تتيح الهاضمات اللاهوائية على المقياس المختبري للعلماء بحث طرق جديدة لتحسين التطبيقات الحالية للتكنولوجيا الحيوية اللاهوائية، وتقييم إمكانية إنتاج الميثان من مختلف النفايات العضوية. يقدم هذا المقال نموذجاً عاماً لإنشاء وتلقيح وتشغيل ومراقبة هاضم لاهوائي مخلط باستمرار على المقياس المختبري.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
باستمرار، أثار الهاضم اللاهوائي لتحويل النفايات العضوية إلى الغاز الحيوي: إعداد النظام الأساسي وعملية
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
الهضم اللاهوائي (AD) هو عملية حيوية تُستخدم بشكل شائع لتحويل النفايات العضوية المعقدة إلى غاز حيوي مفيد، حيث يكون الميثان هو حامل الطاقة 1-3. ويزداد استخدام الهضم اللاهوائي في تطبيقات معالجة النفايات (والمياه العادمة) الصناعية والزراعية والبلدية 4,5. ويتيح استخدام تقنية الهضم اللاهوائي لمشغلي المحطات تقليل تكاليف التخلص من النفايات وتعويض نفقات الطاقة. وبالإضافة إلى معالجة النفايات العضوية، يتم تحويل المحاصيل الطاقية إلى الميثان كحامل للطاقة 6,7. ومع توسع تطبيقات تقنية الهضم اللاهوائي لمعالجة ركائز جديدة وخليط من الركائز المشتركة 8، يزداد الطلب على منهجية اختبار موثوقة على النطاق التجريبي والمختبري.
تتنوع تكوينات أنظمة الهضم اللاهوائي، بما في ذلك مفاعل الخزان المقلب باستمرار (CSTR)، والتدفق السدادي (PF)، ومفاعل الدفعات المتسلسلة اللاهوائي (ASBR) 9. وغالباً ما يُستخدم مفاعل CSTR في الأبحاث نظراً لبساطة تصميمه وتشغيله، وأيضاً لميزاته في التجريب. وبالمقارنة مع التكوينات الأخرى، يوفر مفاعل CSTR تجانساً أكبر في بارامترات النظام، مثل درجة الحرارة، والخلط، والتركيز الكيميائي، وتركيز الركيزة. وفي نهاية المطاف، عند تصميم مفاعل بنطاق كامل، سيعتمد تكوين المفاعل الأمثل على خصائص الركيزة المستخدمة من بين العديد من الاعتبارات غير التقنية الأخرى. ومع ذلك، تشترك جميع التكوينات في سمات تصميمية أساسية وبارامترات تشغيل تجعل مفاعل CSTR مناسباً لمعظم التقييمات الأولية. وإذا استخدم الباحثون والمهندسون تياراً داخلاً بتركيزات عالية نسبياً من المواد الصلبة، فلا يمكن تغذية تكوينات المفاعلات الحيوية المختبرية بشكل مستمر بسبب مشكلات انسداد المضخات المختبرية بالمواد الصلبة أو ترسيب المواد الصلبة في الأنابيب. وفي هذا السيناريو الذي يتطلب خلطاً مستمراً، يتم تغذية المفاعلات الحيوية المختبرية بشكل دوري، ونشير إلى هذه التكوينات باسم الهاضمات اللاهوائية المقلبة باستمرار (CSADs).
تستعرض هذه المقالة منهجية عامة لبناء نظام CSAD وتلقيحه وتشغيله ومراقبته، وذلك بغرض اختبار مدى ملاءمة مادة عضوية معينة للهضم اللاهوائي طويل الأمد. سيتناول قسم البناء في هذه المقالة كيفية بناء نظام مفاعل على النطاق المختبري. وسيوضح قسم التلقيح كيفية تهيئة بيئة لاهوائية مناسبة للتلقيح بلقاح ميثانوجيني نشط. أما قسم التشغيل فسوف يغطي عمليات التشغيل والصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها. وسيقدم قسم المراقبة بروتوكولات الاختبار باستخدام التحاليل القياسية. إن استخدام هذه التدابير ضروري لإجراء تقييمات تجريبية موثوقة لمدى ملاءمة المادة للهضم اللاهوائي (AD). ومن شأن هذا البروتوكول أن يوفر حماية أكبر ضد خطأ شائع يرتكب في دراسات الهضم اللاهوائي، وهو الاستنتاج بأن فشل المفاعل كان ناتجاً عن المادة المستخدمة، بينما كان السبب في الواقع هو التشغيل غير الصحيح من قبل المستخدم 10.
المقدمة
يُعد الهضم اللاهوائي (AD) تقنية ناضجة تتضمن التحويل بوساطة بيولوجية لمواد النفايات العضوية المعقدة إلى غاز حيوي مفيد، حيث يكون الميثان هو حامل الطاقة. هناك فوائد عديدة للمعالجة اللاهوائية، بما في ذلك الحد الأدنى من مدخلات الطاقة والمغذيات وتقليل إنتاج المواد الصلبة الحيوية مقارنة بالمعالجة الهوائية 10. بالإضافة إلى ذلك، فإن تنوع المجتمع الميكروبي المختلط المتأصل في هذه الأنظمة يجعل مجموعة واسعة من الركائز العضوية مناسبة كلقيم 11,12. وبالفعل، وبسبب هذه الفوائد، يتم اعتماد عدد متزايد من تطبيقات الهضم اللاهوائي خارج نطاق معالجة مياه الصرف الصحي البلدية التقليدية، لا سيما في القطاعات الصناعية والبلدية (مثل نفايات الطعام) والزراعية 4,7,13. وقد شهد الهضم اللاهوائي أول انتشار رئيسي له بداية من الثمانينيات استجابةً لأزمة الطاقة الوطنية في العقد السابق. ومع مواجهة العالم لأزمة طاقة عالمية متزايدة، مقترنة بالتدهور البيئي، يتم الآن وضع تركيز أكبر على تقنيات الوقود الحيوي ومفهوم تحويل النفايات إلى طاقة على وجه الخصوص. فعلى سبيل المثال، في الولايات المتحدة، يمكن للهضم اللاهوائي أن يولد 5.5% من إجمالي احتياجات الطاقة الكهربائية 8.
وقد أدى ذلك إلى زيادة الطلب على الأبحاث التجريبية عالية الضبط على المستوى التجريبي والمخبري لتقييم مدى ملاءمة مواد النفايات العضوية الجديدة ومزيج النفايات للهضم اللاهوائي 14. ونحن نهدف هنا إلى تقديم نموذج عام لإنشاء وتلقيح وتشغيل ومراقبة هاضم لاهوائي على المستوى المخبري يكون مناسباً لإجراء تقييمات دقيقة. وتوجد الهاضمات اللاهوائية بتكوينات مختلفة عديدة، ومن التكوينات الشائعة: مفاعل الخزان ذو التحريك المستمر (CSTR) مع تغذية تدفقية مستمرة؛ والهاضم اللاهوائي ذو التحريك المستمر (CSAD) مع تغذية تدفقية دورية؛ وتدفق السدادة (PF)، والبطانية الحمئية اللاهوائية ذات التدفق العلوي (UASB)؛ ومفاعل البطانية المهاجرة اللاهوائية (AMBR)؛ والمفاعل اللاهوائي ذو الحواجز (ABR)، وتكوينات مفاعل الدفعات التتابعي اللاهوائي (ASBR) 9,15. وقد تم اعتماد تكويني CSTR وCSAD على نطاق واسع في التجارب المخبرية نظراً لسهولة إعدادهما وظروف تشغيلهما المواتية. وبسبب الخلط المستمر، يكون زمن الاحتجاز الهيدروليكي (HRT) مساوياً لزمن احتجاز الحمأة (SRT)، ويعد SRT معيار تصميم هام للهاضمات اللاهوائية (ADs). كما أن هذا التكوين يساعد على إجراء تجارب مضبوطة نظراً لزيادة التجانس المكاني للمعاملات، مثل تركيزات الأنواع الكيميائية، ودرجة الحرارة، ومعدلات الانتشار. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن التكوين الأمثل للهاضم اللاهوائي على النطاق الكامل يعتمد على الخصائص الفيزيائية والكيميائية المحددة للمادة العضوية، بالإضافة إلى جوانب غير تقنية أخرى، مثل جودة المياه العادمة المستهدفة. فعلى سبيل المثال، تظهر تدفقات النفايات المخففة ذات المحتوى العضوي القابل للذوبان العالي نسبياً والقليل من الجسيمات، مثل مياه صرف المصانع الجعة، تحويلاً أكبر للطاقة في تكوين المفاعل الحيوي ذو التدفق العلوي عالي المعدل (مثل UASB) بدلاً من تكوين CSAD. وبغض النظر عن ذلك، هناك معاملات تشغيل أساسية ضرورية لنجاح عملية الهضم وذات صلة بجميع التكوينات، مما يبرر تقديم شرح عام لاستخدام هذا التكوين.
في الواقع، فإن كل نظام هضم لاهوائي (AD) يحتوي على مجتمع متنوع ومفتوح من الميكروبات اللاهوائية سيقوم باستقلاب المادة الركيزة تسلسلياً إلى الميثان (المنتج النهائي الأخير ذو أدنى طاقة حرة متاحة لكل إلكترون). وتشكل المسارات الاستقلابية المشاركة في هذه العملية شبكة غذائية معقدة تُصنف بشكل عام إلى أربع مراحل تغذوية: التحلل المائي؛ وتكوين الأحماض؛ وتكوين الخلات؛ وتكوين الميثان. في عملية التحلل المائي، يتم تكسير البوليمرات العضوية المعقدة (مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات) إلى المونومرات الخاصة بها (مثل السكريات والأحماض الدهنية طويلة السلسلة والأحماض الأمينية) بواسطة بكتيريا التحلل المائي والتخمير. وفي عملية تكوين الأحماض، يتم تخمير هذه المونومرات بواسطة البكتيريا المكونة للأحماض إلى أحماض دهنية متطايرة (VFAs) وكحوليات، والتي يتم أكسدتها لاحقاً في عملية تكوين الخلات إلى خلات وهيدروجين بواسطة البكتيريا المكونة للخلات والبكتيريا المنتجة للهيدروجين الإجبارية على التوالي 5. وفي الخطوة النهائية من تكوين الميثان، يتم استقلاب الخلات والهيدروجين إلى ميثان بواسطة الميكروبات المكونة للميثان من النوع المكسّر للخلات والنوع المعتمد على الهيدروجين. ومن المهم إدراك أن عملية الهضم اللاهوائي الشاملة، من خلال اعتمادها على سلسلة مترابطة من عمليات الاستقلاب التي تقوم بها مجموعات مختلفة من الميكروبات، ستعتمد على الأداء الناجح لكل عضو قبل أن يعمل النظام ككل بشكل مثالي. ويجب أن يأخذ تصميم وبناء نظام المفاعل الحيوي للهضم اللاهوائي في الاعتبار دائماً ضرورة إغلاق المفاعل الحيوي بإحكام تاماُ. فقد يكون من الصعب اكتشاف التسربات الصغيرة في الجزء العلوي من المفاعل الحيوي (الذي يفصل الحيز العلوي) أو في نظام مناولة الغاز، ولذلك يجب اختبار النظام تحت الضغط قبل الاستخدام. وبعد ضمان إعداد خالٍ من التسريبات، غالباً ما تنجم الإخفاقات في دراسات الهاضم اللاهوائي من أخطاء أثناء التلقيح، والزراعة، والتشغيل اليومي. ونتيجة لذلك، اكتسبت الهاضمات سمعة بأنها غير مستقرة بطبيعتها وعرضة للفشل غير المتوقع. فلماذا إذن تعمل الهاضمات كاملة الحجم تحت ظروف مستقرة منذ عقود 13؟ من المرجح أن يكون الفشل ناتجاً عن التعامل غير السليم من قبل المشغل، خاصة خلال فترة البدء التي يجب أن يتكيف فيها المجتمع الميكروبي ببطء مع تركيب وقوة النفايات العضوية. لذلك، فإن هدفنا لا يقتصر فقط على تقديم منهجية لبناء نظام هضم لاهوائي، بل يمتد ليشمل توضيح عمليات التلقيح والتشغيل ومراقبة هذه الأنظمة.
سيوضح القسم الأول من المقال كيفية إنشاء نظام CSTR أو CSAD، بينما سيوفر القسم الثاني إجراءً لتلقيح الهاضم بكتلة حيوية ميثانوغينية نشطة. ومن الناحية العملية، فإن تلقيح الهاضمات بكتلة حيوية ميثانوغينية نشطة من السائل المختلط أو التدفق الخارج من هاضم يعمل على معالجة مادة أساس مماثلة يعد أكثر فعالية وأقل استهلاكاً للوقت من محاولة تطوير كتلة حيوية كافية من مزرعة أولية. وسيتناول القسم الثالث من المقال اعتبارات التشغيل، مثل تغذية المادة الأساس، وتصريف التدفق الخارج، واستكشاف أخطاء المفاعل المختلفة وإصلاحها. سيتم إجراء تغذية المادة الأساس وتصريف التدفق الخارج لهذا النظام على أساس شبه مستمر (أي تغذية وتصريف دوريين بينما تظل معظم الكتلة الحيوية والسائل المختلط داخل المفاعل الحيوي). وتكون وتيرة تغذية/تصريف الهاضم وفقاً لتقدير المشغل؛ وبوجه عام، فإن التغذية/التصريف بشكل متكرر وعلى فترات منتظمة من شأنه أن يعزز استقرار الهاضم واتساق الأداء بين دورات التغذية. وسيقدم القسم الرابع بروتوكول مراقبة أساسياً يُستخدم خلال الفترة التجريبية. ستكون هناك حاجة إلى إجراء عدة تحليلات قياسية، والموضحة في Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 16 (Table 1, 2)، لتوصيف المادة الأساس والمراقبة السليمة للنظام. وبالإضافة إلى المتغيرات المقاسة، فإن جانباً مهماً من المراقبة هو التأكد من أن مكونات نظام الهاضم تعمل بشكل صحيح. ومن شأن الصيانة الدورية لنظام الهاضم أن تمنع حدوث مشاكل رئيسية في النظام قد تعرض الأداء والاستقرار طويل الأمد للهاضم للخطر. على سبيل المثال، قد يؤدي تعطل عنصر التسخين، مما يتسبب في انخفاض درجة الحرارة، إلى تراكم الأحماض الدهنية المتطايرة عن طريق تقليل معدل التمثيل الغذائي للميثانوغينات. وسوف تتفاقم هذه المشكلة إذا كان النظام يفتقر إلى القلوية الكافية للحفاظ على pH فوق المستويات المثبطة للميثانوغينات. ومن المهم أيضاً اكتشاف التسريبات المحتملة وإغلاقها بعد حدوث انخفاضات غير متوقعة في معدلات إنتاج الغاز الحيوي. لذلك، فإن التكرار ضمن التصميم التجريبي، من خلال تشغيل مفاعلين حيويين جنباً إلى جنب تحت نفس ظروف التشغيل الدقيقة على سبيل المثال، يعد أمراً مهماً للكشف عن أي خسائر غير متوقعة في الأداء ناتجة عن أعطال النظام، مثل التسريبات الصغيرة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. بناء الهاضم
- اختر وعاء هضم يحتوي على جميع الميزات الموضحة في Fig. 1 (ليس من الضروري وجود مخروط)، وبحجم عمل مطلوب (عادةً ما يتراوح بين 1-10 L). إذا لم يكن وعاء الهضم مجهزاً بغلاف مائي مسخن، فضع الهاضم في بيئة أخرى يتم التحكم في درجة حرارتها، مثل حمام مائي مسخن أو غرفة تحضين.
- ثبت الوعاء في وضع عمودي في منطقة تتوفر فيها مساحة أفقية كافية على المنضدة لوضع المكونات المتبقية (Table 2).
- قم بتجهيز غطاء الوعاء وفقاً لـ Fig. 2. يجب أن تكون فتحات أنابيب التدفق الداخل والخارج واسعة بما يكفي لمنع الانسداد. يجب أن تكون الأنابيب داخل المفاعل الحيوي بطول كافٍ لتبقى مغمورة في وسط الهضم أثناء عملية التصريف، مع امتدادها خارج الجزء العلوي من الغطاء للسماح بتوصيل الأنابيب. يجب أن يمتد غلاف الريشة إلى أقصى حد ممكن داخل وسط الهضم (يمنع الأنبوب والغلاف المغموران هروب الغاز الحيوي من الحيز العلوي للمفاعل الحيوي).
- ضع شحم تفريغ قائماً على السيليكون على سطح تلامس الغطاء وثبته بمشبك في الجزء العلوي من وعاء الهضم.
- ثبت الخلاط متغير السرعة بشكل موازٍ للمحور العمودي للهاضم باستخدام حامل حلقي ومشابك، ثم قم بتثبيت عمود الريشة. نظراً لاهتزازات المحرك وحركته، من المهم استخدام حامل مستقل وحر الحركة.
- قم بتوصيل جزء من أنبوب مرن بكل من أنابيب التدفق الداخل والخارج، ثم قم بتوصيل جزء آخر من الأنبوب بفتحة الغاز لاستخدامها كخط للغاز.
- قم بتوصيل خط الغاز الحيوي بكل مكون من المكونات المختلفة، والتي يمكن وضعها فوق الهاضم على أرفف. يجب توصيل المكونات بهذا الترتيب: فتحة أخذ العينات، ومصيدة الرغوة، وجهاز تنقية H2S، وخزان الغاز، والمقوّب (bubbler)، ومقياس الغاز، وخط التهوية (Fig. 3). لتسهيل عزل أو إزالة المكونات الفردية لأغراض استكشاف الأخطاء وإصلاحها أو التنظيف، فكر في إضافة صمامات ووصلات ربط بين المكونات. تأكد من تهوية مخرج الغاز بشكل صحيح إلى الخارج أو إلى خزانة كيميائية لأن الغاز الحيوي قابل للانفجار.
- يجب وضع فتحة أخذ عينات الغاز بالقرب من الحيز العلوي للمفاعل.
- يمكن تصنيع مصيدة الرغوة باستخدام دورق أو زجاجة بسيطة، ويجب أن تكون سعتها 25% على الأقل من حجم المفاعل. يجب أن تحتوي على فتحتين، واحدة لخط دخول الغاز الحيوي والأخرى لخط خروج الغاز الحيوي. يمكن عمل هذه الفتحات عن طريق حفر ثقبين في سدادة مطاطية يتم من خلالهما إدخال أنابيب صلبة. يجب أن يمتد أنبوب دخول الغاز الحيوي إلى عمق أكبر من أنبوب خروج الغاز الحيوي (Fig. 4). تعد مصيدة الرغوة ضرورية لحماية نظام معالجة الغاز من رغوة الهاضم المحتملة.
- يتكون جهاز تنقية H2S من أنبوب زجاجي طويل، بقطر داخلي أكبر من 2 cm، مملوء بصوف فولاذي مع فتحة دخول وخروج للغاز الحيوي عند كل طرف. يجب حشو الصوف الفولاذي جيداً لتوفير مساحة سطح كافية للتنقية، ولكن ليس بإحكام شديد يؤدي إلى منع تدفق الغاز الحيوي. التنقية ضرورية لحماية المكونات المعدنية في مقياس الغاز من المواد الكيميائية المسببة للتآكل.
- يمكن صنع خزان الغاز من أي مادة قابلة للطي ومحكمة الإغلاق، مثل كيس الغاز، أو حتى كرة لعب للأطفال، بحجم يتجاوز ضعف حجم التغذية المستهدف. هذا ضروري لمنع انخفاض الضغط أثناء تصريف التدفق الخارج واحتمال سحب الهواء إلى الحيز العلوي.
- إذا كان النظام سيتم التحكم في درجة حرارته بواسطة سخان مياه دوار، فقم بتوصيل السخان بالغلاف التسخيني باستخدام أنبوب مرن. ضع الوحدة فوق مستوى السائل في الغلاف التسخيني. اضبط السخان على درجة الحرارة المناسبة للهضم الميزوفيلي أو الثيرموفيلي (Table 1).
- أجرِ اختبار تسريب للنظام عن طريق الكشف عن التسريبات باستخدام الماء والصابون. ابدأ بملء خزان الهاضم بالماء، ثم قم بضغط خط التدفق الداخل قليلاً بغاز إلى ضغط أقل من 5 psi. أولاً، قم بسد خط الغاز الحيوي وخطوط التدفق الخارج للتحقق من التسريبات حول غطاء المفاعل، ثم قم بإزالة سدادة خط الغاز الحيوي لاختبار التسريبات في نظام معالجة الغاز بالكامل. لاحظ أن الضغط الزائد في خط التدفق الداخل سيؤدي إلى دفع الماء للخارج عبر أنبوب غلاف الريشة.
- قم بتشغيل الريشة وعنصر التسخين واتركهما يعملان طوال الليل للتأكد من أن الخلاط والسخان يمكنهما الحفاظ على التشغيل المستمر. يجب أن تكون السرعة الدورانية للريشة سريعة بما يكفي لضمان الخلط الكامل لأوساط المفاعل. تشمل مشكلات الخلاط الشائعة عدم المحاذاة، والاحتكاك المفرط للعمود، وعدم تثبيت المحرك بشكل كافٍ في الحامل الحلقي.
2. تلقيح الهاضم وتهيئته باستخدام كتلة حيوية ميثانوكينية نشطة
- تُحفظ الكتلة الحيوية الميثانية النشطة (اللقاح) في حاوية مغلقة داخل ثلاجة عند 4 °C أثناء تحضير الهاضمات. ومن الناحية المثالية، يجب تخزين اللقاح لأقصر فترة زمنية ممكنة، ويجب أن تكون الكمية كافية لملء الحجم الكامل للهاضم تماماً. ومع ذلك، يمكن تخزين أنواع معينة من الكتلة الحيوية اللاهوائية (مثل الكتلة الحيوية الحبيبية) لفترات طويلة جداً. يتم تخفيف اللقاح بالماء الذي تم شطفه بغاز لاهوائي للوصول إلى الحجم المناسب إذا لزم الأمر.
- يُشطف نظام الهاضم الفارغ بالغاز اللاهوائي لعدة دقائق عن طريق توصيله بأنبوب التغذية، وإغلاق خط التدفق الخارج بالمشبك، وتغطية الفراغ الموجود بين محور الخلاط والغلاف بالشريط اللاصق لمنع الفقد المفرط للغاز اللاهوائي.
- خلال فترة الشطف، تأكد من شطف خزان الغاز.
- بعد اكتمال الشطف، قم بتوصيل قمع بأنبوب التغذية وأضف اللقاح مع الحرص على خلط اللقاح دورياً لضمان التجانس.
- أعد توصيل الغاز اللاهوائي بأنبوب التغذية، وقم بتشغيل الخلاط، واشطف سائل الهاضم لمدة 15 min على الأقل. ثم افصل الغاز، وأغلق أنبوب التغذية بالمشبك، وافتح مشبك خزان الغاز. وبذلك يصبح الهاضم الآن قيد التشغيل.
- اترك الهاضم يعمل لبضعة أيام قبل البدء في التغذية وراقب إنتاج الغاز الحيوي. خلال هذه الفترة، قم بإجراء تحليل تركيز المواد الصلبة الكلية والمواد الصلبة المتطايرة للقاح (Table 1). إذا كان تركيز المواد الصلبة أكبر بكثير من تركيز السائل المختلط المستهدف، قم بإزالة محتويات الهاضم وتخفيفها وفقاً لذلك قبل البدء في التغذية. يتم القيام بذلك لمنع الغسل المفرط للكتلة الحيوية خلال فترة التشغيل، مما قد يؤدي إلى زيادة نسبة الغذاء إلى الكائنات الدقيقة (F/M) بشكل حاد جداً طوال فترة البدء.
- حدد الجزء العضوي القابل للتحلل الحيوي من الركيزة عن طريق قياس إما تركيز المواد الصلبة الكلية والمتطايرة، أو الطلب البيولوجي أو الكيميائي على الأكسجين، أو الكربون العضوي الكلي للركيزة. استخدم هذه القيمة لحساب معدل تحميل عضوي (OLR) أولي متحفظ.
- يجب على المشغل زيادة OLR تدريجياً حتى الوصول إلى القيمة المستهدفة (فترة البدء). إحدى الطرق المتبعة خلال فترة البدء هي تثبيت القوة العضوية للتغذية، ثم تقليل زمن الاحتجاز الهيدروليكي (HRT) تدريجياً حتى يتحقق OLR المستهدف (وهي عملية قد تستغرق عدة أشهر إلى سنة اعتماداً على جودة اللقاح والركيزة المستخدمة). إن زيادة OLR بسرعة كبيرة ستؤدي إلى تركيزات مفرطة من الأحماض الدهنية المتطايرة (>2,000 mg/L على شكل أسيتات) كما هو موضح في Fig. 5. يجب على المشغل تقليل OLR إذا ارتفعت تركيزات الأحماض الدهنية المتطايرة إلى مستويات غير مثالية (Table 1). وإذا كانت تركيزات الأحماض الدهنية المتطايرة مرتفعة جداً، فقد يتطلب الأمر تخفيف محتويات المفاعل الحيوي بالماء.
- اترك الهاضم لفترة تعادل ثلاث مرات HRT عند OLR المستهدف قبل البدء في التجارب لإنشاء حالة أساسية مستقرة.
3. تشغيل الهاضم
- تسبق عملية سحب السوائل الخارجة دائماً إضافة الركيزة إلى الهاضم، لذا قم بتحضير خليط التغذية مباشرة قبل السحب وتخزينه عند 4 °C حتى يحين وقت التغذية.
- قم بسحب السوائل الخارجة من الهاضم عن طريق توصيل أنبوب السوائل الخارجة بمضخة (ويمكن استخدام قارورة ذات ذراع جانبية تحت تفريغ كإحدى طرق السحب) وإزالة حجم مساوٍ لحجم التغذية. قم بتخزين السوائل الخارجة عند 4 °C لتحليلها لاحقاً. لاحظ أن العديد من التحاليل تعتمد على الوقت؛ فعلى سبيل المثال، يجب قياس pH فوراً لأن CO2 يتسرب من المحلول، مما يؤدي إلى زيادة pH.
- أخرج خليط التغذية من الثلاجة. قم بتوصيل قمع بأنبوب التغذية واسكب التغذية (الركيزة)، مع الحرص على التقليب بشكل دوري لضمان انتقال المواد الصلبة مع كتلة السائل.
- قم بتنفيذ خطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها الموضحة في الجدول 3، إذا لزم الأمر.
4. مراقبة النظام
- افحص نظام الهاضم ومكوناته بشكل متكرر أثناء التشغيل. ويجب إيلاء اهتمام خاص بأنظمة الخلط والتسخين؛ حيث سيظهر الخلط غير الكافي في شكل انخفاض مفاجئ في تركيز المواد الصلبة في التدفق الخارج (الشكل 6). تحقق دورياً من أن الزيت أو الماء في مقاييس الغاز عند المستوى المناسب، واستبدل السلك الفولاذي في مصيدة H2S حسب الحاجة. لاحظ أن السلك الفولاذي سيصبح أسود ولامعاً نتيجة تفاعله مع H2S لتكوين كبريتيد الحديد.
- أجرِ هذه التحاليل على تدفق الهاضم الخارج لتشخيص أداء النظام واستقراره. ويجب أن تقع القيم باستمرار ضمن النطاق الأمثل المحدد الموضح في الجدول 1.
- قس معدل إنتاج الغاز الحيوي وpH في كل دورة تغذية.
- قس تركيز الأحماض الدهنية المتطايرة، والقلوية، ومحتوى الغاز الحيوي عدة مرات في الأسبوع. ملاحظة: يجب قياس محتوى الغاز الحيوي في الوقت نفسه بالنسبة لدورة التغذية لأن تركيبته ستتغير على مدار الدورة. ومن الناحية المثالية، يجب أخذ عينة من الغاز الحيوي في نهاية دورة التغذية، قبيل التغذية مباشرة.
- قس الطلب البيولوجي أو الكيميائي على الأكسجين، والمواد الصلبة الكلية والمتطايرة مرة واحدة في الأسبوع أو بمعدل أكبر للحصول على ثلاث نقاط بيانات على الأقل لكل حالة تجريبية في ظروف الحالة شبه المستقرة.
5. النتائج النموذجية
يتمما تمييز نجاح تلقيح الهاضم بإنتاج الغاز الحيوي خلال عدة أيام. وستزداد نسبة الميثان إلى ثاني أكسيد الكربون في الغاز الحيوي خلال فترة التأقلم مع استقطاب المزيد من الكتلة الحيوية الميثانية. إن النمو البطيء للميثانيات مقارنة بمنتجات الحمض يجعل فترات التأقلم الطويلة والتغييرات التشغيلية التدريجية ضرورية. وفي الشكل 5، نوضح الاستجابة الديناميكية للهاضم عند إدخال معدل تحميل عضوي (OLR) مرتفع في وقت مبكر جدًا من مرحلة البدء. في هذا المثال، لم تكن الكتلة الحيوية الميثانية كافية لإزالة (أي استهلاك) الأحماض الدهنية الطيارة (VFAs) الناتجة عن خطوة تحلل المادة الركيزة، وهي عملية إنتاج الحمض. أدى ذلك إلى تراكم الأحماض الدهنية الطيارة، وبالتالي انخفاض في pH. ولتصحيح هذا الوضع، تم تقليل معدل التحميل العضوي للحد من إنتاج الأحماض الدهنية الطيارة بواسطة منتجات الحمض وللسماح باستقطاب أكبر للميثانيات قبل العودة إلى معدل تحميل عضوي أعلى. بعد ذلك، أظهرت الهاضمات عملية هضم مستقرة لمدة ثلاث فترات احتجاز هيدروليكي.
يمكن افتراض وجود هضم مستقر أو ظروف حالة شبه مستقرة عندما تظل المعاملات المقاسة، مثل معدلات إنتاج الغاز الحيوي، وتركيزات VFA الكلية، وتركيزات المواد الصلبة المتطايرة، ومستويات pH، ثابتة باستمرار ضمن نطاق 10% من قيمها المتوسطة، وذلك لفترة زمنية لا تقل عن HRT واحدة. وتتضح أهمية هذا التخصيص في الشكل 6، الذي يظهر الاستجابة الممتدة لنظام CSTR تجاه اضطراب ناتج عن خلط غير كافٍ. فقد أدى نقص الخلط المناسب إلى ترسيب المواد الصلبة في المفاعل، مما يعني إزالة كمية أقل من المواد الصلبة أثناء سحب السائل الفائض. وأدى تراكمها إلى زيادة تركيزات المواد الصلبة في السائل الفائض بعد استعادة الخلط الكافي. وقد استغرق الأمر ما يقرب من HRT واحدة (أي 25 يوماً) ليعود الهاضم إلى التركيز الطبيعي للمواد الصلبة في السائل الفائض.
يُعد الهاضم اللاهوائي نظاماً بيولوجياً؛ لذا فإنه سيظهر بعض التباين الداخلي في الأداء. ويجب قياس هذا التباين كمياً قبل أن يتمكن الباحث من تمييز التأثيرات المحددة الناتجة عن الاضطرابات التجريبية المفروضة على النظام (حيث يتطلب ذلك استخداماً صحيحاً للإحصاء). يلزم توفر ثلاث فترات من زمن المكوث الهيدروليكي (HRT) قبل إجراء أي تغيير تجريبي على نظام المفاعل، لأن هذه المدة تُعتبر عموماً فترة كافية لافتراض استقرار تركيزات الأنواع الكيميائية في السائل المختلط (الشكل 7). وبنهاية هذه الفترة، يجب أن يكون الباحث قادراً على وضع خط أساس موثوق لكل متغير يتم قياسه، حيث يعمل هذا الخط كمرجع للمقارنة في التجارب المستقبلية.
يمكن تقييم الأداء العام للمخمر من خلال اتباع بروتوكول المراقبة، والذي يتطلب تنفيذ تحليلات قياسية مختلفة بشكل روتيني. يوفر هذا الجدول الزمني دقة زمنية كافية لتحديد بوادر معظم مشكلات النظام والمهلة الزمنية اللازمة لمنع حدوثها. وعلاوة على ذلك، فإن نتائج هذه الاختبارات التشخيصية مخصصة للاستخدام بالتزامن مع الجدول 1 لتحديد الأداء دون المستوى الأمثل. ويوفر الجدول 3 حلولاً للعديد من المشكلات التي تظهر عادةً عند إعداد المخمر. وفي حال تعذر معالجة المشكلة باتباع التعليمات الموضحة فيه، يجب على المشغل استشارة موارد أخرى، مثل المراجع العلمية المتعلقة بالتكنولوجيا الحيوية اللاهوائية.
| معاملات التشغيل | فهرس الطرق القياسية | النطاق النموذجي | النطاق الأقصى | ||
| ميزوفيلي (متوسط الحرارة) | ثيرموفيلي (محِب للحرارة) | ميزوفيلي (متوسط الحرارة) | ثيرموفيلي (محِب للحرارة) | ||
| درجة الحرارة | 2550(A) | 32-37 17 °C | 50-60 17 °C | 20-42 17 °C | 45-65 17 °C |
| معدل التحميل العضوي | NL | 0.8-2.0 17 g VS-L-1-d-1 | 1.5-5.0 17 g VS-L-1-d-1 | 0.4-6.4 17 g VS-L-1-d-1 | 1.0-7.5 17 g VS-L-1-d-1 |
| زمن الاحتجاز الهيدروليكي | NL | 15 - 35 يوماً | < 15 ; > 35 يوماً | ||
| نسبة الكربون إلى النيتروجين | NL | 25:1 17 | > 25:1 | ||
| معاملات المراقبة | فهرس الطرق القياسية | النطاق الأمثل | النطاق دون الأمثل | ||
| الأس الهيدروجيني (pH) | 4500-H+(B) | 6.5 - 8.2 10 | < 6.5 ; > 8.2 | ||
| القلوية | 2320(B) | 1300 - 3000 17 mg CaCO3-L-1 | < 1300 mg CaCO3-L-1 | ||
| الأحماض المتطايرة | 5560(C) | < 200 10 mg Ac-L-1 | > 200 10 mg Ac-L-1 | ||
| كفاءة إزالة المواد الصلبة | 2540(B,E) | > 50 % | < 50 % | ||
| محتوى الغاز الحيوي | 2720(C) | 55-70 CH4؛ 30-45 CO2 % | < 55 CH4؛ > 45 CO2 % | ||
الجدول 1. دليل اختيار التشغيل العام ومعايير المراقبة لأنظمة مفاعلات خزان التحريك المستمر (CSTR).
| المكون | المواصفات (اعتبارات التصميم) | ملاحظات |
| سخان مياه تدويري يتم التحكم في درجة حرارته | نطاق درجة الحرارة: 25-65 °C (سعة التسخين، أقصى ضغط رفع، معدل التدفق الحجمي) | يجب توفير المياه المسخنة بمعدل تدفق عالٍ بما يكفي وبضغط كافٍ لضمان التدوير الكامل. |
| منفذ أخذ العينات | غير متاح | يفضل أن يكون موقعه قريباً من الحيز الرأسي. |
| مصيدة الرغوة | الحجم: 25% من حجم المفاعل | يمكن استخدام دورق بسيط ذو ذراع جانبية أو جرات زجاجية. يجب أن تكون الوحدة سهلة الوصول للتنظيف. |
| جهاز تنقية كبريتيد الهيدروجين | (زمن تلامس الغاز) | يجب استخدام أنابيب زجاجية أو بلاستيكية (ليست معدنية). يجب أن يوفر طول التحديد زمن تلامس كافٍ للغاز. |
| خزان الغاز | الحجم: > 2x حجم التدفق الخارج؛ المادة: شبه مرنة (ليست صلبة) | يجب أن يتجاوز الحجم الكمية المأخوذة أثناء سكب التدفق الخارج. يجب أن تسمح المادة بالانكماش والتمدد. |
| المُقرقر (Bubbler) | غير متاح | يجب تقليل ضغط الرأس الناتج عن مستوى الماء للحد من تراكم الضغط في نظام توصيل الغاز. |
| مقياس الغاز | (نطاق الكشف عن تدفق الغاز) | يفضل استخدام مقاييس الغاز البلاستيكية على المعدنية. يجب أن يكون نطاق الكشف عن تدفق الغاز دقيقاً عند معدلات إنتاج الغاز الحيوي المتوقعة. |
الجدول 2. مكونات المفاعل المساعدة مع المواصفات والملاحظات.
| عرض الخطأ | الحلول الممكنة |
| انسداد متكرر في أنابيب التغذية أو أنابيب التصريف | • استخدم أنابيب و/أو وصلات ذات قطر أكبر. • قلل حجم الركيزة الجسيمية (على سبيل المثال، باستخدام خلاط أو منخل). • اخلط التغذية بشكل أكثر تكراراً أثناء عملية التغذية. • تأكد من خلط محتويات الهاضم بشكل كامل. |
| رغوة مفرطة |
• قلل معدل تحميل المواد العضوية (OLR). • قلل كثافة الخلط في الهاضم. • زد المساحة الفارغة في الهاضم عن طريق تقليل حجم الهاضم النشط. |
| تفاوت في إنتاج الغاز الحيوي بين مكررات الهاضم |
• تحقق من عدم وجود تسريبات في نظام معالجة الغاز في أي من الهاضمين. • تحقق من أن مقياس الغاز وعنصر التسخين يعملان بشكل صحيح ومعايران. • تحقق من تحضير خلائط التغذية بشكل متكافئ. |
| تركيز مواد صلبة غير متسق أو متغير للغاية في التصريف بين مكررات الهاضم (الشكل 6) |
• تحقق من خلط محتويات الهاضم بشكل كافٍ. • تأكد من أن خط سحب تصريف المفاعل متكافئ بين المفاعلات. |
| انخفاض محتوى الميثان في الغاز الحيوي |
• تحقق من أن pH يقع ضمن النطاق الأمثل لعملية تكوين الميثان (أي من 6.5 إلى 8.2). إذا لم يكن كذلك، قم بإضافة مواد حمضية أو قلوية حسب الاقتضاء. • إذا تم اكتشاف نسبة نيتروجين كبيرة في الغاز الحيوي (أي >10%)، تحقق من وجود تسريبات بالقرب من منفذ أخذ العينات. • نظم دورية أخذ عينات الغاز الحيوي. • تحقق من أن تركيز الأحماض الدهنية الطيارة (VFA) يقع ضمن النطاق الأمثل. إذا لم يكن كذلك، اتبع خطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها المدرجة لتركيزات الأحماض الدهنية الطيارة المرتفعة بشكل مزمن. |
| تركيز أحماض دهنية طيارة مرتفع بشكل مزمن (الشكل 5) |
• قلل معدل تحميل المواد العضوية (OLR). • عالج نقص العناصر الغذائية أو المعادن النادرة عن طريق الإضافة. • تحقق من أن محتويات المفاعل محكمة الإغلاق لمنع تسرب الأكسجين. • زد تكرار دورة التغذية. • اقضِ على ظاهرة الدائرة الهيدروليكية القصيرة. • عالج نقص القلوية عن طريق الإضافة. |
الجدول 3. بروتوكول استكشاف الأخطاء وإصلاحها لتشغيل الهاضم.
الشكل 1. مثال أساسي لتصميم المفاعل: مادة الجسم- الزجاج؛ مادة الأنابيب- الفولاذ المقاوم للصدأ/الألومنيوم؛ مادة الغطاء- PVC/بليكسيجلاس.
الشكل 2. مثال أساسي لتصميم غطاء المفاعل: مادة الغطاء- PVC/Plexiglas؛ مادة الوصلات- Stainless Steel/Plastic؛ مادة الأنابيب- Stainless Steel/Aluminum.
الشكل 3. مخطط النظام الذي يوضح ترتيب المكونات.
الشكل 4. مثال أساسي لتصميم مصيدة الرغوة: مادة الجرة- بلاستيك/زجاج؛ مادة الأنبوب- بلاستيك/زجاج.
الشكل 5. الاستجابة النموذجية للنظام تجاه معدل تحميل عضوي (OLR) مرتفع أثناء بدء تشغيل المفاعل. أدى البدء بمعدل تحميل عضوي قدره 1.35 gVS-L-1 إلى تراكم إجمالي الأحماض الدهنية الطيارة (TVFA). وتسبب تراكم الأحماض في انخفاض الأس الهيدروجيني (pH)، تلاه انخفاض في إنتاج الغاز الحيوي. ومن خلال خفض معدل التحميل العضوي إلى 1.15 g VS-day-1، تمكن كلا النظامين من التعافي وتكوين تركيز كافٍ من الكتلة الحيوية الميثانوجينية لتحمل معدل تحميل عضوي قدره 1.35 gVS-L-1. ويظهر الاختلاف في تراكم الأس الهيدروجيني (pH) وإجمالي الأحماض الدهنية الطيارة (TVFA) بين المفاعلات الديناميكيات الفريدة للمجتمعات المختلطة.
الشكل 6. استجابة النظام النموذجية للخلط غير الكافي (المفاعل A) مقارنة بنظام ذو خلط كافٍ (المفاعل B). أثناء الخلط الضعيف، تترسب المواد الصلبة في قاع المفاعل ولا يتم إزالتها أثناء عملية السكب (الأيام 280 - 290). وعندما تعود شدة الخلط لتصبح كافية (اليوم 300)، يتم إزالة المواد الصلبة المتراكمة تدريجياً (الأيام 305 - 330)، ويعود النظام إلى تركيزات مستقرة من المواد الصلبة.
الشكل 7. العلاقة النظرية بين تركيز نوع كيميائي محافظ وفترة الاحتجاز الهيدروليكي (HRT) في نظام CSTR مثالي. عند ثلاث فترات HRT، يكون التركيز الفعلي لنوع كيميائي [C] في الهاضم 95% من التركيز الأولي الموجود في التغذية [C0].
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
يوفر نظام الهضم اللاهوائي المعروض في هذا المقال مقدمة عامة وبعض الإرشادات الأساسية لمعالجة معظم الركائز في سياق تجريبي. إن التنوع الواسع في أنواع الركائز، وتكوينات الهاضم، ومعايير التشغيل، بالإضافة إلى البيئة الفريدة للمجتمع الميكروبي المختلط الذي تقوم عليه هذه الأنظمة، يمنع تحديد مقاييس كمية ثابتة يمكن تطبيقها بشكل عالمي. وبالرغم من كل هذا التباين، تتبع جميع أنظمة الهضم اللاهوائي سلسلة محددة جيداً من مسارات التحلل البيولوجي، والتي تتوسطها عمليات فيزيائية وكيميائية مفهومة المبادئ ويمكن تطبيقها على جميع الأنظمة. وبناءً عل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
لم يتم الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
شكر وتقدير
يتم دعم هذا البحث من قبل وزارة الزراعة الأمريكية (USDA) من خلال المعاهد الوطنية للأغذية والزراعة (NIFA)، منحة رقم 2007-35504-05381؛ وبواسطة المنحة رقم 58872 من هيئة تطوير الطاقة في ولاية نيويورك (NYSERDA) والمنحة NYC-123444 من خلال أموال الصيغة الفيدرالية لمحطة التجارب الزراعية بجامعة كورنيل المقدمة من USDA NIFA.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| جهاز تدوير مسخن | VWR Scientific | 13271-063 VWR | للاستخدام مع نظام مفاعل ذو سترة تسخين |
| مقلب مختبري كهربائي متغير السرعة | Cleveland Mixer Co. | (Model 5VB) | يسهل هذا الطراز من الخلاط عملية التثبيت باستخدام حامل حلقي |
| مقياس غاز دقيق من النوع الرطب | Ritter Gasmeters | (Model TG-01) | يتطلب هذا الطراز تدفقاً أدنى قدره (0.1 L/h) ويمكنه التعامل مع تدفق أقصى يصل إلى 30 L/h |
| فقّاعة غاز | Chemglass | (Model AF-0513-20) | |
| أنبوب أخذ عينات غاز | Chemglass | (Model CG-1808) | |
| دافع محوري | Lightnin’ | R04560-25 Cole-Parmer | شفرات دافع بقطر ثقب يبلغ 7.9375 mm |
| عمود الدفع | Grainger | 2EXC9 Grainger | قضيب من الفولاذ المقاوم للصدأ بطول 1.83 m وقطر خارجي 7.9375 mm (يجب قصه إلى الحجم المناسب) |
| حوامل دعم من الحديد الزهر | American Educational Products | (Model 7-G16) | لتثبيت الخلاط |
| مشبك تمديد ثلاثي الأظافر | Talon | 21572-803 VWR | لتثبيت الخلاط |
| حامل مشبك عادي | Talon | 21572-501 VWR | لتثبيت الخلاط |
| مضخة تمعجية | Masterflex | WU-07523-80 Cole-Parmer | لتفريغ السوائل الخارجة |
| رأس مضخة قياسي L/S | Masterflex | EW-07018-21 Cole-Parmer | لتفريغ السوائل الخارجة - ملحق بالمضخة التمعجية |
| أنابيب مضخة دقيقة L/S | Masterflex | EW-06508-18 Cole-Parmer | لتفريغ السوائل الخارجة - ملحق بالمضخة التمعجية |
| تحليل pH | |||
| مقياس pH | Thermo Fisher Scientific - Orion | 1212000 | |
| تحليل المواد الصلبة الكلية والمتطايرة (الطرق القياسية: 2540-B,E) | |||
| مجفف تفريغ زجاجي | Kimax | WU-06536-30 Cole-Parmer | |
| أطباق تبخير خزفية | VWR | 89038-082 VWR | |
| فرن مختبري | Thermo Fisher Scientific | (Model 13-246-516GAQ) | |
| فرن مفرغ ذو غرفة متوسطة | Barnstead/ Thermolyne | F6010 Thermo Scientific | |
| تحليل الأحماض الدهنية المتطايرة الكلية (الطرق القياسية: 5560-C) | |||
| جهاز طرد مركزي متغير السرعة بسعة كبيرة | Sigma | WU-17451-00 Cole-Parmer | |
| لوح تسخين مختبري | Thermo Scientific | (Model HP53013A) | |
| مكثف كبير | Kemtech America | (Model C150190) | |
| كاشف حمض الأسيتيك [CAS: 64-19-7] | Alfa Aesar | AA33252-AK | |
| طلب الأكسجين الكيميائي (الطرق القياسية: 5520-C) | |||
| سخان كتلة COD | HACH | (Model DRB-200) | |
| أنابيب زراعة من البوروسيليكات | Pyrex | (Model 9825-13) | |
| كاشف ثنائي كرومات البوتاسيوم [CAS: 7778-50-9] | Avantor Performance Materials | 3090-01 | |
| كاشف كبريتات الزئبق II [CAS: 7783-35-9] | Avantor Performance Materials | 2640-04 | |
| محلول مؤشر الفيروين [CAS: 14634-91-4] | Ricca Chemical | R3140000-120C | |
| سداسي هيدرات كبريتات الحديد(II) الأمونيوم [CAS: 7783-85-9] | Alfa Aesar | 13448-36 | |
| تحليل تركيب الغاز بواسطة تحليل الكروماتوغرافيا الغازية | |||
| جهاز كروماتوغرافيا الغاز | SRI Instruments | Model 8610C | يجب أن يكون مجهزاً بكاشف التوصيل الحراري (TCD)، باستخدام العمود وغاز الحمل المذكورين أدناه، ويعمل عند درجة حرارة متساوية تبلغ 105 °C |
| غاز الهيليوم | Airgas | He HP300 | ليستخدم كغاز حامل |
| عمود محشو | Restek | 80484-800 | ليستخدم لفصل N2، وCH4، وCO2 |
المراجع
- Dague, R. R., McKinney, R. E., Pfeffer, J. T. Solids retention in anaerobic waste treatment systems. J. Water Pollut. Control Fed. 42, R29-R46 (1970).
- McCarty, P. L., Smith, D. P. Anaerobic wastewater treatment. Environ. Sci. Technol. 20, 1200-1206 (1986).
- Lettinga, G. Anaerobic digestion and wastewater treatment systems. Antonie Van Leeuwenhoek. 67, 3-28 (1995).
- De Baere, L. Anaerobic digestion of solid waste: state-of-the-art. Water Sci. Technol. 41, 283-290 (2000).
- Angenent, L. T., Karim, K., Al-Dahhan, M. H., Wrenn, B. A., Domínguez-Espinosa, R. Production of bioenergy and biochemicals from industrial and agricultural wastewater. Trends Biotechnol. 22, 477-485 (2004).
- Jewell, W. J., Cummings, R. J., Richards, B. K. Methane fermentation of energy crops - maximum conversion kinetics and in-situ biogas purification. Biomass & Bioenergy. 5, 261-278 (1993).
- Weiland, P. Biomass digestion in agriculture: A successful pathway for the energy production and waste treatment in Germany. Eng. Life Sci. 6, 302-309 (2006).
- Zaks, D. P. M. Contribution of anaerobic digesters to emissions mitigation and electricity generation under U.S. climate policy. Environ. Sci. Technol. 45, 6735-6742 (2011).
- Tchobanoglous, G., Burton, F. L., Stensel, H. D. Wastewater Engineering, Treatment and Reuse: Metcalf & Eddy. , 4 edn, McGraw Hill. (2003).
- Speece, R. E. Anaerobic Biotechnology for Industrial Wastewaters. , Archaea Press. (1996).
- Kleerebezem, R., van Loosdrecht, M. C. M. Mixed culture biotechnology for bioenergy production. Curr. Opin. Biotechnol. 18, 207-212 (2007).
- Angenent, L. T., Wrenn, B. A. Chp. 15. Bioenergy. Wall, J., Harwood, C. S., Demain, A. L. , ASM Press. (2008).
- Werner, J. J. Bacterial community structures are unique and resilient in full-scale bioenergy systems. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 4158-4163 (2011).
- Holm-Nielsen, J. B., Al Seadi, T., Oleskowicz-Popiel, P. The future of anaerobic digestion and biogas utilization. Bioresour. Technol. 100, 5478-5484 (2009).
- Hoffmann, R. Effect of shear on performance and microbial ecology of completely-stirred anaerobic digesters treating animal manure. Biotechnol. Bioeng. 100, 38-48 (2008).
- Clesceri, L. S., Greenberg, A. E., Eaton, A. D. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. , 20th edition, American Public Health Association. Washington, D.C., USA. (1998).
- Amani, T., Nosrati, M., Sreekrishnan, T. R. Anaerobic digestion from the viewpoint of microbiological, chemical, and operational aspects: a review. Environmental Reviews. 18, 255-278 (2010).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
