基于模拟的液体消化物循环再循环和尿素添加的优化,在小麦和牛共同消化小麦

科学领域:

• 农业科学 农业科学
• 环境工程 环境工程
• 生物化学工程 生物化学工程

背景情况:

• 农业残留物如小麦和牛的无氧共消化是废物利用的关键.
• 管理消化和优化生物气厂的效率,特别是甲产量和利能力,面临着持续的挑战.

研究的目的:

• 调查液体消化物循环 (LDR) 和尿素添加对生物气过程性能和经济可行性的联合影响.
• 优化尿素剂量和LDR比率,以最大限度地提高甲产量和毛利,同时最大限度地降低淡水需求.

主要方法:

• 一种基于模拟的方法,使用简化的无氧消化模型号. 在SuperPro Designer中使用ADM1框架.
• 响应表面方法 (RSM) 用于分析尿素剂量 (50-300 t a−1) 和LDR (0-100%) 对关键性能指标的影响.

主要成果:

• 预测的最大甲产量为5500t a−1 (0.316 Nm3 kg−1VS_Input),其中100%的LDR和251t a−1尿素.
• 在239t a-1尿素剂量下实现了124% (2.4万€ a−1) 的最佳毛利增长.
• 两种优化方案都将淡水需求降低了高达95%.

结论:

• 通过LDR进行营养物质回收和控制用尿素补充,可以大大提高农业沼气系统的效率和利能力.
• 该研究强调了整合战略的潜力,以提高生物气生产的可持续性.
• 建议进行进一步的实验验证,以证实研究结果,并在各种生物气过程中扩大应用范围.