生物质和聚合物基微生物载体对CO2生物甲化在床反应堆的影响:性能和能源效率

科学领域:

• 环境工程 环境工程
• 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:

• 污水污泥的无氧消化产生生物气,但高二氧化碳含量限制了其能量价值.
• 床反应堆 (TBR) 中的现场二氧化碳甲化提供了高效的气液质量转移和低能耗.
• 研究新型微生物载体对于优化TBR中的二氧化碳转化至关重要.

研究的目的:

• 评估基于生物质 (BC) 和基于聚合物 (PS) 的载体,以检测二氧化碳在介质TBR中的现场甲化.
• 评估实验室生产的活性生物炭作为微生物载体的性能.
• 分析经济可行性,并确定TBR集成在污水污泥能源系统的关键因素.

主要方法:

• 使用了带有BC和PS微生物载体的半性滴流床反应器 (TBR).
• 运行TBR以实现不同的气体保留时间和测量二氧化碳利用率和甲产量.
• 分析了气体组成,液相化学和微生物群落.
• 进行经济分析,包括对价格的敏感性分析.

主要成果:

• PS-TBR实现了12.9 L/L/d的最大二氧化碳利用能力,而BC-TBR达到10.6 L/L/d.
• 甲度在两个反应堆中始终超过95.7%,几乎完全去除了CO2.
• 在BC-TBR和PS-TBR中,利用效率超过了98.2%.
• 经济分析表明,将TBR整合到现有系统中可以提高收入潜力.

结论:

• 带有BC和PS载体的TBR对现场CO2生物甲化非常有效,显著提高了沼气质量.
• 活性生物炭在TBR中显示出作为可持续CO2转换的载体材料的前景.
• TBRs代表了一种具有成本效益,可扩展和强大的技术,用于增强废水污泥的能量回收.