Thermophilic anaerobic acid digestion of biosolids: hydrolysis, acidification, and optimization of retention time of acid digestion

摘要

The objective of the study was the optimization of the retention time in a thermophilic acid digestion system. To achieve this optimization, acidification index defined as the ratio between acidification rate and hydrolysis rate was used. First-order reaction model developed by Eastman and Ferguson (1981) was used to describe hydrolysis of particulate matter in sludge. The first-order hydrolysis rate constant was found to be 2.36 d-1, and the initial concentration of degradable particulate COD was found to be 10.4 g/L. A model of acid digestion was proposed that included acidogenic biomass growth and decay. The total acidogenic population was estimated and kinetic parameters of acidogenic population were specific growth rate 0.78 d-1, net specific growth rate 0.25 d-1, decay coefficient 0.52 d-1, and observed yield 0.05 mg biomass / mg COD consumed. Based on the acidification index, the optimum retention time in a thermophilic acid digester was 3-3.5 d. Key words: wastewater sludge, biosolids, anaerobic digestion, hydrolysis, acidification, kinetics.L'objectif de l'étude est l'optimisation du temps de rétention d'un système de digestion acide thermophile. Afin de réaliser cette optimisation, l'indice d'acidification défini comme le rapport entre la vitesse d'acidification et la vitesse d'hydrolyse, a été utilisé. Le modèle de réaction du premier ordre développé par Eastman et Ferguson (1981) a été utilisé pour décrire l'hydrolyse d'une matière particulière dans les boues. La constante de vitesse d'hydrolyse de premier ordre était de 2,36 j-1 et la concentration initiale de la DCO des particules dégradables était de 10,4 g/L. Un modèle de digestion acide incluant la croissance et la dégradation de la biomasse acidogène a été proposé. La population acidogène totale a été estimée et les paramètres cinétiques de la population acidogène étaient de 0,78 j-1 pour le taux de croissance spécifique, de 0,25 j-1 pour le taux de croissance spécifique net, de 0,52 j-1 pour le coefficient de dégradation, et de 0,05 mg de biomasse/mg de DCO consumée pour le rendement observé. Basé sur l'indice d'acidification, le temps de rétention optimal dans le digesteur d'acide thermophile était de 3 à 3,5 jours. Mots clés : boues d'usine d'épuration, biosolides, digestion anaérobie, hydrolyse, acidification, cinétique. [Traduit par la rédaction]