Application of Hydrothermal Pretreatment for Improving the Fermentation and Anaerobic Digestion Processes for Resource Recovery from Municipal Solid Waste
Notice bibliographique
Résumé
This thesis comprehensively investigated the hydrothermal pretreatment (HTP) parameters' impact on the sludge disintegration, volatile fatty acid (VFA), and methane production. It has also studied different process configurations and the development of a novel thermal-hydrolysis and vacuum fermentation for high-grade VFA recovery. Results confirmed the significant impact of HTP on all process parameters and a direct correlation between the retention time, sludge pH, and solid content with process parameters. The highest COD solubilization and solid destruction percentage were observed for the retention time of 30 minutes, pH 10, and solid content (SC) of 10%. It was found that fermentative bacteria prefer consuming sludge with lower solid content while methanogenesis produced higher methane consuming sludge with SC of 16%. The combination of thermal hydrolysis with chemical pretreatments also played a crucial role in resource recovery. Combining free nitrous acid and thermal hydrolysis demonstrated the highest methane production efficiency compared to the combination with typical acetic acid and sodium hydroxide. Moreover, the impact of HTP parameters on mesophilic and thermophilic fermentation was investigated and ultimately, 10-15% higher solubilization and VFA production occurred during thermophilic fermentation compared to mesophilic. Further, different process configurations of HTP with fermentation and anaerobic digestion were examined while hydrothermal pretreatment was found to have superior results for COD solubilization (25.5%), VFA production (65 g Acetate/L), and methane production (230 mL CH /g 4COD added) compared to the hydrothermal inter-treatment (HIT). Mathematical models developed by incorporating more than 100 sample points from studies mentioned above further defined the correlation of HTP and process response parameters. The best conditions of HTP from observations in the first phase were utilized to pretreat TWAS for the next phase. The pretreated TWAS and PS mixture was then used as the substrate of the novel integrated thermal hydrolysis and vacuum fermentation. Vacuum fermentation integrated with HTP demonstrated the highest (45%), VFA yield (0.32 g COD/g VSS added), and methane yield (267 mL CH4/g TCOD added) compared to the systems without pretreatment and vacuum. Microbial community analysis confirmed that HTP and vacuum application significantly impact the bacterial community's diversity. A bigger population of fermenters such as coprothermobacteraeota was observed in vacuum systems and for pretreated samples.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».