Combining a solid-state submerged fermenter with bioelectrochemically enhanced anaerobic digestion (BEAD) process for enhanced methane (CH4) production from food waste: Effects of the organic loading rates and applied voltages
Notice bibliographique
Résumé
This study investigated the performance of a two-stage reactor system comprising a solid-state submerged fermenter (3SF) and a bioelectrochemically enhanced anaerobic digestion (BEAD) process. Initially, the 3SF performance was optimized by evaluating the impact of leachate recirculation rates (LRRs) of 34 L/day, 50 L/day, and 75 L/day. The maximum hydrolysis and acidification yields of 635 ± 10 gsCOD/kgVS added and 531 ± 8 gsCOD SCFA /kgVS added were observed at an LRR of 75 L/day, demonstrating the significance of operating at higher LRRs. Furthermore, the performance of the BEAD was assessed at progressing organic loading rates (OLRs) of 3–12 gsCOD/L/day, with a fixed applied voltage of 1.4 V using FW leachate. At higher OLRs of 7–12 gsCOD/L/day, BEAD outperformed AD-control, achieving better sCOD removal efficiencies and CH 4 yield ranging from 94 % to 88 % and 0.35–0.30 L/gsCOD removed observed compared to 91–81 % and 0.28–0.23 L/gsCOD removed in the AD-control. Although performance at low OLRs of 3–6 gsCOD/L/day was similar across systems, however, BEAD achieves steady-state conditions quickly, demonstrating improved operational stability across a wider OLR range of 3–12 gsCOD/L/day compared to the 3–6 gsCOD/L/day in the AD-control. The impact of the applied voltages of 1 V, 0.6 V, and 0 V was also investigated at OLRs of 3 and 12 gsCOD/L/day. Notably, applied voltage had a more pronounced impact at a higher OLR, enhancing energy gain from 0.09 to 0.27 Wh/gsCOD removed compared to 0.03–0.066 Wh/gsCOD removed at the lower OLR of 3 gsCOD/L/day. Microbial community analysis revealed a higher relative abundance of H₂-producing butyrate-oxidizing bacteria and exoelectrogens in the BEAD system, indicating the coexistence of both conventional and exoelectrogenic CH 4 production pathways. Overall, the proposed 3SF-BEAD system enhanced the CH 4 yield, shortened the operational cycle, and enhanced stability at higher OLRs. • 3SF performance was improved by 12 % at a higher LRR of 75 L/day. • BEAD performance was better than AD-control at higher OLRs of 7–12 gsCOD/L/day. • CH 4 yield in the BEAD was 30–63 % higher than AD-control. • Applied voltage led to 11-fold more energy gain at a higher OLR of 12 gsCOD/L/day. • The operational cycle of 3SF-BEAD was 2-fold shorter than conventional systems.
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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) | 0,001 | 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) | 0,000 | 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 ».