Published February 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Co-digestion of palm oil mill effluent with chicken manure and crude glycerol: biochemical methane potential by monod kinetics
Creators
- 1. Walailak University
Description
Abstract
In Thailand, the palm oil industry produces a huge amount of palm oil mill effluent (POME), mostly used for electricity generation through biogas production. Co-digestion with other waste can further improve biogas yield and solve waste management problems. Most previous studies relied on biochemical methane potential (BMP) assay or batch co-digestion to obtain the optimal mixing ratio, ignoring the kinetic part or treat it for sole discussion of the results. This work directly uses mechanistic models based on Monod kinetics to describe the experimental results obtained from the co-digestion of POME (40 ml, BMP=281.2 mlCH4/gCODadded)) with chicken manure (CM) (0–50 g) and crude glycerol (Gly) (0–10 ml). The best mixing ratio between CM and POME was 5 gCM: 40 mlPOME (BMP = 276.9 mlCH4/gCODadded). The best ratio for Gly and POME was 2 mlGly: 40 mlPOME (BMP = 211.9 mlCH4/gCODadded). Adding Gly only 2 mlGly/40 mlPOME doubled the amount of biogas. Hence, crude glycerol is a good substrate for on-demand biogas output. The co-digestion increases the methane output but with a decreased yield. A multi-substrate Monod model was developed based on the levels of digestion difficulty. A partial-least squared fitting was used to estimate its main parameters. All parameters included in the model passed the significant tests at a 95% confidence level. The model can describe the experimental results very well, predict observable state variables of batch co-digestion, and allow a simple extension for continuous co-digestion dynamics. A limited continuous experiment was conducted to confirm the applicability of the model parameters of POME digestion obtained from BMP tests to predict a continuous AD. The results show good potential but must be carefully interpreted. It is generally possible and practical to directly obtain design and operational parameters from BMP assays based on only accumulated biogas curves and initial and final COD/VS.Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص
في تايلاند، تنتج صناعة زيت النخيل كمية هائلة من النفايات السائلة من مطحنة زيت النخيل (POME)، والتي تستخدم في الغالب لتوليد الكهرباء من خلال إنتاج الغاز الحيوي. يمكن أن يؤدي الهضم المشترك مع النفايات الأخرى إلى تحسين إنتاجية الغاز الحيوي وحل مشاكل إدارة النفايات. اعتمدت معظم الدراسات السابقة على اختبار جهد الميثان الكيميائي الحيوي (BMP) أو الهضم المشترك للدفعة للحصول على نسبة الخلط المثلى، وتجاهل الجزء الحركي أو معالجته للمناقشة الوحيدة للنتائج. يستخدم هذا العمل مباشرة نماذج ميكانيكية تعتمد على حركية مونود لوصف النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها من الهضم المشترك لـ POME (40 مل، BMP=281.2 مل CH 4/gCODadded)) مع سماد الدجاج (CM) (0–50 جم) والجلسرول الخام (Gly) (0–10 مل). كانت أفضل نسبة خلط بين CM و POME هي 5 جم: 40 مل من POME (BMP = 276.9 مل منCH 4/gCODadded). كانت أفضل نسبة لـ Gly و POME 2 ملGly: 40 ملPOME (BMP = 211.9 مل CH 4/gCODadded). إضافة Gly فقط 2 mlGly/40 mlPOME ضاعف كمية الغاز الحيوي. وبالتالي، فإن الجلسرين الخام هو ركيزة جيدة لإنتاج الغاز الحيوي عند الطلب. يزيد الهضم المشترك من ناتج الميثان ولكن مع انخفاض العائد. تم تطوير نموذج مونود متعدد الركائز بناءً على مستويات صعوبة الهضم. تم استخدام تركيب جزئي لأقل تربيع لتقدير بارامتراته الرئيسية. اجتازت جميع المعلمات المدرجة في النموذج الاختبارات المهمة عند مستوى ثقة 95 ٪. يمكن للنموذج وصف النتائج التجريبية بشكل جيد للغاية، والتنبؤ بمتغيرات الحالة التي يمكن ملاحظتها للهضم المشترك للدفعة، والسماح بتمديد بسيط لديناميكيات الهضم المشترك المستمر. تم إجراء تجربة مستمرة محدودة لتأكيد قابلية تطبيق معلمات نموذج هضم بوم التي تم الحصول عليها من اختبارات BMP للتنبؤ بمرض الزهايمر المستمر. تظهر النتائج إمكانات جيدة ولكن يجب تفسيرها بعناية. من الممكن والعملي بشكل عام الحصول مباشرة على معايير التصميم والتشغيل من فحوصات BMP بناءً على منحنيات الغاز الحيوي المتراكمة فقط و COD الأولي والنهائي/مقابلTranslated Description (French)
Résumé
En Thaïlande, l'industrie de l'huile de palme produit une énorme quantité d'effluent de moulin à huile de palme (POME), principalement utilisé pour la production d'électricité grâce à la production de biogaz. La codigestion avec d'autres déchets peut encore améliorer le rendement en biogaz et résoudre les problèmes de gestion des déchets. La plupart des études précédentes s'appuyaient sur le dosage du potentiel biochimique du méthane (BMP) ou sur la co-digestion par lots pour obtenir le rapport de mélange optimal, en ignorant la partie cinétique ou en la traitant pour la seule discussion des résultats. Ce travail utilise directement des modèles mécanistes basés sur la cinétique Monod pour décrire les résultats expérimentaux obtenus à partir de la co-digestion de POME (40 ml, BMP=281,2 mlCH4/gCODadded)) avec du fumier de poulet (CM) (0–50 g) et du glycérol brut (Gly) (0–10 ml). Le meilleur rapport de mélange entre CM et POME était de 5 gCM : 40 mlPOME (BMP = 276,9 mlCH4/gCODadded). Le meilleur ratio pour Gly et POME était de 2 mlGly : 40 mlPOME (BMP = 211,9 mlCH4/gCODadded). L'ajout de Gly seulement 2 mlGly/40 mlPOME a doublé la quantité de biogaz. Par conséquent, le glycérol brut est un bon substrat pour la production de biogaz à la demande. La co-digestion augmente la production de méthane mais avec un rendement réduit. Un modèle Monod multi-substrat a été développé en fonction des niveaux de difficulté de digestion. Un ajustement partiel par les moindres carrés a été utilisé pour estimer ses principaux paramètres. Tous les paramètres inclus dans le modèle ont réussi les tests significatifs à un niveau de confiance de 95 %. Le modèle peut très bien décrire les résultats expérimentaux, prédire les variables d'état observables de la co-digestion par lots et permettre une extension simple pour une dynamique de co-digestion continue. Une expérience continue limitée a été menée pour confirmer l'applicabilité des paramètres du modèle de digestion des pomes obtenus À partir des tests BMP pour prédire une MA continue. Les résultats montrent un bon potentiel mais doivent être interprétés avec soin. Il est généralement possible et pratique d'obtenir directement les paramètres de conception et de fonctionnement à partir des essais BMP basés uniquement sur les courbes de biogaz accumulées et la DCO/VA initiale et finale.Translated Description (Spanish)
Resumen
En Tailandia, la industria del aceite de palma produce una gran cantidad de efluentes de molinos de aceite de palma (POME), utilizados principalmente para la generación de electricidad a través de la producción de biogás. La co-digestión con otros residuos puede mejorar aún más el rendimiento del biogás y resolver los problemas de gestión de residuos. La mayoría de los estudios anteriores se basaron en el ensayo bioquímico del potencial de metano (BMP) o la codigestión por lotes para obtener la proporción de mezcla óptima, ignorando la parte cinética o tratándola para la única discusión de los resultados. Este trabajo utiliza directamente modelos mecanísticos basados en la cinética Monod para describir los resultados experimentales obtenidos de la codigestión DE POME (40 ml, bmp=281,2 ml de CH 4/gCODañado)) con estiércol de pollo (CM) (0–50 g) y glicerol bruto (Gly) (0–10 ml). La mejor relación de mezcla entre CM y POME FUE DE 5 gCM: 40 mlPOME (BMP = 276,9 mlCH4/gCODañadido). La mejor proporción para Gly y POME FUE DE 2 mlGly: 40 mlPOME (BMP = 211.9 mlCH4/gCODañado). La adición de Gly solo 2 mlGly/40 mlPOME duplicó la cantidad de biogás. Por lo tanto, el glicerol crudo es un buen sustrato para la producción de biogás bajo demanda. La codigestión aumenta la producción de metano pero con un rendimiento disminuido. Se desarrolló un modelo Monod multisustrato basado en los niveles de dificultad de digestión. Se utilizó un accesorio parcial de mínimos cuadrados para estimar sus parámetros principales. Todos los parámetros incluidos en el modelo pasaron las pruebas significativas con un nivel de confianza del 95%. El modelo puede describir muy bien los resultados experimentales, predecir variables de estado observables de codigestión por lotes y permitir una extensión simple para la dinámica de codigestión continua. Se realizó un experimento continuo limitado para confirmar la aplicabilidad de los parámetros del modelo de digestión DE POME obtenidos de las pruebas de BMP para predecir una EA continua. Los resultados muestran un buen potencial, pero deben interpretarse con cuidado. En general, es posible y práctico obtener directamente los parámetros de diseño y funcionamiento de los ensayos de BMP basados solo en las curvas de biogás acumuladas y en la DQO/VS inicial y final.Files
pdf.pdf
Files
(16.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c29daa7db560bee21ca6b6e6e237eea0
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الهضم المشترك للنفايات السائلة من مطحنة زيت النخيل مع سماد الدجاج والجلسرول الخام: إمكانات الميثان البيوكيميائية بواسطة حركية أحادية
- Translated title (French)
- Co-digestion de l'effluent de l'usine d'huile de palme avec du fumier de poulet et du glycérol brut : potentiel biochimique de méthane par cinétique monod
- Translated title (Spanish)
- Codigestión del efluente del molino de aceite de palma con estiércol de pollo y glicerol crudo: potencial bioquímico de metano por cinética monod
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3128218456
- DOI
- 10.1016/j.heliyon.2021.e06204
References
- https://openalex.org/W129265995
- https://openalex.org/W1509278136
- https://openalex.org/W1592200047
- https://openalex.org/W1968702670
- https://openalex.org/W1976982219
- https://openalex.org/W1978768665
- https://openalex.org/W1979254884
- https://openalex.org/W1981633906
- https://openalex.org/W1989438040
- https://openalex.org/W1990476797
- https://openalex.org/W1990638904
- https://openalex.org/W1996836910
- https://openalex.org/W2003844035
- https://openalex.org/W2005726600
- https://openalex.org/W2029511769
- https://openalex.org/W2042359462
- https://openalex.org/W2042721530
- https://openalex.org/W2047498616
- https://openalex.org/W2049789424
- https://openalex.org/W2055787383
- https://openalex.org/W2059061317
- https://openalex.org/W2063364193
- https://openalex.org/W2064628204
- https://openalex.org/W2073211946
- https://openalex.org/W2082071359
- https://openalex.org/W2083884455
- https://openalex.org/W2089900410
- https://openalex.org/W2094272264
- https://openalex.org/W2094364222
- https://openalex.org/W2100193160
- https://openalex.org/W2139816774
- https://openalex.org/W2266833112
- https://openalex.org/W2399005230
- https://openalex.org/W2401973735
- https://openalex.org/W2542166871
- https://openalex.org/W2597475373
- https://openalex.org/W2769829290
- https://openalex.org/W2794574315
- https://openalex.org/W2804771087
- https://openalex.org/W2891271177
- https://openalex.org/W2922235051
- https://openalex.org/W3018177943
- https://openalex.org/W3021183787
- https://openalex.org/W3092225485
- https://openalex.org/W98245653