二段階の予備処理戦略:スラグの消化からメタンの出力を最適化するために,ナトリウム脱塩酸を熱水解と結合する

科学分野:

• 環境科学
• バイオテクノロジー
• 化学工学

背景:

• 廃棄物の活性化した泥の消化は,反抗性細胞外ポリマー物質 (EPS) と微生物の細胞包膜によって妨げられます.
• 持続可能なバイオエネルギー生産と廃棄物管理には 効率的な汚水処理が不可欠です

研究 の 目的:

• 廃棄物活性泥の無酸素消化を促進するために,ナトリウム脱塩酸 (SD) と熱水解 (TH) を組み合わせた革新的な二重前処理方法を開発し評価する.
• SDとTHが泥の生物分解性,メタン産量,微生物群の構造に与える作用を調査する.
• 泥の再生のための提案された前処理戦略の経済的および環境上の利点を評価する.

主な方法:

• 熱水分解 (TH) と塩酸ナトリウム (SD) を統合した二重前処理方法が廃棄物活性スランプに適用されました.
• メタンの出力を測定し,未処理のスランプと比較した.
• 粘土層の破壊機構,微生物群の構成,および酵素活性 (プロテアゼ,コエンザイムF420) を分析した.
• エネルギー投入と純処理コストは,経済的な可行性を評価するために計算されました.

主要な成果:

• 二重 SD-TH 前処理は,未処理の泥と比べてメタンの排出量を 93.3% (203mL/gの揮発性固体) 増加させた.
• SD前処理は金属イオンケレーションとpH変化によってスラグフラックを破壊し,THは微生物細胞を溶解し,細胞内基質を放出しました.
• 主要な微生物群 (Bacillota, Halobacteriota) の増殖と酵素活性 (プロテアゼの3. 7倍,コエンザイムF420の6倍) が観察されました.
• この方法はエネルギー投入を38%削減し,処理コストを泥のメトリックトンあたり41.7ドルに削減し,メイラード反応を回避しました.

結論:

• 脱塩酸ナトリウムと熱水解の二重処理は,廃棄物活性スランプの無酸素消化を促進するための実用的で効果的な戦略を提供します.
• このアプローチはメタンの生産と泥の生物分解性を著しく改善し,持続可能なバイオエネルギー回収と泥の再利用の実現可能な経路を示しています.
• この方法は,エネルギー消費と処理コストの削減を含む,かなりの経済的,環境的利益を示し,廃棄物管理に有利です.