11.4 मॉडलिंग एनारोबिक पाचन

** अंजीर 11.10** टैन (एक्ससबएनएचएक्स-एन ,1/उप) का सिमुलेशन [मिलीग्राम/एल] में 2 दिन = 2880 मिनट क्यू = 300 एल/मिनट (नीला) और क्यू = 200 एल/मिनट (नारंगी) के साथ

अंजीर 11.11 QSubexc/उप = 300 एल/दिन (पीला), QSubexc/उप = 300 एल/दिन (पीला), Qsubexc/उप = 480 एल/दिन (नारंगी) और QSubexc/उप = 72,000 मिनट से अधिक [मिलीग्राम/एल] में Nitrate-n (XSUBEXC/उप = 600 एल/दिन (नीला)

एनारोबिक पाचन (ई) जैविक सामग्री के एक प्रक्रिया है कि hydrolysis के अनुक्रमिक कदम शामिल है, एसिडोजेनेसिस, एसिटोजेनेसिस और metanogenesis (Batstone एट अल. 2002)। प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और लिपिड के मिश्रण के एनारोबिक पाचन को चित्रा 11.11 में देखा गया है। अक्सर, हाइड्रोलिसिस जटिल कार्बनिक पदार्थ (पावलोस्टाथिस और गिराल्डोगोमेज़ 1991) के एनारोबिक पाचन में दर सीमित कदम के रूप में माना जाता है। इस प्रकार, हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया दर में वृद्धि से सबसे अधिक संभावना उच्च एनारोबिक पाचन प्रतिक्रिया दर हो जाएगी। हालांकि, प्रतिक्रिया दरों में वृद्धि से संबंधित प्रक्रिया की और समझ की आवश्यकता होती है। इसके अलावा समझ प्रयोग और/या गणितीय मॉडलिंग के माध्यम से प्राप्त की जा सकती है। चूंकि कई कारक प्रभावित होते हैं, उदाहरण के लिए, हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया, जैसे अमोनिया एकाग्रता; तापमान; सब्सट्रेट संरचना; कण आकार; पीएच; मध्यवर्ती; हाइड्रोलिसिस की डिग्री; यानी हाइड्रोलाइसेबल सामग्री की क्षमता; और निवास समय, कुल का मूल्यांकन करना लगभग असंभव है प्रयोग के माध्यम से hydrolysis प्रतिक्रिया दर पर कारकों का प्रभाव। गणितीय मॉडलिंग इसलिए एक विकल्प हो सकता है, लेकिन मॉडल तैयार करने, दर गुणांक और प्रारंभिक स्थितियों में सभी अनिश्चितताओं के परिणामस्वरूप, कोई अद्वितीय उत्तर की उम्मीद नहीं की जा सकती है। लेकिन, एक गणितीय मॉडलिंग ढांचा मॉडलिंग प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाने के लिए संवेदनशीलता और अनिश्चितता विश्लेषण की अनुमति देगा। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, हाइड्रोलिसिस एनारोबिक पाचन में केवल एक कदम है। नतीजतन, पूर्ण एनारोबिक पाचन प्रक्रिया की समझ और अनुकूलन को हाइड्रोलिसिस से कनेक्शन की आवश्यकता होती है ताकि इन सभी चरणों के बीच एनारोबिक पाचन और बातचीत के दौरान होने वाली अन्य प्रक्रियाओं में हो सके।

प्रसिद्ध और व्यापक रूप से इस्तेमाल एडीएम 1 (एनारोबिक पाचन मॉडल\ #1) विघटन और हाइड्रोलिसिस, एसिडोजेनेसिस, एसिटोजेनेसिस और मेथेनोजेनेसिस चरणों सहित एक संरचित मॉडल है। विघटन और हाइड्रोलिसिस दो बाह्य चरण हैं। विघटन चरण में, समग्र कण substrates निष्क्रिय सामग्री, कण कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और लिपिड में परिवर्तित कर रहे हैं। इसके बाद, एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस चरण क्रमशः मोनोसैक्राइड, एमिनो एसिड और लंबी श्रृंखला फैटी एसिड (एलसीएफए) के लिए कण कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और लिपिड विघटित (Batstone एट अल। 2002) (चित्र 11.12 देखें)।

एडीएम 1 एक गणितीय मॉडल है जो जैविक प्रक्रियाओं और एनारोबिक पाचन की भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं का वर्णन करता है जो अंतर और बीजीय समीकरणों (डीएई) के सेट के रूप में करता है। मॉडल में सांद्रता के संदर्भ में 26 गतिशील राज्य चर, 19 जैव रासायनिक गतिज प्रक्रियाएं, 3 गैस-तरल स्थानांतरण गतिज प्रक्रियाएं और प्रत्येक प्रक्रिया इकाई के लिए 8 अंतर्निहित बीजगणितीय चर शामिल हैं। एक विकल्प के रूप में, गैली एट अल। (2009) ने एनारोबिक प्रक्रिया को सांद्रता के संदर्भ में 32 गतिशील राज्य चर के साथ अंतर समीकरणों के सेट के रूप में वर्णित किया और प्रक्रिया इकाई प्रति अतिरिक्त 6 एसिड-बेस गतिज प्रक्रियाएं। एनारोबिक पाचन प्रक्रियाओं के मॉडलिंग के अवलोकन के लिए, हम फिकारा एट अल का उल्लेख करते हैं। (2012)। हालांकि, एडी प्रक्रिया में कुछ पहली अंतर्दृष्टि के लिए, हम अनुक्रमण बैच रिएक्टर (एसबीआर) में एडी का एक सरल पोषक तत्व संतुलन मॉडल पेश करेंगे।

11.4.1 पोषक तत्व खनिज

पोषक तत्व खनिज की गणना निम्न समीकरण (डेलाइड एट अल। 2018) का उपयोग करके की जा सकती है:

$ एनआर = 100%\ बार (\ frac {DN_ {out} -DN {in}} {TN_ {in} -DN_ {in}}) $ (11.15 ए)

अंजीर 11.12 जटिल कण कार्बनिक पदार्थ के एनारोबिक पाचन के लिए एक सरल योजना (एल-मसाद 2003 के आधार पर)

जहां एनआर प्रतिशत में प्रयोग के अंत में पोषक तत्व वसूली है, DNSubout/उप - बहिर्वाह में भंग पोषक तत्व का कुल द्रव्यमान है, DNSubin/उप - प्रवाह में भंग पोषक तत्व का कुल द्रव्यमान और TNSubin/उप - भंग प्लस अभंग पोषक तत्वों का कुल द्रव्यमान प्रवाह में (चित्र भी देखें। 11.13)।

11.4.2 कार्बनिक कमी

रिएक्टर के जैविक कमी प्रदर्शन की गणना निम्न समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है:

$ _ {OM} =1-\ frac {\ डेल्टा ओम+T_ {ओम\ out}} {T_ {ओम\ in}} $ (11.15b)

जहां OM कार्बनिक पदार्थ है (यानी सीओडी, टीएस, टीएसएस, आदि) प्रयोग के अंत में रिएक्टर के अंदर प्रयोग शून्य से प्रयोग की शुरुआत में एक, TSUBOM बाहर/उप कुल ओम बहिर्वाह है और TSUBOM में/उप कुल ओम प्रवाह है (चित्र 11.14 भी देखें)।

** अंजीर 11.13** खनिज क्षमता का निर्धारण करने के लिए कुल रिएक्टर योजना, जहां डीएन पानी में भंग पोषक तत्व हैं, संयुक्त राष्ट्र कीचड़ में बिना भंग पोषक तत्व (यानी टीएन-डीएन) और टीएन कुल पोषक तत्व हैं

** अंजीर 11.14** कार्बनिक सामग्री में कमी क्षमता का निर्धारण करने के लिए कुल मिलाकर रिएक्टर योजना, जहां त्सुबोम/सब कुल कार्बनिक पदार्थ है और रिएक्टर के अंदर कार्बनिक पदार्थ का परिवर्तन ओम है