave-ultrasonic pretreatment on anaerobic biodegradability of primary, excess activated and mixed sludge. Comput Water Energy Environ Eng. 2:7–11