Continua-mosse digestore anaerobico per convertire i rifiuti organici in biogas: configurazione del sistema e funzionamento di base

Sommario

Digestori anaerobici su scala di laboratorio permetterà agli scienziati di ricercare nuovi modi di ottimizzare le applicazioni esistenti della biotecnologia anaerobica e per valutare il potenziale di produzione del metano vari rifiuti organici. Questo articolo introduce un modello generalizzato per la costruzione, inoculazione, il funzionamento e il monitoraggio di un laboratorio su scala continuamente agitata digestore anaerobico.

Abstract

Digestione anaerobica (AD) è una bioprocesso che viene comunemente utilizzato per convertire i rifiuti organici complessi in un biogas utili con il metano come vettore energetico ^1-3. Sempre più spesso, AD viene utilizzato in campo industriale, rifiuti agricoli, e comunali (acqua) applicazioni di trattamento ^4,5. L'uso della tecnologia AD consente agli operatori di ridurre i costi degli impianti di smaltimento dei rifiuti e di compensare le spese di utilità di energia. Oltre al trattamento dei rifiuti organici, colture energetiche sono stati trasformati in metano vettore energetico ^6,7. Poiché l'applicazione della tecnologia AD amplia per il trattamento di nuovi substrati e co-substrato miscele ^8, anche la domanda per una metodologia di test affidabile al pilota e su scala di laboratorio.

Sistemi di digestione anaerobica hanno una varietà di configurazioni, tra cui il reattore a serbatoio agitato continuo (CSTR), con flusso a pistone (PF), e anaerobica reattore batch sequenziamento (ASBR) ⁹ configurazioni Questo articolo presenta una metodologia generale per la costruzione, inoculare, il funzionamento e monitoraggio di un sistema di CSAD allo scopo di verificare l'idoneità di un determinato substrato organico a lungo termine digestione anaerobica. La sezione di costruzione di questo articolo tratterà la costruzione del laboratorio di scala del sistema reattore. La sezione inoculazione spiegherà come creare un ambiente anaerobico adatto per la semina con un inoculo attivo metanogenica. La sezione operativa riguarderà gestione, manutenzione e risoluzione dei problemi. La sezione di controllo introdurrà protocolli di prova usando analisi standard. L'uso di queste misure è necessario per le valutazioni affidabili sperimentali di idoneità substrato per l'AD. Questo protocollo dovrebbe fornire una maggiore protezione nei confronti di un errore comune negli studi AD, che è quello di concludere che il guasto del reattore è stato causato dal substrato in uso, quando in realtà era improprio utilizzo da parte dell'utente ^10.

Introduzione

Digestione anaerobica (AD) è una tecnologia matura che coinvolge la conversione biologicamente mediata di complessi supporti rifiuti organici in biogas utili con il metano come vettore energetico. Ci sono molti vantaggi di trattamento anaerobico, compresa l'energia minima e nutrienti e la riduzione della produzione biosolidi rispetto al trattamento aerobico ^10. Inoltre, la versatilità della comunità microbica mista inerente a questi sistemi rende un'ampia varietà di substrati organici idonei come materie prime ^11,12. Infatti, è a causa di questi benefici che un numero crescente di domande di AD sono in corso di adozione al di fuori del c....

Protocollo

1. Digester Construction

1. Selezionare un vaso digestivo che contiene tutte le caratteristiche illustrate in Fig. 1 (un cono non è necessario), e il volume di lavoro desiderata (in genere tra 1-10 L). Se l'imbarcazione digestivo non è dotato di una camicia di acqua riscaldata-, posizionare il digestivo in qualche altro ambiente a temperatura controllata, ad esempio un bagno d'acqua riscaldata o camera di incubazione.
2. Fissare la nave in posizione verticale in una zona con sufficiente spazio banco orizzontale per il posizionamento di componenti rimanenti (Tabella 2).
3. Costruire il tappo del serbatoio....

Discussione

Il sistema di digestione anaerobica presentato in questo articolo fornisce una introduzione generale e alcune linee guida di base per il trattamento della maggior parte dei substrati in un contesto sperimentale. L'ampia varietà di tipi di substrato, configurazioni digestivo, i parametri operativi e anche l'ecologia unica della comunità microbica mista alla base di questi sistemi esclude che delinea rigidi parametri quantitativi, che possono essere applicati universalmente. Nonostante questa variabilità, tutti i .......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Reactor Attrezzature	Azienda	Numero di catalogo	Comments
Ricircolo riscaldata	VWR Scientific	13271-063 VWR	Per l'uso con un sistema di reattore camicia di riscaldamento
Elettrico a velocità variabile Lab Stirrer	Cleveland Mixer Co.	(Modello 5VB)	Questo modello mixer facilita il montaggio con un proprio stand ad anello
Wet-Type Precision contatore del gas	Ritter Gasmeters	(Modello TG-01)	Questo modello ha bisogno di una portata minima di (0,1 L / h) e può gestire una portata massima di 30 L / h
Gas Bubbler	Chemglass	(Modello AF-0513-20)
Gas campionamento del tubo	Chemglass	(Modello CG-1808)
Girante assiale	Lightnin '	R04560-25 Cole-Parmer	Pale della girante con 7,9375 millimetri diametro del foro
Girante Albero	Grainger	2EXC9 Grainger	1,83 m in acciaio inox asta con 7,9375 millimetri OD (deve essere tagliato a misura appropriata)
Supporto in ghisa Supporti	Prodotti educativi americani	(Modello 7-G16)	Per il montaggio mixer
Three-Prong Extension morsetto	Artiglio	21572-803 VWR	Per il montaggio mixer
Morsetto Holder Regular	Artiglio	21572-501 VWR	Per il montaggio mixer
Pompa peristaltica	Masterflex	WU-07523-80 Cole-Parmer	Per effluenti decantazione
L / S testa della pompa standard	Masterflex	EW-07018-21 Cole-Parmer	Per decantare degli effluentiING-accessorio pompa peristaltica
L / S Precision Tubing Pump	Masterflex	EW-06508-18 Cole-Parmer	Per effluenti decantazione - accessorio pompa peristaltica
Analisi Attrezzature / Reagenti	Azienda	Numero di catalogo	Comments
			Analisi del pH
pH Meter	Thermo Fisher Scientific - Orion	1212000
			Totale e volatile solidi Analysis (Standard Methods: 2540-B, E)
Glass Vacuum Essiccatore	Kimax	WU-06536-30 Cole-Parmer
Porcellana evaporazione Piatti	VWR	89038-082 VWR
Lab Forno	Thermo Fisher Scientific	(Modello 13-246-516GAQ)
Media Camera forno a muffola	Barnstead / Thermolyne	F6010 Thermo Scientific
			Total Volatile analisi degli acidi grassi (Standard Methods: 5560-C)
Grande velocità di centrifuga Capacità Variabile	Sigma	WU-17451-00 Cole-Parmer
Laboratorio Hot Plate	Thermo Scientific	(Modello HP53013A)
Condensatore Large	Kemtech l'America	(Modello C150190)
Reagente acido acetico [CAS: 64-19-7]	Alfa Aesar	AA33252-AK
			Richiesta chimica di ossigeno (Standard Methods: 5520-C)
COD Block Heater	HACH	(Modello DRB-200)
Tubi Cultura borosilicato	Pyrex	(Modello 9825-13)
Reagente bicromato di potassio [CAS: 7778-50-9]	Avantor Performance Materials	3090-01
Mercury Reagente solfato II [CAS: 7783-35-9]	Avantor Performance Materials	2640-04
Ferroina Indicator Solution [CAS: 14634-91-4]	Ricca Chemical	R3140000-120C
Ammonio ferro (II) esaidrato solfato [CAS: 7783-85-9]	Alfa Aesar	13448-36
			Composizione del gas da analisi gascromatografica
Gas Chromatograph	SRI Instruments	Modello 8610C	Deve essere equipaggiato con un rilevatore di conducibilità termica (TCD), usando colonna di seguito indicato e gas vettore funzionare ad una temperatura isotermica di 105 ° C
Gas elio	Airgas	Egli HP300	Per essere utilizzato come gas di trasporto
Confezionato-Column	Restek	80484-800	Per essere utilizzata per N 2, CH 4 e CO 2 di separazione