Pilot-scale anaerobic co-digestion

Pilot-scale anaerobic co-digestion of municipal wastewater sludge with restaurant grease trap waste
Vahid Razaviarania, Ian D. Buchanana, , , Shahid Malikb, Hassan Katalambulab
Show more
doi:10.1016/j.jenvman.2013.03.021
Get rights and content
Highlights
•
A test and a control pilot-scale (1200 L) anaerobic digester were operated.
•
The maximum grease loading amounted to 23% of the 1.58 kg VS/(m3 d) loading.
•
This loading enhanced biogas production by 67% relative to the control digester.
•
VS removals at this loading increased 1.53 fold relative to the control digester.
•
Biogas production declined when the grease was increased to 30% of the VS loading.
Abstract
The maximum feasible loading rate of grease trap waste (GTW) to the municipal wastewater sludge (MWS) was investigated using two 1300 L pilot-scale (1200 L active volume) digesters under mesophilic conditions at a 20 day solids retention time. During the co-digestion, the test reactor received a mixture of GTW and MWS while the control reactor received only MWS. The test digester loading was increased incrementally to a maximum of 280% of the control digester COD loading. The highest feasible GTW loading was determined to be 23% and 58% in terms of its total 1.58 kg VS/(m3 d) and 3.99 kg COD/(m3 d) loadings, respectively. This test digester COD loading represented 240% of the control digester COD loading. At this loading, test digester biogas production was 67% greater than that of the control. During the test digester quasi steady state loading period when VS from GTW represented 19% of its total VS loading, the test digester COD and VS removal rates were 2.5 and 1.5 fold those of the control digester, respectively. The test digester biogas production declined markedly when the percentage of VS from GTW in its feed was increased to 30% of its total VS loading. Causes of the reduced biogas production were investigated and attributed to inhibition due to long chain fatty acid accumulation.

Keywords
Pilot-scale; Anaerobic co-digestion; Municipal wastewater sludge; Grease trap waste; Maximum organic loading rate
Nomenclature
CODremovedChemical oxygen demand removed (g/L)FAFree ammonia (mg/L)GTWGrease trap wasteIAIntermediate alkalinity (mg/L CaCO3)LCFAsLong chain fatty acidsMWSMunicipal wastewater sludgePAPartial alkalinity (mg/L CaCO3)TATotal alkalinity (mg/L CaCO3)TANTotal ammonium nitrogen (mg/L)TKNTotal Kjeldahl nitrogen (mg/L)VSremovedVolatile solids removed (g/L)
1. Introduction
The many advantages of anaerobic digestion make it an attractive alternative for organic waste management and treatment. The widespread application of anaerobic digestion by municipalities is in part due to its environmental and energy benefits (Chen et al., 2008; Li et al., 2011; Nuchdang and Phalakornkule, 2012). It is a reliable and mature technology to stabilize sewage sludge and many organic wastes effectively and economically (Iacovidou et al., 2012). However, anaerobic treatment of organic wastes is not widely used by industry because many of the wastes do not have the proper nutrient balance to ensure stable operation or the wastes are not produced in quantities that could sustain continuous anaerobic digester operation. Conversely, digested sludge at municipal wastewater treatment facilities possesses an excess of nutrients and many of these plants do not fully utilize the on-site anaerobic digestion capacity (Schwarzenbeck et al., 2008). Therefore, there is great interest in co-digesting industrial, commercial and agricultural organic wastes with municipal wastewater sludge. The bioenergy production potential of organic waste anaerobic co-digestion as well as the related research trends and requirements are reviewed in Appels et al. (2011). Additional advantages of co-digestion as a biomass valorization technology are reported by De Meester et al. (2012).

Fats, oils and grease (FOG) wasted from restaurants, commercial kitchens, and food service providers has become a major stream of organic waste in urban areas. Disposal of this waste to landfills is no longer permitted in many jurisdictions and of the alternative disposal methods, anaerobic digestion is an attractive option because greasy wastes have high energy content and methane production potential (Davidsson et al., 2008). Although individual digestion of greasy waste is not viable because of long-chain fatty acid inhibition (Luostarinen et al., 2009) its co-digestion with municipal wastewater sludge has been demonstrated in a number of bench-scale studies and has been implemented at several full-scale facilities. Nevertheless, pilot-scale studies are required to assess several operational parameters.

In this study, pilot-scale anaerobic co-digestion of municipal wastewater sludge (MWS) and grease trap waste (GTW) was investigated to determine the maximum safe GTW loading rate. The effect of GTW addition on volatile solids and total chemical oxygen demand (COD) reduction rates and on biogas production were also determined.

2. Materials and methods
2.1. Substrates
Municipal wastewater sludge consisting of a 3:1 (v/v) mixture of primary treatment scum and sludge (PS) and thickened waste activated sludge (TWAS) was obtained daily from the Gold Bar Wastewater Treatment plant (WWTP) in Edmonton, Alberta. GTW was obtained from a local waste collection company in Edmonton, Alberta. Effluent from full scale mesophilic anaerobic digesters at the Gold Bar WWTP was used as the inoculum's (seed) during digester start-up.

The characteristics of the MWS and GTW varied somewhat during the investigation and are shown in Table 1, which also indicates the nominal COD loadings to the test digester relative to the control digester loadings. The characteristics of the GTW varied primarily because of differing water contents from one batch to another. The COD and VS content of GTW ranged from approximately 737–1510 kg/m3 and 127.6–256.9 kg/m3, respectively. The MWS had COD and VS values between 31.2 to 34.3 kg/m3 and 18.8 to 24.3 kg/m3, respectively.

Table 1.
Characteristics of municipal wastewater sludge (MWS) and grease trap waste (GTW).
Nominal COD loading (%) MWS
GTW
COD (kg/m3) TS (kg/m3) VS (kg/m3) COD (kg/m3) TS (kg/m3) VS (kg/m3)
100 34.1 ± 4.5a 26.5 ± 1.4 20.5 ± 1.3 N/Ab N/A N/A
120 32.6 ± 5.7 26.3 ± 4.0 19.0 ± 2.4 1510.0 ± 55.8 258.4 ± 4.6 256.9 ± 4.3
170 31.2 ± 3.7 30.7 ± 3.8 22.3 ± 1.8 737.0 ± 196 129.0 ± 7.1 127.6 ± 7.2
190 32.5 ± 1.9 31.5 ± 3.3 18.8 ± 2.5 860.0 ± 21.6 155.4 ± 8.7 154.7 ± 8.4
240 33.1 ± 5.8 33.8 ± 4.6 24.3 ± 2.5 1026.0 ± 65.2 179.7 ± 5.5 178.4 ± 6.7
280 34.3 ± 6.2 32.0 ± 3.5 22.3 ± 1.1 1150.0 ± 24.2 178.4 ± 4.0 176.3 ± 4.6
a
Standard deviation.

b
Not applicable.

Table options
2.2. Pilot digesters
Two identical 1300 L (1200 L active volume) complete mix digesters housed in a trailer were received from the King County Wastewater Treatment Division in Washington USA, and modified as required to conduct anaerobic co-digestion testing at the Gold Bar WWTP in Edmonton. Each digester was approximately 91 cm in diameter and 214 cm tall, with a sloped bottom. The digesters were operated in the mesophilic temperature range (36 ± 1 °C), with a solids retention time (SRT) of 20 days. Start-up involved placing 1200 L of full-scale digester effluent sludge in each digester and purging the headspace with nitrogen gas. Each day, 60 L of digested sludge were withdrawn and replaced with an equal volume of MWS (or a mixture of MWS and GTW) to provide a 20 day SRT.

Digester internal temperature was monitored by Type J thermocouples whose output to a programmable logic controller allowed the temperature to be controlled by an external thermal jacket. A top-mounted three bladed digester mixer was operated at a nominal shaft speed of 100 rpm in each digester. Biogas flow rate from each digester was measured by a mass flow meter (Kurz Instruments Model 502FT-6A, Monterey, CA). Each flow meter was provided with a transmitter wired to a digital panel meter (Precision Digital Model # PD690, Natick, MA) which produced an analog output wired to the data collection system. A data collection system logged the digesters' biogas flow rates as well as their internal temperatures and active volumes every 5 min.

2.3. Digester feed and organic loading rate protocols
The loading to the test digester was based on the control digester loading and expressed as a percentage of the control digester COD loading. The study was divided into three stages in terms of the COD loading of the test digester: baseline performance without a co-digestate; quasi steady state co-digestion; and ultimate co-digestate loading determination. The digesters initially received the same amount and type of feed (MWS only) in order to establish the baseline performance of each reactor. This operating mode was continued for a 30-day period. When the equivalence of the digesters' performance was established, the COD loading of the test digester was increased with the addition of a known volume of GTW in addition to the MWS to achieve the desired COD loading. Digester loading rates and their durations of application are shown in Table 2. Because, the MWS was collected daily from the WWTP, the operational changes and variations in plant flow rates and influent quality resulted in variations in MWS feed characteristics throughout the study.

Table 2.
Organic loading rate (OLR) at various increments.
Nominal COD loading (%) Duration of loadings OLR (kg COD/m3 d)
OLR (kg VS/m3 d)
Control Test Control Test
100 1–30 (30 days) 1.71 ± 0.2 1.71 ± 0.2 1.03 ± 0.1 1.03 ± 0.1
120 31–55 (25 days) 1.63 ± 0.2 2.00 ± 0.2 0.95 ± 0.4 1.01 ± 0.4
170 56–80 (25 days) 1.56 ± 0.2 2.62 ± 0.2 1.12 ± 0.1 1.26 ± 0.1
190 81–110 (30 days) 1.62 ± 0.1 3.01 ± 0.2 0.94 ± 0.1 1.16 ± 0.1
240 111–135 (25 days) 1.66 ± 0.3 3.99 ± 0.4 1.22 ± 0.1 1.58 ± 0.1
280 136–155 (20 days) 1.72 ± 0.3 4.87 ± 0.3 1.12 ± 0.2 1.60 ± 0.2
Table options
The COD loading to the test digester was increa

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

นักบินขนาดแบบไม่ใช้ออกซิเจนร่วมการย่อยกากตะกอนน้ำเสียเทศบาลกับขยะถังดักไขมันร้านอาหาร
Vahid Razaviarania เอียน D. Buchanana,, Shahid Malikb ฮัสซัน Katalambulab
แสดงเพิ่มเติม
ดอย: 10.1016 / j.jenvman.2013.03.021
รับสิทธิและเนื้อหาที่
ไฮไลต์
•
การทดสอบและการควบคุมนักบินระดับ (1200 ลิตร) บ่อหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนเข้ารับการผ่าตัด.
•
โหลดไขมันสูงสุดเป็นจำนวนเงิน 23% ของ 1.58 กิโลกรัม VS / (m3 ง) โหลด.
•
โหลดนี้ผลิตก๊าซชีวภาพที่เพิ่มขึ้น 67% เมื่อเทียบกับ การควบคุมการหมัก.
•
VS ลบในแบบนี้เพิ่มขึ้น 1.53 เท่าเมื่อเทียบการหมักการควบคุม.
•
การผลิตก๊าซชีวภาพลดลงเมื่อไขมันเพิ่มขึ้นถึง 30% ของการโหลด VS.
บทคัดย่อ
สูงสุดอัตราการโหลดเป็นไปได้ของเสียถังดักไขมัน (GTW) เพื่อ เทศบาลกากตะกอนน้ำเสีย (MWS) ถูกตรวจสอบโดยใช้สอง 1300 L นักบินระดับ (1200 ลิตรปริมาณการใช้งาน) การย่อยภายใต้เงื่อนไขที่อุณหภูมิปานกลางในช่วงเวลาที่เก็บของแข็ง 20 วัน ในระหว่างร่วมการย่อยอาหาร, เครื่องปฏิกรณ์ที่ได้รับการทดสอบส่วนผสมของ GTW และ MWS ในขณะที่ระบบควบคุมที่ไม่ได้รับเพียง MWS การทดสอบย่อยโหลดเพิ่มขึ้นเพิ่มขึ้นสูงสุดถึง 280% ของการควบคุมการหมักซีโอดีในการโหลด โหลด GTW เป็นไปได้มากที่สุดคือมุ่งมั่นที่จะเป็น 23% และ 58% ในแง่ของการรวม 1.58 กก. VS / (m3 ง) และ 3.99 กก. ซีโอดี / (m3 ง) แรงตามลำดับ การทดสอบย่อยโหลด COD นี้เป็นตัวแทนของ 240% ของการควบคุมหมักซีโอดีในการโหลด ในแบบนี้ทดสอบหมักผลิตก๊าซชีวภาพเป็น 67% มากกว่าที่ควบคุม ในระหว่างการทดสอบย่อยเสมือนระยะเวลาในการโหลดความมั่นคงของรัฐเมื่อ VS จาก GTW เป็นตัวแทนของ 19% ของทั้งหมด VS โหลดทดสอบหมักซีโอดีและ VS อัตราการกำจัดเป็น 2.5 และ 1.5 พับผู้หมักควบคุมตามลำดับ ผลิตก๊าซชีวภาพการทดสอบย่อยลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อร้อยละของ VS จาก GTW ในอาหารที่เพิ่มขึ้นถึง 30% ของทั้งหมด VS โหลด สาเหตุของการผลิตก๊าซชีวภาพลดลงได้รับการตรวจสอบและประกอบกับการยับยั้งเนื่องจากห่วงโซ่ยาวสะสมกรดไขมัน. คำสำคัญนักบินขนาด; Anaerobic ร่วมการย่อยอาหาร; กากตะกอนน้ำเสียเทศบาล; จาระบีดักกาก; สูงสุดอัตราการบรรทุกสารอินทรีย์ศัพท์CODremovedChemical ความต้องการออกซิเจนลบออก (กรัม / ลิตร) แอมโมเนีย FAFree (มก. / ลิตร) กับดัก GTWGrease ด่าง wasteIAIntermediate (มิลลิกรัม / ลิตร CaCO3) ห่วงโซ่ LCFAsLong ไขมัน acidsMWSMunicipal น้ำเสีย sludgePAPartial ด่าง (มิลลิกรัม / ลิตร CaCO3) ด่าง TATotal (มิลลิกรัม / ลิตร CaCO3) แอมโมเนียมไนโตรเจน TANTotal (มก. / ลิตร) ไนโตรเจน TKNTotal Kjeldahl (มก. / ลิตร) ของแข็ง VSremovedVolatile ลบออก (กรัม / ลิตร) 1 บทนำข้อดีของการย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจนทำให้มันเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการจัดการขยะอินทรีย์และการรักษา การประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในการหมักโดยเทศบาลอยู่ในส่วนหนึ่งเนื่องจากผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและพลังงาน (Chen et al, 2008;.. Li et al, 2011; Nuchdang และ Phalakornkule, 2012) มันเป็นเทคโนโลยีที่เชื่อถือได้และเป็นผู้ใหญ่เพื่อรักษาเสถียรภาพของกากตะกอนน้ำเสียและของเสียอินทรีย์จำนวนมากได้อย่างมีประสิทธิภาพและประหยัด (Iacovidou et al., 2012) อย่างไรก็ตามการรักษาแบบไม่ใช้ออกซิเจนของเสียอินทรีย์ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเพราะหลายของเสียไม่ได้มีความสมดุลของสารอาหารที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานมีเสถียรภาพหรือของเสียที่ไม่ได้ผลิตในปริมาณที่สามารถรักษาดำเนินการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง ตรงกันข้ามตะกอนย่อยที่สิ่งอำนวยความสะดวกบำบัดน้ำเสียชุมชนมีส่วนเกินของสารอาหารและหลายของพืชเหล่านี้ไม่ได้ใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่ในสถานที่ความจุถังหมักไร้อากาศ (Schwarzenbeck et al., 2008) ดังนั้นจึงมีความสนใจในการร่วมย่อยอุตสาหกรรมขยะอินทรีย์เชิงพาณิชย์และการเกษตรกับกากตะกอนน้ำเสียชุมชน การผลิตพลังงานชีวภาพที่มีศักยภาพของการย่อยอาหารร่วมขยะอินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนเช่นเดียวกับแนวโน้มงานวิจัยที่เกี่ยวข้องและความต้องการได้รับการทบทวนใน Appels และคณะ (2011) ข้อดีเพิ่มเติมร่วมการย่อยอาหารเป็นเทคโนโลยี valorization ชีวมวลจะมีการรายงานโดย De Meester และคณะ (2012). ไขมัน, น้ำมันและไขมัน (หมอก) ที่สูญเสียไปจากร้านอาหาร, ห้องครัวเชิงพาณิชย์และผู้ให้บริการอาหารได้กลายเป็นกระแสหลักของขยะอินทรีย์ในพื้นที่เขตเมือง การกำจัดของเสียนี้ไปฝังกลบจะไม่ได้รับอนุญาตในหลายเขตอำนาจศาลและวิธีการกำจัดทางเลือก, การย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจเพราะเสียเลี่ยนมีเนื้อหาที่พลังงานสูงและมีศักยภาพในการผลิตก๊าซมีเทน (Davidsson et al., 2008) แม้ว่าการย่อยอาหารของแต่ละบุคคลของเสียที่มันเยิ้มไม่ได้ทำงานเพราะโซ่ยาวยับยั้งกรดไขมัน (Luostarinen et al., 2009) การย่อยอาหารร่วมกับกากตะกอนน้ำเสียของเทศบาลได้รับการแสดงให้เห็นในการศึกษาจำนวนม้านั่งใหญ่และได้รับการดำเนินการในหลาย ๆ สิ่งอำนวยความสะดวกเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตามการศึกษานำร่องในระดับที่จำเป็นในการประเมินการดำเนินงานหลายพารามิเตอร์. ในการศึกษานี้ไม่ใช้ออกซิเจนนักบินระดับร่วมการย่อยกากตะกอนน้ำเสียชุมชน (MWS) และของเสียถังดักไขมัน (GTW) ถูกตรวจสอบเพื่อตรวจสอบอัตราการโหลด GTW ปลอดภัยสูงสุด ผลของการเติม GTW ของแข็งระเหยและสารเคมีรวมความต้องการออกซิเจน (COD) อัตราการลดลงและในการผลิตก๊าซชีวภาพยังได้รับการพิจารณา. 2 วัสดุและวิธีการ2.1 พื้นผิวตะกอนน้ำเสียเทศบาลประกอบด้วย 3: 1 (v / v) ส่วนผสมของฝารักษาหลักและกากตะกอน (PS) และของเสียหนาตะกอน (TWAS) ได้ทุกวันตั้งแต่ทองคำแท่งระบบบำบัดน้ำเสีย (WWTP) ในเอดมันตัน, อัลเบอร์ต้า . GTW ที่ได้รับจาก บริษัท เก็บขยะท้องถิ่นในเอดมันตัน, อัลเบอร์ต้า น้ำทิ้งจากการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน mesophilic เต็มรูปแบบที่บาร์ทอง WWTP ถูกใช้เป็นหัวเชื้อของ (เมล็ด) ในระหว่างการหมักเริ่มต้นขึ้น. ลักษณะของ MWS และ GTW แตกต่างกันบ้างในระหว่างการสืบสวนและมีการแสดงในตารางที่ 1 ซึ่งยังระบุชื่อ แรง COD การทดสอบย่อยเมื่อเทียบกับแรงหมักควบคุม ลักษณะของ GTW แตกต่างกันเนื่องจากการที่แตกต่างกันเนื้อหาน้ำจากชุดหนึ่งไปยังอีก ซีโอดีและเนื้อหาของ VS GTW ตั้งแต่ประมาณ 737-1510 kg / m3 และ 127.6-256.9 kg / m3 ตามลำดับ MWS มีค่าซีโอดีและ VS ระหว่าง 31.2-34.3 kg / m3 และ 18.8-24.3 kg / m3 ตามลำดับ. ตารางที่ 1. ลักษณะของกากตะกอนน้ำเสียชุมชน (MWS) และของเสียถังดักไขมัน (GTW). ซีโอดีที่กำหนดโหลด (%) MWS GTW COD (kg / m3) TS (kg / m3) VS (kg / m3) COD (kg / m3) TS (kg / m3) VS (kg / m3) 100 34.1 ± 4.5A 26.5 ± 1.4 20.5 ± 1.3 N / Ab N / / 120 32.6 ± 5.7 26.3 ± 4.0 19.0 ± 2.4 ± 1,510.0 55.8 258.4 256.9 ± 4.6 ± 4.3 170 31.2 ± 3.7 30.7 ± 3.8 22.3 ± 1.8 737.0 ± 196 129.0 127.6 ± 7.1 ± 7.2 190 32.5 ± 1.9 31.5 ± 3.3 18.8 ± 2.5 860.0 ± 21.6 155.4 154.7 ± 8.7 ± 8.4 240 33.1 ± 5.8 33.8 ± 4.6 24.3 ± 2.5 ± 1,026.0 65.2 179.7 178.4 ± 5.5 ± 6.7 280 34.3 ± 6.2 32.0 ± 3.5 22.3 ± 1.1 ± 1,150.0 24.2 178.4 176.3 ± 4.0 ± 4.6 ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน. b ไม่สามารถใช้งาน. เลือกตารางที่2.2 นักบินย่อยสองเหมือนกัน 1,300 ลิตร (1200 ลิตรปริมาณการใช้งาน) หมักผสมที่สมบูรณ์อยู่ในรถพ่วงที่ได้รับจากคิงเคาน์ตี้กองการบำบัดน้ำเสียในกรุงวอชิงตันสหรัฐอเมริกาและแก้ไขตามที่จำเป็นเพื่อดำเนินการทดสอบการย่อยอาหารร่วมแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่บาร์ทอง WWTP ในเอดมันตัน . หมักแต่ละที่ประมาณ 91 ซม. และมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 214 เซนติเมตรสูงกับด้านล่างลาด ย่อยเข้ารับการผ่าตัดในช่วงอุณหภูมิอุณหภูมิปานกลาง (36 ± 1 ° C) มีเวลาเก็บของแข็ง (SRT) 20 วัน เริ่มต้นขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการวาง 1,200 ลิตรหมักเต็มรูปแบบกากตะกอนน้ำทิ้งในแต่ละบ่อหมักและกวาดล้าง Headspace ด้วยก๊าซไนโตรเจน ในแต่ละวัน 60 ลิตรกากตะกอนย่อยถูกถอนออกไปและแทนที่ด้วยปริมาณที่เท่ากันของ MWS (หรือส่วนผสมของ MWS และ GTW) เพื่อให้รฟท 20 วัน. บ่อหมักอุณหภูมิภายในได้รับการตรวจสอบโดยประเภทเทอร์โมเจที่มีการส่งออกไปยังตัวควบคุมตรรกะโปรแกรม อนุญาตให้อุณหภูมิจะถูกควบคุมโดยแจ็คเก็ตความร้อนภายนอก ด้านบนติดสามมีดผสมหมักเป็นผู้ดำเนินการความเร็วเพลาเล็กน้อยที่ 100 รอบต่อนาทีในแต่ละบ่อหมัก อัตราการไหลของก๊าซชีวภาพจากบ่อหมักแต่ละโดยวัดจากการไหลของมวลเมตร (Kurz เครื่องมือรุ่น 502FT-6A, Monterey CA) วัดการไหลของแต่ละคนให้มาพร้อมกับเครื่องส่งสัญญาณสายไปยังแผงเมตรดิจิตอล (Precision รุ่นดิจิตอลรุ่น PD690, เนติ, MA) ซึ่งผลิตออกอนาล็อกสายไปยังระบบการจัดเก็บข้อมูล ระบบการจัดเก็บข้อมูลเข้าสู่ระบบหมักก๊าซชีวภาพ 'ไหลอัตราเช่นเดียวกับอุณหภูมิภายในของพวกเขาและปริมาณการใช้งานทุกๆ 5 นาที. 2.3 ฟีดบ่อหมักและโปรโตคอลอัตราภาระอินทรีย์โหลดหมักทดสอบอยู่บนพื้นฐานของการควบคุมการหมักโหลดและแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของการควบคุมการหมักซีโอดีในการโหลด การศึกษาแบ่งออกเป็นสามขั้นตอนในแง่ของการโหลดซีโอดีของการทดสอบย่อย: ประสิทธิภาพการทำงานพื้นฐานโดยไม่ต้องร่วมย่อยสลาย; ความมั่นคงของรัฐเสมือนร่วมการย่อยอาหาร; และที่ดีที่สุดร่วมย่อยสลายความมุ่งมั่นในการโหลด หมักในตอนแรกที่ได้รับปริมาณที่เท่ากันและประเภทของอาหาร (MWS เท่านั้น) เพื่อสร้างประสิทธิภาพการทำงานพื้นฐานของแต่ละเครื่องปฏิกรณ์ โหมดนี้การดำเนินงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลา 30 วัน เมื่อเทียบประสิทธิภาพการย่อย 'ก่อตั้งขึ้นการโหลดซีโอดีของการทดสอบย่อยที่เพิ่มขึ้นด้วยการเพิ่มปริมาณเป็นที่รู้จักกันของ GTW นอกเหนือไปจาก MWS เพื่อให้บรรลุการโหลดซีโอดีที่ต้องการ อัตราการป้อนบ่อหมักและระยะเวลาของการประยุกต์ใช้ของพวกเขาจะแสดงในตารางที่ 2 เพราะ MWS ถูกเก็บรวบรวมบริการทุกวันตั้งแต่ WWTP จะมีการเปลี่ยนแปลงการดำเนินงานและการเปลี่ยนแปลงในอัตราการไหลของพืชที่มีคุณภาพและมีอิทธิพลส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะการฟีด MWS ตลอดการศึกษา. ตารางที่ 2 . อัตราการโหลดอินทรีย์ (OLR) ที่เพิ่มขึ้นทีละต่างๆ. กำหนดโหลด COD (%) ระยะเวลาของแรงอินทรีย์ (กก COD / m3 ง) อินทรีย์ (กก VS / m3 ง) การควบคุมการทดสอบการควบคุมการทดสอบ100 1-30 (30 วัน) 1.71 ± 0.2 1.71 0.2 1.03 ±± 0.1 1.03 ± 0.1 120 31-55 (25 วัน) 1.63 ± 0.2 ± 2.00 0.2 0.95 1.01 ± 0.4 ± 0.4 170 56-80 (25 วัน) 1.56 ± 0.2 ± 2.62 0.2 1.12 1.26 ± 0.1 ± 0.1 190 81-110 (30 วัน) 1.62 ± 0.1 ± 3.01 0.2 0.94 1.16 ± 0.1 ± 0.1 240 111-135 (25 วัน) 1.66 ± 0.3 ± 3.99 0.4 1.22 1.58 ± 0.1 ± 0.1 280 136-155 (20 วัน) 1.72 ± 0.3 4.87 0.3 1.12 ±± 0.2 1.60 ± 0.2 ตารางที่ตัวเลือกโหลดซีโอดีได้หมักทดสอบเป็น Increa

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นำร่องระบบการย่อยอาหาร Co ตะกอนน้ำเสียด้วยร้านอาหารบ่อดักไขมันของเสีย
Vahid razaviarania เอียน . buchanana , , , Shahid malikb , ฮัสซัน katalambulab

ดอย : แสดงเพิ่มเติม 10.1016 / j.jenvman . 2013.03.021
ได้รับสิทธิและเนื้อหา
-

เน้นการทดสอบและการควบคุมระดับนำร่อง ( 1 , 200 ลิตร ) ถังหมักคือ ดำเนินการ .
-
โหลดไขมันสูงสุด 23% ของจำนวน 158 กก. VS / ( M3 D ) โหลด
-
นี่โหลดเพิ่มการผลิตก๊าซชีวภาพ โดย 67% เมื่อเทียบกับโดยการควบคุม .
-
vs ลบที่โหลดนี้เพิ่มขึ้น 1.53 เท่า เทียบกับ โดยควบคุม
-
การผลิตก๊าซชีวภาพลดลงเมื่อไขมันเพิ่มขึ้นเป็น 30% ของ VS
โหลด นามธรรม
สูงสุดที่เป็นไปได้อัตราการโหลดของบ่อดักไขมันของเสียกากชาเขียว ) กากตะกอนน้ำเสียชุมชน ( mws ) ทำการศึกษาโดยใช้สอง 1300 ลิตรนำร่อง ( 1200 ล. ข้าวหลาม ) มีมูล ภายใต้เงื่อนไขที่ 20 วันของแข็งในเวลา ช่วง Co การย่อยอาหาร , การทดสอบเครื่องปฏิกรณ์ได้รับส่วนผสมของกากชาเขียว mws ในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์และควบคุมรับ mws .ทดสอบโดยโหลดแบบเพิ่มหน่วยเพิ่มขึ้นสูงสุดถึง 280 บาท โดยควบคุมภาระบรรทุกซีโอดี . กากชาเขียวโหลดเป็นไปได้สูงสุดคือมุ่งมั่นที่จะเป็น 23% และ 58% ในแง่ของการรวม 1.58 กก. VS / ( M3 D ) และ 3.99 กิโลกรัมซีโอดี / ( M3 D ) กระทำตามลำดับ การทดสอบนี้แสดงโดยภาระบรรทุกซีโอดี 240 % โดยควบคุมภาระบรรทุกซีโอดี . ในการโหลดนี้ทดสอบโดยการผลิตก๊าซชีวภาพคือ 67 เปอร์เซ็นต์ มากกว่าของการควบคุม ในระหว่างการทดสอบความคงตัว โดยช่วงเวลาที่ VS จากกากชาเขียวโหลดแสดง 19 % ของทั้งหมด VS โหลดทดสอบและอัตราการกำจัดซีโอดีโดย VS คือ 2.5 และ 1.5 เท่าของคน โดยควบคุมตามลำดับทดสอบโดยการผลิตก๊าซชีวภาพลดลงอย่างเด่นชัดเมื่อเปอร์เซ็นต์ของ VS จากกากชาเขียวในฟีดของมันเพิ่มขึ้นเป็น 30% ของทั้งหมด กับ การโหลด สาเหตุของการลดการผลิตก๊าซชีวภาพทำการบันทึกยับยั้งเนื่องจากการสะสมกรดไขมันโซ่ยาว


นำร่องคำหลัก ; การหมัก Co ; กากตะกอนน้ำเสียในบ่อดักไขมันของเสีย ; ;สารอินทรีย์สูงสุดเท่ากัน

codremovedchemical nomenclature โหลดความต้องการออกซิเจนออก ( กรัม / ลิตร ) fafree แอมโมเนีย ( mg / L ) gtwgrease กับดัก wasteiaintermediate ด่าง ( mg / L CaCO3 ) lcfaslong โซ่ไขมัน acidsmwsmunicipal น้ำเสีย sludgepapartial ด่าง ( มิลลิกรัมต่อลิตรความเป็นด่าง ( CaCO3 ) tatotal มิลลิกรัมแคลเซียมคาร์บอเนต ) tantotal แอมโมเนียมไนโตรเจน ( mg / L ) tkntotal 0 ไนโตรเจน ( mg / L ) vsremovedvolatile ของแข็งลบออก ( g / l )
1บทนำ
ข้อดีของการหมักทำให้มันเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ สำหรับการจัดการขยะอินทรีย์และการรักษา อย่างกว้างขวางการประยุกต์ใช้การหมักแบบไร้อากาศ โดยเทศบาลอยู่ในส่วนหนึ่งเนื่องจากประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและพลังงาน ( Chen et al . , 2008 ; Li et al . , 2011 ; nuchdang และ phalakornkule , 2012 )มันเป็นที่เชื่อถือได้และเทคโนโลยีผู้ใหญ่ นำกากตะกอนและของเสียอินทรีย์มากมีประสิทธิภาพและประหยัด ( iacovidou et al . , 2012 ) อย่างไรก็ตามระบบบำบัดของเสียอินทรีย์ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายโดยอุตสาหกรรมหลายแห่ง เพราะของเสียไม่มีเหมาะสมสารอาหารสมดุลเพื่อให้แน่ใจว่า งานที่มั่นคง หรือ ของเสียไม่ผลิตในปริมาณที่สามารถรักษาแบบต่อเนื่อง โดยการ ในทางกลับกันย่อยสลายกากตะกอนที่เครื่องบำบัดน้ำเสียเทศบาลครอบครองเกินสารอาหารและหลายของพืชเหล่านี้ไม่เต็มความจุใช้ในการหมัก ( schwarzenbeck et al . , 2008 ) จึงมีความสนใจใน บริษัท ย่อยอาหารอุตสาหกรรม พาณิชย์และของเสียอินทรีย์เกษตรกับกากตะกอนน้ำเสียชุมชน .พลังงานที่ศักยภาพในการผลิตของระบบย่อยสลายของเสียอินทรีย์ จำกัด ตลอดจนงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง และแนวโน้มความต้องการจะตรวจสอบในการ et al . ( 2011 ) ประโยชน์เพิ่มเติมของการย่อยอาหาร Co เป็นชีวมวล valorization เทคโนโลยีจะมีการรายงานโดย เดอ มีสเตอร์ et al . ( 2012 ) .

ไขมัน , น้ำมันและไขมัน ( หมอก ) เสียจากร้านอาหาร , ห้องครัวเชิงพาณิชย์และผู้ให้บริการอาหารได้กลายเป็นกระแสหลักของขยะอินทรีย์ในพื้นที่เขตเมือง การกำจัดของเสียนี้เพื่อฝังกลบไม่อนุญาตในเขตอำนาจศาลหลายและวิธีการกำจัดทางเลือก เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ เพราะการหมักกากมันมีเนื้อหาพลังงานสูง และศักยภาพในการผลิตก๊าซมีเทน ( Camilla et al . , 2008 )แต่การย่อยได้ของแต่ละเปลืองเลี่ยนไม่วางอนาคต เพราะกรดไขมันโซ่ยาว เป็น ยับยั้ง luostarinen et al . , 2009 ) การย่อยอาหาร Co กับตะกอนน้ำเสียได้แสดงในหลายชั่ง ม้านั่ง ศึกษา และได้มีการจัดทำหลายรูปแบบเครื่อง . อย่างไรก็ตาม นำร่องศึกษาจะต้องประเมินพารามิเตอร์ปฏิบัติการหลาย

ในการศึกษานี้ ได้นำร่องระบบการย่อยอาหาร Co ของเทศบาลกากตะกอนน้ำเสีย ( mws ) และบ่อดักไขมันของเสียกากชาเขียว ) ผลการศึกษาพบว่าปลอดภัยสูงสุด กากชาเขียวโหลด อัตรา ผลของกากชาเขียวในของแข็งระเหยและสารเคมีเพิ่มความต้องการออกซิเจนทั้งหมด ( COD ) และลดอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพยังมุ่งมั่น

2 วัสดุและวิธีการ
2.1 . พื้นผิว
กากตะกอนน้ำเสียชุมชนประกอบด้วย 3 : 1 ( v / v ) ส่วนผสมของขยะและกากตะกอนการรักษาหลัก ( PS ) และหนากากตะกอนเร่ง ( โครงการ ) ได้ทุกวัน จากน้ำเสียโรงงานชุบทองแท่ง ( wwtp ) ใน Edmonton , Alberta . กากชาเขียวได้รับจาก บริษัท ท้องถิ่นเก็บขยะมูลฝอยใน Edmonton , Alberta .น้ำทิ้งจากถังขนาดเต็มมีมูลที่ทองบาร์ wwtp ถูกใช้เป็นเชื้อเริ่มต้น ( เมล็ด ) โดยในช่วงเริ่มต้น

ลักษณะของ mws กากชาเขียวและแตกต่างกันบ้างระหว่างการสอบสวน และจะแสดงในตารางที่ 1 ซึ่งยังบ่งชี้ว่า ปลาน้อยกระทำเพื่อทดสอบ โดยสัมพันธ์กับการควบคุมโดยครอบคลุม .ลักษณะของกากชาเขียวหลากหลายแตกต่างของน้ำเป็นหลัก เพราะเนื้อหาจากรุ่นหนึ่งไปยังอีก และซีโอดีและปริมาณกากชาเขียวมีค่าประมาณ 737 - 1510 kg / m3 และ 127.6 – 256.9 kg / m3 ตามลำดับ การ mws มีซีโอดีและค่าระหว่าง 34.3 VS 31.2 kg / m3 และ ผู้สำ kg / m3 ตามลำดับ


โต๊ะ 1คุณลักษณะของกากตะกอนน้ำเสียชุมชน ( mws ) และบ่อดักไขมันของเสียกากชาเขียว ) .
ค่าภาระบรรทุกซีโอดี ( % ) mws

ปลากากชาเขียว ( kg / m3 ) TS ( kg / m3 ) VS ( kg / m3 ) ซีโอดี ( kg / m3 ) TS ( kg / m3 ) VS ( kg / m3 )
100 ± 34.1 4.5a 26.5 ± 20.5 ± 1.3 1.4 N / AB / / / /
120 เกษตร± 5.7 จำกัด± 4.0 เกิน± 2.4 1510.0 ± 55.8 258.4 ± 4.6 256.9 ± 4.3
170 31.2 ± 3.7 หรือ± 3.8 จาก± 1.8 737.0 ± 196 129.0 ± 7.1 127.6 ± 7.2
190 32.5 ± 1.9 31 .5 ± 3.3 18.8 ± 2.5 860.0 ± 21.6 155.4 ± 8.7 154.7 ± 8.4
240 33.1 ± 5.8 33.8 ± 4.6 24.3 ± 2.5 1026.0 ± 65.2 179.7 ± 5.5 178.4 ± 6.7
280 34.3 ± 6.2 32.0 ± 3.5 จาก± 1.1 1150.0 ± 24.2 178.4 ± 4.0 176.3 ± 4.6
A

b ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน
ไม่ใช้ได้


ตัวเลือกตาราง 2.2 . มูล
นักบินสองเหมือนกัน 1300 L ( 1200 ล. ข้าวหลาม ) มูลผสมสมบูรณ์ตั้งอยู่ในรถพ่วงที่ได้รับจากระบบบำบัดน้ำเสียในคิงเคาน์ตี้วอชิงตันสหรัฐอเมริกากอง และแก้ไขตามที่ต้องการเพื่อทำการทดสอบระบบการย่อยอาหารที่แถบทอง จำกัด wwtp ใน Edmonton . โดยแต่ละประมาณ 91 ซม. ในเส้นผ่าศูนย์กลางและ 214 ซม. สูง กับ ลาดล่างมูลที่ดำเนินการในช่วงอุณหภูมิเมโซฟิลิก ( 36 ± 1 ° C ) ที่มีเวลากักของแข็ง ( SRT ) 20 วัน เริ่มด้วยการวาง 1200 ลิตร เต็มที่ โดยน้ำทิ้งตะกอน โดยในแต่ละ และการกวาดล้างเฮดสเปซด้วยแก๊สไนโตรเจน แต่ละวัน60 ลิตรย่อยตะกอนถูกถอนออกและแทนที่ด้วยปริมาณเท่ากัน mws ( หรือส่วนผสมของ mws และกากชาเขียว ) เพื่อให้ 20 วัน รฟท.

โดยอุณหภูมิภายในได้ถูกตรวจสอบโดยพิมพ์ J เทอร์โมคัปเปิลที่มีผลผลิตเป็นตรรกะโปรแกรมควบคุมให้อุณหภูมิถูกควบคุมจากภายนอก ความร้อนเสื้อด้านบนติดสามใบ โดยมีการผสมที่ความเร็ว 100 รอบต่อนาที ซึ่งในแต่ละเพลา โดย . อัตราการไหลของก๊าซจากแต่ละคน โดยวัดด้วยเครื่องวัดการไหล ( ( เครื่องมือรูปแบบ 502ft-6a เนยแข็ง แคลิฟอร์เนีย ) แต่ละเครื่องวัดการไหลให้กับเครื่องส่งสัญญาณแบบมีสายเมตรแผงดิจิตอล ( แบบดิจิตอลแม่นยำ# pd690 นาติค , ,มา ซึ่งผลิตแบบอะนาล็อกออกสายเพื่อเก็บข้อมูลระบบ เป็นระบบการจัดเก็บข้อมูลเข้าสู่ระบบการมูล ' ก๊าซชีวภาพ อัตราการไหล รวมทั้งภายในอุณหภูมิและปริมาณการใช้งานทุกๆ 5 นาที

2.3 อาหารและอัตราภาระอินทรีย์โดยโปรโตคอล
โหลดไปทดสอบ โดยอยู่บนพื้นฐานของการควบคุมโดยการโหลดและแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของการควบคุมโดยซีโอดีโหลด การศึกษาแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน คือ ในแง่ของภาระบรรทุกซีโอดี ของแบบทดสอบโดยการปฏิบัติพื้นฐานโดยไม่ จำกัด digestate ; ความคงตัว Co การย่อย และ Ultimate Co digestate โหลดความมุ่งมั่นมูลเริ่มต้นที่ได้รับจำนวนเงินเดียวกันและชนิดของอาหาร ( mws เท่านั้น ) เพื่อสร้างพื้นฐานการทำงานของแต่ละเครื่องปฏิกรณ์ โหมดนี้เป็นอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลา 30 วัน เมื่อค่าของประสิทธิภาพเครื่องยนต์ ' ก่อตั้งภาระบรรทุกซีโอดี ของแบบทดสอบ โดยเพิ่มขึ้นด้วยการเพิ่มปริมาณของกากชาเขียวที่รู้จักกันนอกเหนือไปจาก mws เพื่อให้บรรลุผลที่ต้องการปลาโหลด โดยอัตราและระยะเวลาในการโหลดจะแสดงในตารางที่ 2 เพราะ mws รวบรวมจาก wwtp ทุกวัน ,การเปลี่ยนแปลงการดำเนินงานและการเปลี่ยนแปลงในพืช อัตราการไหล และคุณภาพระบบการเปลี่ยนแปลงในลักษณะ mws ส่งผลให้อาหารตลอดการศึกษา .

ตาราง 2 .
อัตราภาระอินทรีย์ ( อัตรา ) ที่เพิ่มขึ้นต่างๆ
ระบุภาระบรรทุกซีโอดี ( % ) อัตราระยะเวลาของการกระทำ ( กก. ซีโอดี / M3 D )
( กก. / ลบ . ม. อัตรา ปะทะ d )

100 ทดสอบควบคุมการควบคุมการทดสอบ 1 30 ) ( 30 วัน ) 1.71 ± 0.2 0.2 0.1 ± 1.71 ± 1.03 1.03 ± 0.1
120 31 55 ( 25 วัน ) 1.63 ± 0.2 0.2 0.4 ดาวน์โหลด 2.00 ± 0.95 ±± 0.4
170 56 – 80 ( 25 วัน ) 1.56 ± 0.2 0.1 และ 0.2 2.62 ± 1.12 ±± 0.1
190 81 – 110 ( 30 วัน ) 1.62 ± 3.01 ± 0.2 0.1 0.1 0.94 ± 1.16 ± 0.1
240 111 - 135 ( 25 วัน ) 1.66 ± 3.99 ± 0.4 0.3 0.1 0.1 1.22 ± 1.58 ±
280 136 – 155 ( 20 วัน ) 1.72 ± 0.3 0.2 0.3 4.87 ± 1.12 ± 1.60 ± 0.2 ตารางตัวเลือก

ภาระบรรทุกซีโอดีในการทดสอบ โดยมี increa