reducing CO2 into CH4 through autot

reducing CO2 into CH4 through autotrophic methanogenesis
based on the following reaction:
CO2þ4Fe0þ8Hþ ¼ CH4þ4Fe2þþ2H2O (1)
CO2þ4H2 ¼ CH4þ2H2O (2)
In the reaction (2), H2 might be produced from the chemical
corrosion of Fe0 or/and from the hydrolysiseacidification.
From the Fe2þ release in Fig. 4b, after the digestion for 20 d,
Fe2þ in the supernatant was about 79.9 mg/L at ZVI of 20 g/L
and 43.1 mg/L at 4 g/L. Even if all of Fe2þ was produced from
the reaction (1), the production of CH4 from Fe was only 2.0 mL
at 20 g/L and 1.1 mL at 4 g/L, whose contribution for the
methane production was minor compared to the increment of
methane with ZVI in Fig. 4a. In the other hand, the high dosage
of ZVI unnecessarily meant the great consumption. From the
Fe2þ released (79.9 mg/L), the ZVI dosage of 20 g/L could be
repeatedly utilized for 250 batch (20  1000/79.9) of the sludge
digestion if ignoring the loss of solid ZVI through effluent. For
20 g/L of ZVI, V (mL CH4/g Fe) ¼ DV (mL CH4/g VSS)  VSS (g/
L)  Available batch/ZVI dosage (g/L) ¼ (276.4e192.6)
 6.54  250/20 ¼ 6531 (mL/g-Fe). It meant that 1 kg of Fe could
increase 6531 L of methane production. Moreover, it could
reduce the remainder organics in the supernatant and sludge
at a considerable level, saving considerable operating costs in
the following treating processes.
From Fig. 4c, when increasing ZVI from 0 to 4 g/L, the CO2
production rose from 123.8 to 145.7 mL/VSS. It was because
CO2 was a byproduct from the hydrolysiseacidification
process of sludge. However the lower CO2 production at ZVI
of 20 g/L was observed. It was a result from the balance
between the accelerated CO2 production and the enhanced
CO2 utilization by hydrogen-utilizing microorganisms according
to the reaction (1) and (2). From Fig. 4d, with the
increase of ZVI, the H2 partial pressure in the biogas
decreased. It further confirmed that ZVI could enhance the
hydrogen-utilizing biological processes to decrease its content
in the anaerobic system. Apart from autotrophic microorganisms,
homoacetogens could also use CO2/H2 to
decrease their contents in the biogas based on the reaction
of 2CO2þ4H2 ¼ CH3COOHþ2H2O.
3.2.2. Sludge reduction after 20 d
Anaerobic digestion can only partially decompose the organic
fraction due to the limitation of digestion time. Volatile solid
reduction is frequently used as a parameter to characterize the
performance of anaerobic sludge digestion (Arnaiz et al., 2006).
From Fig. 5a, the sludge reduction without dosing ZVI
approached to references (Lv et al., 2010). The content of volatile
solid (VSS) was 6.54mg/L before the digestion, and after the
digestion its contents decreased to 4.73, 4.33, 4.31 and 3.93 g/L at
the ZVI of 0, 1, 4, 20 g/L, respectively. It indicated that the sludge
reduction increased from27.7%to 39.9% as increasing ZVI from
0 to 20 g/L. If considering the sludge reduction caused by alkalipretreatment
(Table 1), the whole reduction ratio with 20 g/L
ZVI would be 54.1%, higher than many references, such as
ozone pretreatment (36% VSS reduction in 30 d), ultrasonic
pretreatment (38.9% VSS reduction in 25 d) and microwave
pretreatment (23.2% VSS reduction, 15 d) (Erden et al., 2010; Kim
et al., 2003; Park et al., 2004). After the digestion, the total protein
and total polysaccharide in the sludge and supernatant
decreased correspondingly (Fig. 5b). As increasing ZVI from 0 to
20 g/L, the removal of total protein increased from 59.1% to
67.8%, and the removal of total polysaccharide increased from
32.3% to 43.4%. The enhanced sludge reduction not only
reduced the sludge amount but also decreased the residual
organics in the sludge and liquid. It would facilitate to save
operating costs in the following treating processes. A mass
balance calculation base on COD was conducted after 20d
fermentation (see Fig. S1B in Supplementary material). Solid
organicmatter and hydrolysatewas the twomajor components
before fermentation, and then decomposed and converted to
methane during the fermentation process. The percentage of
methane increasedwith the increasing of ZVI dosage, reaching
a maximum ratio of 41.4% with 20 g/L ZVI. Other unknown
component was accounting for less than 9%.
3.3. Specific activities of key enzymes relevant to
hydrolysis and VFA production
Protease is responsible for the decomposition of proteins to
amino acids and cellulose is capable of catalyzing hydrolysis
of polysaccharide to monoses, respectively.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ลด CO2 ใน CH4 ผ่าน autotrophic methanogenesis
ตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:
CO2þ4Fe0þ8Hþ ¼ CH4þ4Fe2þþ2H2O (1)
CO2þ4H2 ¼ CH4þ2H2O (2)
ในปฏิกิริยา (2), H2 อาจผลิตมาจากสารเคมี
กัดกร่อน Fe0 หรือ / และ จาก hydrolysiseacidification
ออกจาก Fe2þ ใน Fig. 4b หลังจากย่อยอาหารสำหรับ 20 d,
Fe2þ ใน supernatant ถูกประมาณ 79.9 mg/L ที่ ZVI 20 g/L
และ 431 mg/L ที่ 4 g/l แม้ว่าทั้งหมดของ Fe2þ ถูกผลิตจาก
ปฏิกิริยา (1), การผลิตของ CH4 จาก Fe มีเฉพาะ 2.0 mL
ที่ 20 g/L และ mL 1.1 ที่ 4 g/L ที่จัดสรรสำหรับการ
ผลิตมีเทนมีน้อยเมื่อเทียบกับการเพิ่มขึ้นของ
มีเทนกับ ZVI ใน Fig. 4a ในอื่น ๆ มือ ขนาดสูง
ของ ZVI หมายถึง ปริมาณมากโดยไม่จำเป็น จาก
Fe2þ ออก (79.9 mg/L), ขนาด ZVI ของ 20 g/L อาจ
ใช้งานซ้ำ ๆ สำหรับ 250 ชุด (1000 20 79.9) ของตะกอน
ย่อยอาหารถ้าละเว้นการสูญเสียของ ZVI แข็งผ่านน้ำได้ สำหรับ
20 g/L ของ ZVI, V (มล CH4/g Fe) ¼ VSS DV (มล CH4/g VSS) (g /
L) ZVI มีชุดขนาด (g/L) ¼ (276.4e192.6)
6.54 6531 ¼ 250/20 (mL/g-Fe) หมายความว่า ที่ 1 กิโลกรัมของ Fe สามารถ
เพิ่ม L 6531 ผลิตมีเทนได้ นอกจากนี้ มันสามารถ
ลดอินทรีย์ส่วนที่เหลือใน supernatant และตะกอน
ระดับมาก ที่บันทึกมากค่าใช้จ่ายใน
การต่อ treating กระบวนการ
4c เมื่อเพิ่ม ZVI 0 กับ 4 g/L, CO2 ที่จาก Fig.
ผลิตกุหลาบ 123.8 มล VSS. 145.7 เพราะ
CO2 เป็นพลอยได้จากการ hydrolysiseacidification
กระบวนการของตะกอน อย่างไรก็ตามการผลิต CO2 ต่ำที่ ZVI
ของ 20 g/L ถูกตรวจสอบ มันเป็นผลจากยอดดุล
ระหว่างการผลิต CO2 แบบอัตราเร่งและการเพิ่ม
ใช้ CO2 โดยจุลินทรีย์ที่ใช้ไฮโดรเจนตาม
ปฏิกิริยา (1) และ (2) จาก Fig. 4 d กับการ
เพิ่มของ ZVI ดันบางส่วน H2 ในก๊าซชีวภาพ
ลดลง มันเพิ่มเติมยืนยันว่า ZVI ความหมาย
ไฮโดรเจนใช้กระบวนการทางชีวภาพเพื่อลดเนื้อหา
ในระบบไม่ใช้ออกซิเจน จากจุลินทรีย์ autotrophic,
homoacetogens สามารถใช้ CO2/H2 ไป
ลดเนื้อหาในก๊าซชีวภาพตามปฏิกิริยา
ของ 2CO2þ4H2 ¼ CH3COOHþ2H2O.
3.2.2 ตะกอนลดหลัง 20 d
ย่อยอาหารที่ไม่ใช้ออกซิเจนสามารถเพียงบางส่วนเปื่อยที่อินทรีย์
เศษส่วนเนื่องจากข้อจำกัดของเวลาย่อยอาหาร ของแข็งระเหย
ลดมักใช้เป็นพารามิเตอร์กำหนดลักษณะ
ประสิทธิภาพของตะกอนที่ไม่ใช้ออกซิเจนย่อยอาหาร (Arnaiz et al., 2006) .
จาก Fig. ของ 5a การลดตะกอน โดยไม่มีกระบวน ZVI
เวลาอ้างอิง (Lv et al., 2010) เนื้อหาของระเหย
6.54 mg/L การย่อยอาหาร และหลังจากถูกของแข็ง (VSS)
การย่อยอาหารลดลงเนื้อหา 4.73, 4.33, 4.31 และ 3.93 g/L ที่
ZVI 0, 1, 4, 20 g/L ตามลำดับ มันระบุที่ตะกอน
ลดเพิ่ม from27.7%to 39.9% เป็นเพิ่ม ZVI จาก
0 20 g/l หากพิจารณาการลดตะกอนที่เกิดจาก alkalipretreatment
(Table 1) อัตราส่วนลดทั้งหมด มี 20 g/L
ZVI จะ 54.1 สา% สูงกว่าอ้างอิงจำนวนมาก เช่น
โอโซน pretreatment (36% VSS ลด 30 d), อัลตราโซนิก
pretreatment (38.9% VSS ลด 25 d) และไมโครเวฟ
pretreatment (ลดลง 23.2% VSS, 15 d) (Erden et al., 2010 คิม
et al., 2003 สวนร้อยเอ็ด al., 2004) หลังจากย่อยอาหาร โปรตีนรวม
และ polysaccharide รวมตะกอนและ supernatant
ลดลงตามลำดับ (Fig. 5b) เป็นการเพิ่ม ZVI 0 การ
20 g/L การกำจัดโปรตีนรวมเพิ่มขึ้นจาก to
67.8% 59.1% และการกำจัดของ polysaccharide รวมเพิ่มขึ้น from
32.3% 43.4% การลดตะกอนเพิ่มขึ้นไม่เท่า
ลดยอดตะกอน แต่ยัง ลดลงส่วนที่เหลือจากการ
อินทรีย์ในตะกอนและของเหลว มันจะช่วยในการบันทึก
ค่าใช้จ่ายในกระบวนการ treating ดังต่อไปนี้ มวล
วิธีการคำนวณยอดดุลที่ฐานใน COD หลัง 20d
หมัก (ดูฟิก S1B ในวัสดุส่งเสริมการขาย) แข็ง
organicmatter และ hydrolysatewas ส่วนประกอบ twomajor
ก่อนหมัก แล้วย่อยสลายไป และแปลง
มีเทนในระหว่างกระบวนการหมัก เปอร์เซ็นต์ของ
increasedwith มีเทนที่เพิ่มขึ้นของ ZVI ขนาด ถึง
อัตราส่วนสูงสุด 41.4% กับ 20 g/L ZVI อื่น ๆ ไม่ทราบ
ประกอบเป็นบัญชีสำหรับน้อยกว่า 9%
3.3 เฉพาะกิจกรรมของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับคีย์
ไฮโตรไลซ์และผลิต VFA
รติเอสรับผิดชอบการเน่าของวิลเลียม
เซลลูโลสและกรดอะมิโนมีความสามารถในการ catalyzing ไฮโตรไลซ์
ของ polysaccharide จะ monoses ตามลำดับ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การลด CO2 เข้าไปในร่างผ่าน
ช้าโตโทรฟขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาต่อไปนี้ :
CO2 þ 4fe0 þ 8H þ¼ร่างþ 4fe2 þþ 2H2O-dx ( 1 )
2 þ 4h2 ¼ร่างþ 2H2O-dx ( 2 )
ในปฏิกิริยาที่ ( 2 ) H2 อาจจะผลิตจากการกัดกร่อนของเคมี
fe0 และ / หรือจาก การ hydrolysiseacidification .
จาก fe2 þปล่อยรูปที่ 4B หลังจากการย่อย 20 D ,
fe2 þในน่านประมาณ 79.9 mg / l ที่ zvi 20 g / l
แล้ว 431 มิลลิกรัมต่อลิตรที่อุณหภูมิ 4 กรัม / ลิตร แม้ว่าทั้งหมด fe2 þผลิตจาก
ปฏิกิริยา ( 1 ) ผลิตจากเหล็กเป็นเพียงร่าง 2.0 มิลลิลิตร
ที่ 20 g / l และ 1.1 มิลลิลิตรที่อุณหภูมิ 4 g / L ที่ 10
การผลิตก๊าซมีเทนได้น้อย เมื่อเทียบกับการเพิ่มขึ้นของ
ก๊าซมีเทนด้วย zvi ในรูปที่ 4a ในมืออื่น ๆ , ปริมาณสูงของ zvi
เป็นหมายถึงการบริโภคที่ดี จาก
fe2 þออก ( 79.9 mg / l )การ zvi ปริมาณ 20 g / l เป็น
ซ้ำใช้ชุด 250 ( 20  1000 / 79.9 ) ของตะกอน
การย่อยอาหารถ้าไม่สนใจการสูญเสียเส้น zvi ผ่านน้ำทิ้ง สำหรับ
20 กรัมต่อลิตร zvi V ( ml / g ร่างนั้นแล ) ¼ DV ( ml / g VSS ร่าง )  VSS ( G /
L )  พร้อมชุด / zvi ยา ( กรัม / ลิตร ) ¼ ( 276.4e192.6 )
 6.54  250 / 20 ¼ 6531 ( ml / g-fe ) มันหมายถึงว่า 1 กิโลกรัม และสามารถเพิ่ม 6531
l ผลิตมีเทน นอกจากนี้มันสามารถลดสารอินทรีย์ในส่วนที่เหลือ
กาก
สูงในระดับมาก , ประหยัดมากค่าใช้จ่ายในการรักษากระบวนการต่อไปนี้
.
จากรูป 4C เมื่อเพิ่ม zvi จาก 0 ถึง 4 G / L ,
การผลิต CO2 เพิ่มขึ้นจาก 123.8 / VSS 145.7 ml . มันเป็นเพราะ
คาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้จากกระบวนการ hydrolysiseacidification
ตะกอน อย่างไรก็ตามการลด CO2 การผลิตที่ zvi
ของ 20 กรัมต่อลิตรพบว่า . มันคือผลจากความสมดุลระหว่างการผลิตและเร่ง

CO2 CO2 ที่เพิ่มขึ้นการใช้ไฮโดรเจนที่ใช้จุลินทรีย์ตาม
กับปฏิกิริยาที่ ( 1 ) และ ( 2 ) จากรูป 4D กับ
เพิ่ม zvi , H2 ความดันย่อยในก๊าซชีวภาพ
ลดลง มันยังยืนยันว่า zvi สามารถเพิ่ม
ไฮโดรเจนที่ใช้กระบวนการทางชีวภาพเพื่อลด
เนื้อหาในระบบแบบไม่ใช้ออกซิเจน นอกจากโตโทรฟจุลินทรีย์ ,
homoacetogens สามารถใช้ CO2 / H2

ลดเนื้อหาของพวกเขาในก๊าซชีวภาพจากปฏิกิริยาของ 2co2
þ 4h2 ¼ส้ม þ 2H2O-dx .
3.2.2 . กากตะกอนลดลงหลัง 20 D
ย่อยไร้อากาศสามารถเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ย่อยสลายสารอินทรีย์
ส่วน เนื่องจากข้อจำกัดของเวลาในการย่อย ของแข็งระเหย
ลดมักใช้เป็นพารามิเตอร์สำหรับวิเคราะห์สมรรถนะของการหมักกากตะกอน (
arnaiz et al . , 2006 ) .
จากรูป 5A , กากตะกอนลดลงโดยไม่ต้องใช้ zvi
เข้าหาอ้างอิง ( LV et al . , 2010 ) เนื้อหาของของแข็งระเหย
( VSS ) คือ 6.54mg/l ก่อนและหลัง
การย่อยอาหารการย่อยอาหารเนื้อหาลดลง 4.73 , 4.33 , 4.31 กับ 3.93 กรัมต่อลิตร ที่ zvi
0 , 1 , 5 , 20 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ พบว่า กากตะกอนเพิ่มขึ้นร้อยละ 39.9 from27.7
ลดเพิ่มจากร้อยละ zvi
0 ถึง 20 กรัมต่อลิตร หากพิจารณาการลดตะกอนที่เกิดจาก alkalipretreatment
( ตารางที่ 1 ) การลดอัตราส่วนทั้งหมด 20 g / l
zvi จะ 54.1 เปอร์เซ็นต์ สูงกว่า มีการอ้างอิง เช่น
โอโซนการบำบัด ( 36% VSS ลด 30 D ) , อัลตราโซนิก
( 38.9 % VSS การลด 25 D ) และไมโครเวฟ
( 23.2 VSS การลด 15 D ) ( erden et al . , 2010 ; คิม
et al . , 2003 ; ปาร์ค et al . , 2004 ) หลังจากการย่อยโปรตีนรวมและรวมในตะกอนโพลีแซคคาไรด์

( รูปที่นำลงและดับ 5B ) เป็นการเพิ่ม zvi 0
20 กรัมต่อลิตรการกำจัดโปรตีนรวมเพิ่มขึ้นจากร้อยละ 59.1
67.8 % และการกำจัดสารรวมเพิ่มขึ้นจากร้อยละ 43.4
32.3 % เพิ่มตะกอนลดไม่เพียง แต่ลดปริมาณ แต่ยัง
กาก
ลดสารอินทรีย์ตกค้างในตะกอนและน้ำ มันจะช่วยให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการรักษา
ตามกระบวนการ มวล
การคำนวณสมดุลฐานคอดดำเนินการหลังจาก 20d
หมัก ( ดูรูปที่ s1b ในวัสดุเสริม ) ของแข็ง
ปริมาณ hydrolysatewas ที่แบบส่วนประกอบ
ก่อนการหมักและย่อยสลายและแปลง
มีเทนในระหว่างกระบวนการหมัก ร้อยละของก๊าซมีเทนเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่ม

zvi ปริมาณสูงสุดถึงสัดส่วน 41.4% 20 กรัม / ลิตร zvi .ส่วนประกอบอื่น ๆจัก
บัญชีสำหรับน้อยกว่า 9%
3.3 . กิจกรรมเฉพาะของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อย และที่สำคัญ

ติการผลิตกรดไขมันระเหยรับผิดชอบในการสลายตัวของโปรตีนและกรดอะมิโน

มีความสามารถในการย่อยเซลลูโลส และการ monoses
ของโพลีแซคคาไรด์ ตามลำดับ