CS242979B1 - A method of stimulating biogas production in anaerobic methane sludge fermentation - Google Patents
A method of stimulating biogas production in anaerobic methane sludge fermentation Download PDFInfo
- Publication number
- CS242979B1 CS242979B1 CS844134A CS413484A CS242979B1 CS 242979 B1 CS242979 B1 CS 242979B1 CS 844134 A CS844134 A CS 844134A CS 413484 A CS413484 A CS 413484A CS 242979 B1 CS242979 B1 CS 242979B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- biomass
- reactor
- anaerobic
- organic
- stimulating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
K materiálu, určenému k fermentaci nebo přímo do anaerobního reaktoru, se přidá vá jako stimulační činidlo mechanicky nebo fyzikálně upravená suspenze biomasy v množ ství 0,1 až 10 %, vztaženo na organickou sušinu zpracovávaného materiálu. K přípravě stimulačního činidla se používá biomasa odebíraná z reaktoru, ve kterém probíhá vlastní proces, nebo z jiného dobře methanizujícího reaktoru. Stimulační činidlo se připravuje mechanickým rozrušením buněk biomasy nebo jedno-až pětinásobným opakovaným zmrazováním a rozmrazováním suspenze biomasy při teplotě -1 až 40 °C s výhodou -8 °C, nebo se připraví ohříváním suspenze biomasy po dobu 5 až 60 minut při teplotě 80 až 100 °C, nebo se připraví rozrušením buněk mikroorganismů biomasy působením ultrazvuku. Vynález je možno aplikovat při všech procesech anaerobní stabilizace organických látek jako je například anaerobní stabilizace čistírenských kalů nebo jiných organických kalů a anaerobní čištění odpadních vod.A mechanically or physically treated biomass suspension is added as a stimulating agent to the material intended for fermentation or directly to the anaerobic reactor in an amount of 0.1 to 10%, based on the organic dry matter of the processed material. Biomass taken from the reactor in which the actual process takes place or from another well-methanizing reactor is used to prepare the stimulating agent. The stimulating agent is prepared by mechanical disruption of biomass cells or by one to five repeated freezing and thawing of the biomass suspension at a temperature of -1 to 40 °C, preferably -8 °C, or by heating the biomass suspension for 5 to 60 minutes at a temperature of 80 to 100 °C, or by disruption of the cells of biomass microorganisms by ultrasound. The invention can be applied to all processes of anaerobic stabilization of organic substances, such as anaerobic stabilization of sewage sludge or other organic sludge and anaerobic wastewater treatment.
Description
Vynález se týká zvýšení a urychlení produkce bioplynu při anaerobní methanové fermentaci kalů, odpadních vod a jiných organických materiálů, například při anaerobní stabilizaci exkrementů hospodářských zvířat a při anaerobním čištění odpadních vod.The invention relates to increasing and accelerating biogas production during anaerobic methane fermentation of sludge, wastewater and other organic materials, for example during anaerobic stabilization of livestock excrement and during anaerobic wastewater treatment.
Anaerobní rozklad - methanová fermentace organických látek je proces, při kterém směsná kultura mikroorganismů za anaerobních podmínek postupně rozkládá biologicky rozložitelnou organickou hmotu. Konečnými produkty rozkladu jsou methan, oxid uhličitý, sulfán, dusík, vodík, vzniklá biomasa a stabilizovaná organická hmota.Anaerobic decomposition - methane fermentation of organic matter is a process in which a mixed culture of microorganisms gradually decomposes biodegradable organic matter under anaerobic conditions. The final products of decomposition are methane, carbon dioxide, sulfate, nitrogen, hydrogen, the resulting biomass and stabilized organic matter.
Anaerobní rozklad zahrnuje několik souborů procesů, které se vzájemně liší výchozími a konečnými produkty rozkladu. Postupně probíhá hydrolýza vysokomolekulárních látek, rozklad produktů hydrolýzy na organické kyseliny, alkoholy, aminokyseliny, oxid uhličitý a vodík, rozklad složitějších produktů přecházejícího procesu na substráty vhodné pro methanogenní bakterie a tvorba methanu a oxidu uhličitého.Anaerobic decomposition includes several sets of processes that differ from each other in their initial and final decomposition products. The hydrolysis of high-molecular substances, the decomposition of hydrolysis products into organic acids, alcohols, amino acids, carbon dioxide and hydrogen, the decomposition of more complex products of the intermediate process into substrates suitable for methanogenic bacteria and the formation of methane and carbon dioxide take place sequentially.
Mezi nejdůležitější faktory, které ovlivňují průběh anaerobního rozkladu organických látek, patří složení substrátu /na něm také závisí specifická produkce a složení bioplynu/, přítomnost živin, pH, tlumivá kapacita a teplota.The most important factors that influence the course of anaerobic decomposition of organic matter include the composition of the substrate (the specific production and composition of biogas also depends on it), the presence of nutrients, pH, buffering capacity and temperature.
Pro dobrý průběh anaerobního rozkladu je důležitá přítomnost řady anorganických živin. Důležitá je také přítomnost řady růstových faktorů a vitamínů, některé z nich si mikroorganismy dovedou synthetisovat, jiné musí být dodávány.For anaerobic digestion to proceed well, the presence of a number of inorganic nutrients is important. The presence of a number of growth factors and vitamins is also important, some of which microorganisms can synthesize, others must be supplied.
Uvedený problém řeší způsob stimulace tvorby bioplynu při anaerobní methanové fermentaci kalů, odpadních vod a jiných organických materiálů podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že k materiálu, určenému k fermentaci nebo přímo do anaerobního reaktoru, se přidává jako stimulační činidlo mechanicky nebo fyzikálně upravená suspenze biomasy v množství 0,1 až 10 % s výhodou 5 %, vztaženo na organickou sušinu zpracovávaného materiálu.The above problem is solved by a method of stimulating biogas production during anaerobic methane fermentation of sludge, wastewater and other organic materials according to the invention. Its essence lies in the fact that a mechanically or physically modified biomass suspension is added as a stimulating agent to the material intended for fermentation or directly to the anaerobic reactor in an amount of 0.1 to 10%, preferably 5%, based on the organic dry matter of the processed material.
Podle výhodného provedení se k přípravě stimulačního činidla používá biomasa odebíraná z reaktoru, ve kteréitf probíhá vlastní proces nebo z jiného dobře methanizujícího reaktoru, ve kterém probíhá vlastní proces nebo z jiného dobře methanizujícího reaktoru.According to a preferred embodiment, biomass taken from the reactor in which the actual process takes place or from another well-methanizing reactor in which the actual process takes place or from another well-methanizing reactor is used to prepare the stimulating agent.
Je možné stimulační činidlo připravit mechanickým rozrušením buiiěk biomasy nebo jednoaž pětinásobným opakovaným zmrazováním a rozmrazováním suspenze biomasy při teplotě -1 až -40 °C,s výhodou -8 °C.It is possible to prepare the stimulating agent by mechanical disruption of the biomass cells or by repeated freezing and thawing of the biomass suspension one to five times at a temperature of -1 to -40°C, preferably -8°C.
Dále je výhodné připravit stimulační činidlo ohříváním suspenze biomasy po dobu 5 až 60 minut při teplotě 80 až 100 °C. Konečně je také možné stimulační činidlo připravit rozrušením buněk mikroorganismů biomasy působením ultrazvuku.It is further preferred to prepare the stimulating agent by heating the biomass suspension for 5 to 60 minutes at a temperature of 80 to 100° C. Finally, it is also possible to prepare the stimulating agent by disrupting the cells of the biomass microorganisms by ultrasound.
Základní výhoda způsobu dle vynálezu spočívá ve zvýšení produkce bioplynu o 10 až 60 % oproti dosavadnímu způsobu anaerobní methanové fermentace organických látek, přitom však obsah methanu v bioplynu je stejný nebo vyšší jako u postupu bez stimulace.The basic advantage of the method according to the invention lies in the increase in biogas production by 10 to 60% compared to the existing method of anaerobic methane fermentation of organic substances, however, the methane content in the biogas is the same or higher than in the process without stimulation.
Současně se zvýšením produkce bioplynu dochází ke zvýšení rychlosti anaerobního rozkladu. U anaerobní stabilizace kalů způsobem dle vynálezu dochází kromě zvýšení množství a rychlosti produkce bioplynu i ke snížení množství získaného produktu - stabilizovaného kalu v důsledku hlubšího rozkladu. Získaný stabilizovaný kal vykazuje dobré odvodňovací vlastnosti .Simultaneously with the increase in biogas production, the rate of anaerobic decomposition increases. In anaerobic sludge stabilization by the method according to the invention, in addition to the increase in the amount and rate of biogas production, the amount of the obtained product - stabilized sludge - decreases due to deeper decomposition. The obtained stabilized sludge exhibits good drainage properties.
Stimulační účinek postupu dle vynálezu spočívá v tom, že buněčný obsah uvolněný z buněk anaerobních mikroorganismů jejich rozrušením, obsahuje řadu růstových faktorů, vitamínů a anorganických látek působících stimulačně na všechny druhy mikroorganismů podílejících se na procesu anaerobní stabilizace.The stimulating effect of the process according to the invention lies in the fact that the cellular content released from the cells of anaerobic microorganisms by their disruption contains a number of growth factors, vitamins and inorganic substances having a stimulating effect on all types of microorganisms participating in the anaerobic stabilization process.
Další výhodou postupu dle vynálezu je, že k přípravě buněčného extraktu se používá část přebytečné biomasy /kalu/, která se odebírá z reaktoru. Tím se snižuje množství kalu po anaerobní stabilizaci a zlevňuje jeho další zpracování.Another advantage of the process according to the invention is that a portion of the excess biomass (sludge) removed from the reactor is used to prepare the cell extract. This reduces the amount of sludge after anaerobic stabilization and makes its further processing cheaper.
Stimulace dle způsobu nezvyšuje specifickou produkci bioplynu, což také není z teore-. tického hlediska možné, ale zvyšuje celkovou hloubku rozkladu organických látek, kalů a tím i celkovou produkci bioplynu.Stimulation according to the method does not increase the specific biogas production, which is also not theoretically possible, but it increases the overall depth of decomposition of organic matter and sludge and thus the overall biogas production.
Způsob podle vynálezu je dále blíže popsán na několika příkladech provedení.The method according to the invention is further described in more detail with reference to several exemplary embodiments.
Příklad 1.Example 1.
Tři reaktory o užitném objemu 12 1 /A, B, C/ byly provozovány za identických podmínek se stejným množstvím a druhem substrátu a inokula. Substrátem byl surový kal z čistírny městských odpadních vod a jako inokulum bylo použito dobře stabilizovaného kalu z anaerobního reaktoru čistírny.Three reactors with a usable volume of 12 l /A, B, C/ were operated under identical conditions with the same amount and type of substrate and inoculum. The substrate was raw sludge from a municipal wastewater treatment plant and the inoculum was well-stabilized sludge from the anaerobic reactor of the treatment plant.
Oba kaly /substrát i inokulum/ byly před pokusem homogenizovány a přecezeny přes síto 9 o průměrů ok 1 mm . Reaktor A pracoval jako referenční. Do reaktoru B bylo přidáno stimulační činidlo připravené trojnásobným.zmrazením a rozmražením anaerobní biomasy.Both sludges /substrate and inoculum/ were homogenized and sieved through a 9 mm mesh sieve before the experiment. Reactor A served as a reference. A stimulating agent prepared by three times freezing and thawing anaerobic biomass was added to reactor B.
Do reaktoru C bylo přidáno stimulační činidlo připravené trojnásobným zmrazením a následným zahřátím po dobu 30 minut při 100 °C. Pokusy byly provedeny jednorázově při teplotěA stimulating agent prepared by freezing three times and then heating for 30 minutes at 100 °C was added to reactor C. The experiments were performed once at a temperature
koncentrace organické sušiny v reaktoruconcentration of organic dry matter in the reactor
i ř í k i a d 2i r i k i a d 2
Vo dvou anaerobních reaktorech o objemu 12 1 byly prováděny semikontinuální pokusy anaerobní sfabiJ.izace surového čistírenského kalu. Oba reaktory byly provozovány za stejných podmínek, do reaktoru č. 1 spolu se surovým kalem bylo přidáváno stimulační činidlo •př.ipr avené 30 minutovým zahříváním anaerobní biomasy při teplotě 100 °C, odebírané z vlastního reaktoru jako přebytečný kal. Druhý reaktor sloužil jako referenční.Semi-continuous experiments on anaerobic stabilization of raw sewage sludge were carried out in two anaerobic reactors with a volume of 12 l. Both reactors were operated under the same conditions; a stimulating agent prepared by heating anaerobic biomass at 100 °C for 30 minutes, taken from the reactor itself as excess sludge, was added to reactor no. 1 together with raw sludge. The second reactor served as a reference.
OJ>a reaktory byly z/itčžovány 0.8 kg m Jd ' organické sušiny.· Do reaktoru čh 1 bylo dř u.·' přidáváno stimulační činidlo v množství 3 i vztaženo k substrátu. V .ustáleném stavu.The reactors were filled with 0.8 kg m3 of organic dry matter. A stimulating agent was added to reactor 1 in an amount of 3% relative to the substrate. In a steady state.
při době zdržení 12 dní, produkoval reaktor č. 1 5,4 1 d-1 a reaktor č. 2 - referenčníwith a residence time of 12 days, reactor no. 1 produced 5.4 1 d -1 and reactor no. 2 - the reference
4,2 1 d-1 bioplynu, tj. stimulovaný reaktor produkoval za stejných technologických podmínek o 22 % bioplynu více, přitom obsah methanu byl v obou případech okolo 65 %.4.2 1 d -1 of biogas, i.e. the stimulated reactor produced 22% more biogas under the same technological conditions, while the methane content was around 65% in both cases.
Příklad 3Example 3
V laboratorních modelech o objemu 12 1 byly provedeny pokusy stimulace tvorby bioplynu. Jako substrát byl použit surový kal z ČOV Praha a jako inokulum anaerobně stabilizovaný kal z anaerobního reaktoru čistírny.Experiments to stimulate biogas production were carried out in laboratory models with a volume of 12 l. Raw sludge from the Prague WWTP was used as a substrate and anaerobically stabilized sludge from the anaerobic reactor of the treatment plant was used as an inoculum.
Byly provozovány tři reaktory za identických.podmínek. Reaktor č. 1 jako referenční.Three reactors were operated under identical conditions. Reactor No. 1 as reference.
Do reaktoru č. 2 bylo přidáno stimulační činidlo připravené mechanickým rozrušováním buněk. Rozrušování bylo provedeno na laboratorním homogenizátoru s použitím balotiny /skleněných kuliček/ o průměru 0,25 mm mixováním po dobu 10 minut. Při této úpravě se zvýšilo CHSK v roztoku cca o 50 %.A stimulating agent prepared by mechanical disruption of cells was added to reactor No. 2. Disruption was performed on a laboratory homogenizer using glass beads with a diameter of 0.25 mm and mixing for 10 minutes. This treatment increased the COD in the solution by approximately 50%.
Do reaktoru č. 3 bylo přidáno stimulační činidlo připravené rozrušováním ultrazvukem. Při této úpravě se zvýšila CHSK kapalné fáze o 120 %. V obou případech bylo pro přípravu stimulačního činidla použito anaerobně stabilizovaného kalu, stejného jaký byl použit jako inokulum. Přídavek stimulačního činidla v obou případech činil 5 % vztaženo na organickou sušinu.A stimulant prepared by ultrasonic disruption was added to reactor No. 3. This treatment increased the COD of the liquid phase by 120%. In both cases, anaerobically stabilized sludge, the same as that used as the inoculum, was used to prepare the stimulant. The stimulant addition in both cases was 5% based on organic dry matter.
Výchozí a konečné parametry pokusů jsou uvedeny dále v tabulce:The initial and final parameters of the experiments are listed in the table below:
reaktorreactor
Vynález je možno palikovat při všech procesech anaerobní stabilizace organických látek jako je například anaerobní stabilizace čistírenských kalů nebo jiných organických kalů, anaerobní čištění odpadních vod, všude tam, kde je cílem procesu maximální energetická výtěžnost, to je maximální produkce bioplynu.The invention can be applied to all processes of anaerobic stabilization of organic substances, such as anaerobic stabilization of sewage sludge or other organic sludge, anaerobic wastewater treatment, wherever the goal of the process is maximum energy yield, that is, maximum biogas production.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS844134A CS242979B1 (en) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | A method of stimulating biogas production in anaerobic methane sludge fermentation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS844134A CS242979B1 (en) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | A method of stimulating biogas production in anaerobic methane sludge fermentation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS413484A1 CS413484A1 (en) | 1985-08-15 |
| CS242979B1 true CS242979B1 (en) | 1986-05-15 |
Family
ID=5383411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS844134A CS242979B1 (en) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | A method of stimulating biogas production in anaerobic methane sludge fermentation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS242979B1 (en) |
-
1984
- 1984-06-01 CS CS844134A patent/CS242979B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS413484A1 (en) | 1985-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4132638A (en) | Aerobic, thermophilic degradation with enzyme addition | |
| CN101538103A (en) | Sewage treatment method and equipment thereof | |
| US20140144839A1 (en) | Apparatus and method for cultivating microalgae using effluent from sludge treatment | |
| CN101654313A (en) | Method for utilizing advanced oxidation for carrying out pretreatment on sewage and culturing engineering microalgae for carrying out sewage deep treatment and carbon dioxide emission reduction | |
| US20120067796A1 (en) | Method and apparatus using hydrogen peroxide and microwave system for slurries treatment | |
| NZ209162A (en) | Anaerobic wastewater treatment: treatment takes place in at least two anaerobic steps | |
| CN117003433B (en) | Integrated equipment and treatment method for industrial seawater aquaculture tail water treatment | |
| KR101712526B1 (en) | Composition for treating organic waste water, treatment method of organic waste water using thereof and nutrient solution manufactured by the same | |
| CS242979B1 (en) | A method of stimulating biogas production in anaerobic methane sludge fermentation | |
| DE3641260A1 (en) | Process and apparatus for the pulsed anaerobic and aerobic treatment of effluent and water | |
| KR100391137B1 (en) | Bacteria group of bacillus spp in the aerobic reacting device and method for treating nihgtsoil, stackbreeding waste water, leachate and industrial organic wastewater | |
| WO1994008907A1 (en) | Process for intensification of fermentations | |
| Yang et al. | Hybrid anaerobic treatment of poultry wastes in the tropics | |
| RU2788787C1 (en) | Method for anaerobic processing of liquid organic wastes with ozone pretreatment in a vortex layer apparatus | |
| KR102747047B1 (en) | Method for redecing sludge and odor, multicomplex fermentation microorganism liquors using the same, and manufacturing method thereof | |
| RU2690463C1 (en) | Method of anaerobic processing of liquid organic wastes | |
| DD217786B1 (en) | PROCESS FOR OBTAINING BIOGAS FROM GUELLE | |
| Sukias et al. | Enhanced methane yields from microalgal digestion with various pre-treatments | |
| JPS57144093A (en) | Method and device for treatment of waste water | |
| DE102019009209B4 (en) | Additive mixtures for fermentation liquids | |
| JPH01236993A (en) | Method for producing immobilized microorganisms or groups of thereof | |
| SU927761A1 (en) | Process for biochemical purification of effluents containing organic nitro-compounds | |
| JPS62237996A (en) | Apparatus for treating waste water | |
| KR950011356B1 (en) | Waste water clariflier | |
| KR20120075713A (en) | Wastewater Treatment Method Using Bacteria |