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Test BMPFanghi di depurazione e industriali

Municipal sewage sludge (mixed) — BMP: 15 studi, media ponderata 250 m³ CH₄/t SV

Municipal sewage sludge (mixed): 15 record di dati BMP tratti da 8 pubblicazioni, media ponderata 250 m³ CH₄/t SV, intervallo 111–407.

valutazione: neutraCH₄ ≈ 54 % (stima)

Pubblicato Aggiornato 2 min di letturaRedazione FeedstockData

Foto Hannes Grobe 08:01, 27 October 2007 (UTC) / Wikimedia Commons, licenza CC BY-SA 2.5, file di origine; modifiche: ritaglio

Media ponderata
250m³ CH₄/t SV
Intervallo
111–407m³ CH₄/t SV
Record
15studi
Pubblicazioni
8fonti
Temperature
35 °C, 37 °C, 38 °Cdel test

Metano nel biogas

Contenuto medio di metano · ≈ 5,4 kWh/m³ di biogas

stima in base al tipo di substrato Gli studi raccolti non contengono misurazioni. L’intervallo deriva dalla composizione approssimativa (proteine dall’azoto totale (N 2,2 % SS × 6,25)) e dalle rese dei gruppi di composti secondo la FNR.

Come lo calcoliamo e che cosa significano le zone

Valutazione per gli impianti di biogas

neutra — valutazione redazionale per gli impianti di biogasNessun vantaggio evidente: conviene applicare una tariffa per il conferimento

Potenziale per tonnellata di sostanza fresca: basso (14 m³ CH₄/t); rischio di processo: proteine / azoto, inibitori, zolfo. Nessun requisito aggiuntivo di gestione.

Perché? Fattori della valutazione

Potenziale per tonnellata 0

  • ±0potenziale 14 m³ CH₄/t di sostanza fresca (BMP 250 × SS 6,9 % × SV 78,7 %)

Stabilità del processo −1,75

  • −1proteine / azoto: rischio di inibizione da ammoniaca per quote più elevate
  • −0,5inibitori: naturali o residui (ad es. limonene, polifenoli, antibiotici, metalli)
  • −0,25zolfo: H₂S nel biogas (tossicità per i batteri, corrosione, desolforazione)

Gestione e costi 0

  • 0nessun fattore

Punteggio totale: −1,75 · soglie: ≥ 2,5 molto buona, ≥ 1 buona, sotto — neutra; negativa in caso di rischio di processo cumulativo.

Valutazione redazionale secondo la metodologia · affidabilità della valutazione: alta · esclusi i prezzi di mercato

Aggiungi al calcolatore di codigestione Dati CSV

Curve BMP da 15 studi

Media ponderata Singoli record

Curve BMP: Municipal sewage sludge (mixed)Produzione cumulata di metano nel tempo per 15 record e la media ponderata di 250 m³ CH₄/t SV. 15 delle curve sono curve del modello (cinetica del primo ordine).01002003004005000510152025303540tempo [d]m³ CH₄/t SVBrowne et al. (2013): 247 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Holliger et al. (2017): 407 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Koch et al. (2017) · 1: 268 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Koch et al. (2017) · 2: 270 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Koch et al. (2017) · 3: 290 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Koch et al. (2017) · 4: 295 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Koch et al. (2017) · 5: 305 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Koch et al. (2017) · 6: 315 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Kolbl et al. (2014): 309 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Kouas et al. (2017) · 1: 126 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Kouas et al. (2017) · 2: 270 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Serrano et al. (2016): 111 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Lallement et al. (2021) · 1: 242 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Lallement et al. (2021) · 2: 243 m³ CH₄/t SV (curva del modello)Zahan et al. (2016): 192 m³ CH₄/t SV (curva del modello)media250

Le linee tratteggiate sono una curva del modello (cinetica del primo ordine, B(t) = B₀·(1 − e−kt)); il punto finale proviene dalla pubblicazione. Tutte le curve sono curve del modello.

Produzione cumulata di metano nel corso del test [m³ CH₄/t SV]. La linea spessa è la media ponderata di tutti i record (250); i punti indicano i valori finali riportati nelle pubblicazioni. Posizionare il puntatore sul grafico per leggere i valori; fare clic su una voce della legenda per nascondere o mostrare un record.

  • Mostra i restanti record nella legenda (3)

Record e fonti

Scarica il CSV
FonteBMP
m³ CH₄/t SV		TemperaturaCampioneCurva
Browne et al. (2013) DOI24737 °C · mesofilowastewater sludgepunto finale (curva del modello)
Holliger et al. (2017) DOI407—Waste sludgepunto finale (curva del modello)
Koch et al. (2017) · 1 DOI26838 °C · mesofilosewage sludgepunto finale (curva del modello)
Koch et al. (2017) · 2 DOI27038 °C · mesofilosewage sludgepunto finale (curva del modello)
Koch et al. (2017) · 3 DOI29038 °C · mesofilosewage sludgepunto finale (curva del modello)
Koch et al. (2017) · 4 DOI29538 °C · mesofilosewage sludgepunto finale (curva del modello)
Koch et al. (2017) · 5 DOI30538 °C · mesofilosewage sludgepunto finale (curva del modello)
Koch et al. (2017) · 6 DOI31538 °C · mesofilosewage sludgepunto finale (curva del modello)
Kolbl et al. (2014) DOI30938 °C · mesofilomunicipalpunto finale (curva del modello)
Kouas et al. (2017) · 1 DOI12635 °C · mesofilowastewater sludgepunto finale (curva del modello)
Kouas et al. (2017) · 2 DOI27035 °C · mesofilowastewater sludgepunto finale (curva del modello)
Serrano et al. (2016) DOI11135 °C · mesofilosewage sludgepunto finale (curva del modello)
Lallement et al. (2021) · 1 DOI24238 °C · mesofiloWWTP sludge (Inoculum 1)punto finale (curva del modello)
Lallement et al. (2021) · 2 DOI24338 °C · mesofiloWWTP sludge (Inoculum 2)punto finale (curva del modello)
Zahan et al. (2016) DOI19237 °C · mesofiloSewage sludge (SS, primary + waste activated sludge mix)punto finale (curva del modello)
Media ponderata250media aritmetica 259, SD 74

Composizione tipica

Sostanza secca (SS)
6,9% (intervallo 4,1–23)
Solidi volatili (SV)
78,7 % SS (intervallo 77–80)
Azoto
2,2 % SS
Rapporto C/N
19,7

Mediana e intervallo delle determinazioni riportate nelle pubblicazioni alla base dei record BMP di questo substrato (lette da: MY-D); sostanza secca: 4 determinazioni, solidi volatili: 3 determinazioni. Il rapporto C/N è stato calcolato come rapporto tra il contenuto di C e di N (% SS) dalla stessa fonte.

Fonti: Browne et al. (2013); Koch et al. (2017); Kolbl et al. (2014); Serrano et al. (2016).

La composizione della materia prima varia da un lotto all’altro: per i calcoli dell’impianto utilizzare l’analisi di un campione proprio. Il calcolatore inserisce automaticamente valori tipici.

Proprietà di processo

  • ricco di proteine
  • composizione variabile
  • ricco di zolfo
  • contiene inibitori
  • classificazione redazionale

Codigestione — con che cosa abbinarlo, a che cosa prestare attenzione

Dosaggio

Fonti dei dati di processo

  1. Fountoulakis, Petousi, Manios (2010). Co-digestion of sewage sludge with glycerol to boost biogas production. Waste Manag.
  2. Davidsson et al. (2008). Co-digestion of grease trap sludge and sewage sludge. Waste Manag.
  3. Pitk et al. (2013). Co-digestion of sewage sludge and sterilized solid slaughterhouse waste: methane production efficiency and process limitations. Bioresour. Technol.
  4. Chen, Cheng, Creamer (2008). Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresour. Technol.
  5. Appels et al. (2008). Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge. Prog. Energy Combust. Sci.

Il calcolatore di codigestione valuterà una specifica miscela contenente questo substrato.

Che cosa mostra la raccolta

La raccolta comprende 15 record del potenziale metanigeno (BMP) per il substrato “Municipal sewage sludge (mixed)” tratti da 8 pubblicazioni relativi al periodo 2013–2021. I risultati vanno da 111 a 407 m³ CH₄/t SV e la media ponderata è 250 m³ CH₄/t SV (media aritmetica 259, deviazione standard 74).

I test sono stati condotti a 35, 37, 38 °C (regime: mesofilo). Le differenze di temperatura, inoculo, durata del test e preparazione del campione sono cause tipiche della dispersione dei risultati tra i laboratori.

Per 15 record la pubblicazione riporta solo il valore finale. La linea nel grafico è allora una curva del modello (cinetica del primo ordine) e serve solo a confrontare le forme: dalla pubblicazione proviene soltanto il punto finale.

Come utilizzare questi dati

Il BMP descrive il potenziale ottenuto in un test in batch in condizioni di laboratorio. In un impianto a scala reale la resa dipende inoltre dal tempo di ritenzione, dal carico del digestore, dalla miscelazione e dalla composizione dell’alimentazione. Per i calcoli preliminari conviene utilizzare la media ponderata, mentre per la valutazione del rischio l’intero intervallo dei risultati. Nella pianificazione di una specifica alimentazione conviene commissionare un proprio test BMP su un campione rappresentativo.

La metodologia in breve

Il BMP è la quantità di metano ottenuta dai solidi volatili (SV) in un test in batch, espressa in m³ CH₄ per tonnellata di SV (numericamente uguale a NmL CH₄/g SV nelle pubblicazioni) e convertita in condizioni normali (0 °C, 101,325 kPa). La media ponderata attribuisce a ogni pubblicazione un peso complessivo pari a 1, ripartito in parti uguali tra i suoi risultati per il substrato: un articolo che testa venti varietà non pesa più di un articolo con un solo campione. Nei programmi interlaboratorio l’unità è il laboratorio (peso complessivo 1) e, al suo interno, il peso di una prova cresce con il numero di bottiglie (repliche). I risultati dopo pretrattamento (ad es. termico, chimico, enzimatico) sono presentati separatamente e non rientrano nella media.

Le linee continue sono curve misurate nei test. Quando una pubblicazione riporta solo il risultato finale, tracciamo un modello cinetico del primo ordine, B(t) = B₀·(1 − e−kt): dalla pubblicazione proviene soltanto il punto finale e la forma della curva serve unicamente come visualizzazione: da essa non si deve ricavare la produzione di un determinato giorno. Per questo substrato si è assunto k = 0,091 d−1 (nessun dato cinetico per il gruppo – è stata utilizzata la mediana di tutte le costanti di velocità k disponibili (93 valori)).

Le statistiche descrivono la dispersione dei risultati pubblicati: una raccolta descrittiva, non una meta-analisi né una garanzia della resa dell’impianto.

Metodologia completa e politica di correzione

Risultati dopo pretrattamento (3) — esclusi dalla media
FonteBMP
m³ CH₄/t SV		PretrattamentoCampione
Serrano et al. (2016)118physicalsewage sludge
Serrano et al. (2016)130physicalsewage sludge
Serrano et al. (2016)118physicalsewage sludge

Bibliografia

  1. Browne, J.D.; Allen, E.; Murphy, J.D. (2013). Evaluation of the biomethane potential from multiple waste streams for a proposed community scale anaerobic digester. Environmental Technology 34(13-14), 2027–2038. DOI: 10.1080/09593330.2013.812669 DOI
  2. Holliger, C.; Fruteau de Laclos, H.; Hack, G. (2017). Methane Production of Full-Scale Anaerobic Digestion Plants Calculated from Substrate’s Biomethane Potentials Compares Well with the One Measured On-Site. Frontiers in Energy Research 5, 12. DOI: 10.3389/fenrg.2017.00012 DOI
  3. Koch, K.; Lippert, T.; Drewes, J.E. (2017). The role of inoculum’s origin on the methane yield of different substrates in biochemical methane potential (BMP) tests. Bioresource Technology 243, 457–463. DOI: 10.1016/j.biortech.2017.06.142 DOI
  4. Kolbl, S.; Paloczi, A.; Panjan, J.; Stres, B. (2014). Addressing case specific biogas plant tasks: Industry oriented methane yields derived from 5L Automatic Methane Potential Test Systems in batch or semi-continuous tests using realistic inocula, substrate particle sizes and organic loading. Bioresource Technology 153, 180–188. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.12.010 DOI
  5. Kouas, M.; Torrijos, M.; Sousbie, P.; Steyer, J.P.; Sayadi, S.; Harmand, J. (2017). Robust assessment of both biochemical methane potential and degradation kinetics of solid residues in successive batches. Waste Management 70, 59–70. DOI: 10.1016/j.wasman.2017.09.001 DOI
  6. Serrano, A.; Siles, J.; Martín, M.; Chica, A.; Estévez-Pastor, F.; Toro-Baptista, E. (2016). Improvement of anaerobic digestion of sewage sludge through microwave pre-treatment. Journal of Environmental Management 177, 231–239. DOI: 10.1016/j.jenvman.2016.03.048 DOI
  7. Lallement, A.; Siaud, A.; Peyrelasse, C.; Kaparaju, P.; Schraauwers, B.; Maunas, S.; Monlau, F. (2021). Impact of Operational Factors, Inoculum Origin, and Feedstock Preservation on the Biochemical Methane Potential. Bioengineering 8(11), 176. DOI: 10.3390/bioengineering8110176 DOI
  8. Zahan, Z.; Othman, M.Z.; Rajendram, W. (2016). Anaerobic Codigestion of Municipal Wastewater Treatment Plant Sludge with Food Waste: A Case Study. BioMed Research International 2016, 1–13. DOI: 10.1155/2016/8462928 DOI

Tutte le fonti del sito: bibliografia.

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