Introduction
Anaerobic digestion (AD) is a method engineered to decompose
organic matter by a variety of anaerobic microorganisms under oxygen-free conditions. The end product of AD includes biogas
(60–70% methane) and an organic residue rich in nitrogen. This
technology has been successfully implemented in the treatment of
agricultural wastes, food wastes, and wastewater sludge due to its
capability of reducing chemical oxygen demand (COD) and
biological oxygen demand (BOD) from waste streams and
producing renewable energy [1]. Already established as a reliable
technology in Europe and Asia, AD is used to treat more than 10% of
organic waste in several European countries [2]. AD processes are
classified by critical operating parameters and reactor design such
as continuity (batch versus continuous), operating temperature
(psychrophilic, mesophilic and thermophilic), reactor design
(plug-flow, complete-mix, and covered lagoons), and solid content
(wet versus dry). Solid-state anaerobic digestion (SS-AD) is
characterized by the high solid content of the feedstocks to be
digested, which is typically greater than 15% [3]. Recent publications
use different terminologies for SS-AD such as dry fermentation
or dry digestion. The aforementioned terms will be referred to
as SS-AD in this article.
SS-AD has been claimed to be advantageous over liquid AD for a
number of reasons including smaller reactor volume, lower energy
requirements for heating, minimal material handling, and lower
total parasitic energy loss [4]. Biogas production from SS-AD is
comparable to the output of liquid AD [5]. Due to its low moisture
content, the digestate of SS-AD can be used as fertilizer or
pelletized fuel, which is much easier to handle than the effluent of
liquid AD. SS-AD technology currently provides approximately 54%
of the total installed AD capacity in Europe, and the percentage of
dry systems has been increasing since 2005 [6]. There are two fullscale
SS-AD facilities in operation in North America that process
MSW both near Toronto, Ontario in Canada [7]. There is no
commercial scale SS-AD facility currently operating in the United
States [7]. Only a few pilot scale SS-AD systems have been installed
in the United States, such as the APS digester system installed by
Onsite Power Systems Inc. (Davis, CA) in association with the
University of California, Davis [3]. The commercial application of
SS-AD is expected to increase in the US due to its economical and
environmental benefits over current methods for treating or
disposing MSW and other solid wastes such as incineration,
landfill, and composting [8].
Despite the many advantages of SS-AD technology and progress
in system designs, there are a number of aspects that need to be
improved for further commercialization of the technology. The
retention time of SS-AD has been documented to be up to three
times longer than liquid AD due to the slower mass transportation
in SS-AD than that of liquid AD. The improvement of production
efficiency and economics is necessary, especially in regions where
conventional techniques such as landfilling are still lower cost
options [3]. Further improvements in feedstock preprocessing,
digestate utilization, stability control, and reactor design are in
demand. The objective of this study is to provide a comprehensive
review of current SS-AD technology in respect to microbial
communities, process, and reactor design.
บทนำ
Anaerobic ย่อยอาหาร (AD) เป็นวิธีการออกแบบในการย่อยสลาย
สารอินทรีย์โดยความหลากหลายของเชื้อจุลินทรีย์ที่ไม่ใช้ออกซิเจนภายใต้สภาวะที่ปราศจากออกซิเจน ผลิตภัณฑ์ในตอนท้ายของโฆษณาจะมีการผลิตก๊าซชีวภาพ
(ก๊าซมีเทน 60-70%) และสารตกค้างอินทรีย์ที่อุดมไปด้วยไนโตรเจน นี้
เทคโนโลยีได้รับการดำเนินการประสบความสำเร็จในการรักษาของ
เสียจากการเกษตร, อาหารเสียและกากตะกอนน้ำเสียเนื่องจาก
ความสามารถในการลดความต้องการออกซิเจนทางเคมี (COD) และ
ความต้องการออกซิเจนทางชีวภาพ (BOD) จากกระแสของเสียและ
ผลิตพลังงานทดแทน [1] ที่จัดตั้งขึ้นแล้วเป็นที่เชื่อถือได้
เทคโนโลยีในยุโรปและเอเชีย, โฆษณาจะถูกใช้ในการรักษามากขึ้นกว่า 10% ของ
ขยะอินทรีย์ในหลายประเทศในยุโรป [2] กระบวนการโฆษณาจะ
จำแนกตามค่าพารามิเตอร์ที่สำคัญในการดำเนินงานและการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าว
เป็นความต่อเนื่อง (batch เมื่อเทียบกับอย่างต่อเนื่อง) อุณหภูมิในการทำงาน
(psychrophilic, mesophilic และอุณหภูมิ), การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์
(Plug-ไหลสมบูรณ์ผสมและทะเลสาบปกคลุม) และเนื้อหาที่เป็นของแข็ง
( เมื่อเทียบกับเปียกแห้ง) solid-state แอนแอโรบิค (SS-AD) จะ
โดดเด่นด้วยเนื้อหาที่เป็นของแข็งสูงของวัตถุดิบที่จะ
ย่อยซึ่งโดยทั่วไปจะมีมากขึ้นกว่า 15% [3] สิ่งพิมพ์ล่าสุด
ใช้คำศัพท์ที่แตกต่างกันสำหรับ SS-AD เช่นการหมักแห้ง
หรือการย่อยอาหารแห้ง ข้อตกลงดังกล่าวจะถูกเรียกว่า
เป็น SS-AD ในบทความนี้.
SS-AD ได้รับการอ้างว่าเป็นข้อได้เปรียบเหนือโฆษณาของเหลวสำหรับ
จำนวนของเหตุผลรวมทั้งปริมาณเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็กพลังงานที่ต่ำกว่า
ความต้องการเพื่อให้ความร้อน, งานจัดการวัสดุน้อยที่สุดและลดลง
ทั้งหมด การสูญเสียพลังงานกาฝาก [4] การผลิตก๊าซชีวภาพจาก SS-โฆษณาจะ
เปรียบได้กับการส่งออกของ AD ของเหลว [5] เนื่องจากความชื้นต่ำ
เนื้อหาย่อยสลายของ SS-AD สามารถนำมาใช้เป็นปุ๋ยหรือ
น้ำมันเชื้อเพลิงเม็ดซึ่งง่ายมากที่จะจัดการกว่าน้ำทิ้งของ
AD ของเหลว SS-AD เทคโนโลยีปัจจุบันให้ประมาณ 54%
ของกำลังการผลิตติดตั้งรวม AD ในยุโรปและร้อยละของ
ระบบแห้งได้เพิ่มขึ้นตั้งแต่ปี 2005 [6] มีสอง fullscale มี
สิ่งอำนวยความสะดวก SS-AD ในการดำเนินงานในอเมริกาเหนือว่ากระบวนการ
ขยะทั้งใกล้โตรอนโตในแคนาดา [7] ไม่มี
เชิงพาณิชย์สถาน SS-AD ปัจจุบันการดำเนินงานในประเทศ
สหรัฐอเมริกา [7] เพียงไม่กี่ระดับนำร่องระบบ SS-AD ได้รับการติดตั้ง
ในประเทศสหรัฐอเมริกาเช่นระบบบ่อหมัก APS ติดตั้งโดย
ภายใน Power Systems Inc. (เดวิส, CA) ร่วมกับ
มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเดวิส [3] การประยุกต์ใช้ในเชิงพาณิชย์ของ
เอสเอส-AD ที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นในสหรัฐเนื่องจากการประหยัดและ
เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าวิธีการในปัจจุบันสำหรับการรักษาหรือ
การกำจัดขยะและกากของเสียอื่น ๆ เช่นการเผา
การฝังกลบและการทำปุ๋ยหมัก [8].
แม้จะมีข้อดีของการ เทคโนโลยี SS-AD และความคืบหน้า
ในการออกแบบระบบที่มีจำนวนของด้านที่จะต้องมีการ
ปรับตัวดีขึ้นในเชิงพาณิชย์ต่อไปของเทคโนโลยี
เวลาการเก็บรักษาของ SS-AD ได้รับการรับรองที่จะถึงสาม
ครั้งนานกว่า AD ของเหลวเนื่องจากการขนส่งมวลชนช้าลง
ใน SS-AD กว่าที่โฆษณาของของเหลว การปรับปรุงการผลิต
ที่มีประสิทธิภาพและเศรษฐศาสตร์เป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่งในภูมิภาคที่
เทคนิคแบบดั้งเดิมเช่นการฝังกลบยังคงมีต้นทุนที่ต่ำกว่า
ตัวเลือก [3] การปรับปรุงเพิ่มเติมในการประมวลผลเบื้องต้นวัตถุดิบ
การใช้ย่อยสลาย, ระบบควบคุมเสถียรภาพและการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ที่อยู่ใน
ความต้องการ วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือเพื่อให้ครอบคลุม
การตรวจสอบของเทคโนโลยี SS-โฆษณาในปัจจุบันในแง่ของจุลินทรีย์
ชุมชนกระบวนการและการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์
การแปล กรุณารอสักครู่..
