Mtini. 11.10 Masimulizi ya TAN (XsubnHX-N,1/Sub) katika [mg/l] zaidi ya siku 2 = 2880 min na Q = 300 l/min (bluu) na Q = 200 l/min (machungwa)

Mtini. 11.11 Masimulizi ya Nitrate-n (XSubno3-N,1/ndogo) katika [mg/l] zaidi ya siku 50 = 72,000 min na Qsubexc/sub = 300 l/siku (njano), QsubExc/sub = 480 l/siku (machungwa) na QsubExc/sub = 600 l/siku (bluu)

Mmeng’enyo wa Anaerobic (AD) wa nyenzo za kikaboni ni mchakato unaohusisha hatua za mtiririko wa hidrolisisi, acidogenesis, acetogenesis na methanogenesis (Batstone et al. 2002). Mmeng’enyo wa anaerobic wa mchanganyiko wa protini, wanga na lipids huonyeshwa kwenye Mchoro 11.11. Mara nyingi, hidrolisisi inachukuliwa kama hatua ya kupunguza kiwango katika digestion ya anaerobic ya vitu vingi vya kikaboni (Pavlostathis na GiralDogomez 1991). Hivyo, kuongeza kiwango cha mmenyuko wa hidrolisisi kunaweza kusababisha kiwango cha juu cha mmenyuko wa anaerobic digestion. Hata hivyo, kuongeza viwango vya majibu kunahitaji uelewa zaidi wa mchakato unaohusiana. Uelewa zaidi unaweza kupatikana kupitia majaribio na/au modeling hisabati. Kwa kuwa kuna mambo mengi yanayoathiri, kwa mfano, mchakato wa hidrolisisi, kama vile mkusanyiko wa amonia; joto; muundo wa substrate; ukubwa wa chembe; pH; intermediates; shahada ya hidrolisisi; yaani uwezekano wa maudhui ya hidrolisable; na wakati wa makazi, ni vigumu kutathmini jumla athari za mambo juu ya kiwango cha hydrolisisi mmenyuko kwa njia ya majaribio. Mfano wa hisabati inaweza kuwa mbadala, lakini kutokana na uhakika wote katika uundaji wa mfano, coefficients kiwango na hali ya awali, hakuna majibu ya kipekee yanaweza kutarajiwa. Lakini, hisabati modeling mfumo itaruhusu unyeti na kutokuwa na uhakika uchambuzi kuwezesha mchakato modeling. Kama ilivyoelezwa hapo awali, hidrolisisi ni moja tu ya hatua katika digestion anaerobic. Kwa hiyo, uelewa na optimization ya mchakato kamili anaerobic digestion inahitaji uhusiano kutoka hidrolisisi na michakato mingine inayofanyika wakati wa digestion anaerobic na mwingiliano kati ya hatua hizi zote.

ADM1 inayojulikana na inayotumiwa sana (modeli ya digestion ya anaerobic\ #1) ni mfano wa muundo ikiwa ni pamoja na kugawanyika na hidrolisisi, acidogenesis, acetogenesis na hatua za methanogenesis. Kuvunjika na hidrolisisi ni hatua mbili za ziada. Katika hatua ya kugawanyika, substrates za chembe za composite zinabadilishwa kuwa nyenzo za inert, wanga wa chembechembe, protini na lipids. Hatimaye, hatua enzymatic hidrolisisi hutengana chembechembe wanga, protini na lipids kwa monosaccharides, amino asidi na muda mnyororo fatty kali (LCFA), kwa mtiririko huo (Batstone et al. 2002) (tazama tini 11.12).

ADM1 ni mfano wa hisabati unaoelezea michakato ya kibiolojia na michakato ya physicochemical ya digestion ya anaerobic kama seti ya usawa tofauti na algebraic (DAE). Mfano huo una vigezo 26 vya hali ya nguvu katika suala la viwango, michakato 19 ya kinetic ya biochemical, michakato ya kinetic ya uhamisho wa gesi na vigezo 8 vya algebraic vyema kwa kila kitengo cha mchakato. Kama mbadala, Galí et al. (2009) alielezea mchakato anaerobic kama seti ya equations tofauti na 32 vigezo nguvu hali katika suala la viwango na ziada 6 acid-msingi kinetic michakato kwa kitengo mchakato. Kwa maelezo ya jumla ya modeling ya mchakato anaerobic digestion, sisi rejea Ficara et al. (2012). Hata hivyo, katika kile kinachofuata na kwa ufahamu wa kwanza katika mchakato wa AD, tutawasilisha mfano rahisi wa virutubisho wa AD katika reactor ya kundi la mfululizo (SBR).

11.4.1 Mineralization ya madini

Mineralization ya virutubisho inaweza kuhesabiwa kwa kutumia equation ifuatayo (Delaide et al. 2018):

$NR=100%\ mara (\ frac {DN_ {out} -DN {in}} {TN_ {in} -DN_ {in}}) $ (11.15a)

Kielelezo 11.12 Mpango rahisi wa digestion ya anaerobic ya suala tata la kikaboni (kulingana na El-Mashad 2003)

ambapo NR - virutubisho ahueni katika mwisho wa majaribio katika asilimia, DNsubout/subb - jumla ya wingi wa madini kufutwa katika outflow, DNsubin/subb - jumla ya wingi wa madini kufutwa katika uingiaji na TNsubin/Sub - wingi jumla ya kufutwa pamoja virutubisho unkufutwa katika uingiaji (tazama pia Mtini. 11.13).

11.4.2 Kupunguza Organic

Utendaji wa kupunguza kikaboni wa reactor unaweza kuhesabiwa kwa kutumia usawa wafuatayo:

$η_ {OM} =1-\ frac {\ Delta OM+T_ {OM\ out}} {T_ {OM\ in}} $ (11.15b)

ambapo ΔOM ni suala la kikaboni (yaani COD, TS, TSS, nk) ndani ya reactor mwishoni mwa jaribio la bala moja mwanzoni mwa jaribio, TsUBOM nje/ndogo ni jumla ya OM outflow na TsUBOM katika/ndogo ni jumla ya uingizaji wa OM (angalia pia Mchoro 11.14).

Mtini. 11.13 Kwa ujumla Reactor mpango wa kuamua uwezo wa madini, ambapo DN ni virutubisho kufutwa katika maji, Umoja wa Mataifa virutubisho undeloved katika sludge (yaani TN-DN) na TN virutubisho jumla

Kielelezo 11.14 Mpango wa jumla wa Reactor wa kuamua uwezekano wa kupunguza vifaa vya kikaboni, ambapo Tsubom/Sub ni suala la kikaboni na ΔOM mabadiliko ya suala la kikaboni ndani ya reactor