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Respirometric identification of hydrolysis kinetics for the modelling of anaerobic municipal sludge digestion process
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Yasui, Hidenari Fujishima, Shigeki Komatsu, Kazuya Igarashi, Hideaki Ohashi, Akiyoshi Harada, Hideki |
| Copyright Year | 2003 |
| Abstract | Kinetic modelling on the hydrolysis stage of municipal sludge, which is considered as the rate-limiting step in the anaerobic digestion process, was studied using anaerobic respirometry. The respirograms in the batch tests revealed the composition of primary sludge and excess sludge could be classified into several fractions having different kinetics. In the degradation of primary sludge, a spiking gas production originated from soluble readily biodegradable compounds was detected in the initial phase. The once dropped gas production rate increased again due to production of slowly biodegradable compounds throughout the solid disintegration stage. Respirograms of the excess sludge digestion showed consistent zero-order rate-expression of Monod type in spite of conducting tests with different F/M ratio. The rate of gas production in the phase was proportional to the amount of excess sludge to be digested. This result suggests that while endogenous respiration by microorganisms in the excess sludge a part of internal cell material was released to the bulk liquid as fermented low-molecular organics being major source of the methane gas. Based on the respirograms, kinetic model for primary and excess sludge digestion were developed according to similar manner of Activated Sludge Models and Anaerobic Digestion Model proposed by IWA task groups. KEYWORDS; Anaerobic digestion; Gas production rate; Hydrolysis; Modelling; Respirometry 1 はじめに 嫌気性消化プロセスは、酸生成細菌やメタン生成細菌をはじめとする多様な微生物群集の働きを利用した 生物学的処理法である。 リアクターに投入された固形有機物は、微細化を伴いながら微生物によって加水分 解を受け、比較的分子量の小さい成分に変化する。これらは有機酸醗酵を通して更に酢酸や水素に分解され、 最終的にメタン生成細菌によって炭酸ガスとメタンに転換される。この過程はおおむね逐次反応で進むため、 運転条件によっては、プロセスの進行を律速する段階が生じることがある。代表的な律速段階には、加水分 解による固形物の可溶化 ・加水分解がある1。このような律速段階を工学的に表現するには、各成分の生成 ・ 分解速度に着目したプロセスモデルを用いる。これに関して、嫌気性消化のモデリングに関するIWAタ ス クグループは、Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADMI)を2002年 に発表した2。ADMIは 、今まで様々に解釈 されていた各微生物群集の反応や物理化学反応について整理した嫌気性消化プロセスモデルであり、これを 元に研究者がお互いに嫌気性消化の反応を比較 ・議論できるようになることが意図されている。この点は、 活性汚泥モデル(ASMI-ASM3)と 類似のねらいと言える3。 栗 田 工 業 株 式 会 社 研 究 開 発 本 部(R & Ddivision, Kurita Water industries Ltd.) 長 岡 技 術 科 学 大 学 環 境 シ ス テ ム 工 学 系(Department of Civiland Environmental Engineering, Nagaoka University of Technology) |
| Starting Page | 291 |
| Ending Page | 302 |
| Page Count | 12 |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| DOI | 10.11532/proes1992.40.291 |
| Volume Number | 40 |
| Alternate Webpage(s) | https://www.jstage.jst.go.jp/article/proes1992/40/0/40_0_291/_pdf/-char/en |
| Alternate Webpage(s) | https://doi.org/10.11532/proes1992.40.291 |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
