用离心生物污泥改善微波预处理和无氧消化之间的能量平衡

科学领域:

• 环境科学与工程环境科学与工程
• 生物技术是生物技术.
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 无氧消化 (AD) 是生产沼气的一个关键过程.
• 生物泥预处理对于提高AD效率至关重要.
• 微波 (MW) 辐射为生物泥分解提供了一个潜在的方法.

研究的目的:

• 调查微波预处理对无氧消化前原始和离心生物泥 (Bs和CBs) 的影响.
• 评估混合系统对能源需求和甲 (CH4) 生产的影响.
• 评估用于预测CH4产量的不同动力模型的效率.

主要方法:

• 使用微波辐射在恒定条件下对原始和离心生物污泥进行预处理.
• 分析可溶化学氧需求 (COD),蛋白质,糖,总固体 (TS) 和挥发性固体 (VS) 度.
• 在无氧消化装置中测量CH4的产量.
• 使用包括转移函数在内的各种模型进行动态分析,以预测CH4的产量.

主要成果:

• 兆瓦辐射成功地分解了Bs和CBs,显著增加了可溶性COD,蛋白质和糖度.
• 预处理的样本显示,与原始生物污泥相比,CH4产量有22%的改善.
• 离心法将MW辐射的能量需求减少了大约三倍.
• 转移函数模型表现出预测CH4生产的最高准确度 (R2在0.953和0.998之间).

结论:

• 微波预处理,特别是先进行离心,是一种有效的方法,可以增强生物泥的分解和随后的甲生产.
• 通过将离心法与微波辐射相结合,提高了预处理过程的能效.
• 使用像转移函数这样的动力模型,可以准确预测CH4的产生.