common:navbar-cta
Scarica l'appBlogCaratteristichePrezziSupportoAccedi
EnglishEspañolعربىFrançaisPortuguêsItalianoहिन्दीKiswahili中文русский

!

Fig. 11.10 Simulazione di TAN (XSubnHX-N,1/sub) in [mg/l] su 2 giorni = 2880 min con Q = 300 l/min (blu) e Q = 200 l/min (arancione)

!

Fig. 11.11 Simulazione di nitrato-N (XSubNO3-N,1/sub) in [mg/l] su 50 giorni = 72.000 min con QSubbexC/Sub = 300 l/giorno (giallo), QSubexC/Sub = 480 l/giorno (arancione) e QSUBexC/Sub = 600 l/giorno (blu)

La digestione anaerobica (AD) di materiale organico è un processo che coinvolge le fasi sequenziali di idrolisi, acidogenesi, acetogenesi e metanogenesi (Batstone et al. 2002). La digestione anaerobica di una miscela di proteine, carboidrati e lipidi è visualizzata nella Figura 11.11. Molto spesso, l'idrolisi è considerata come la fase limite della velocità nella digestione anaerobica della materia organica complessa (Pavlostathis e GiraldoGomez 1991). Pertanto, l'aumento della velocità di reazione all'idrolisi porterà molto probabilmente ad una maggiore velocità di reazione alla digestione anaerobica. Tuttavia, l'aumento dei tassi di reazione richiede un'ulteriore comprensione del processo correlato. Un'ulteriore comprensione può essere ottenuta tramite sperimentazione e/o modellazione matematica. Poiché vi sono molti fattori che influenzano, ad esempio, il processo di idrolisi, come la concentrazione di ammoniaca, la temperatura, la composizione del substrato, la dimensione delle particelle, il pH, gli intermedi, il grado di idrolisi, cioè il potenziale del contenuto idrolizzabile e il tempo di permanenza, è quasi impossibile valutare il totale effetto dei fattori sulla velocità di reazione all'idrolisi attraverso la sperimentazione. La modellazione matematica potrebbe quindi essere un'alternativa, ma a causa di tutte le incertezze nella formulazione del modello, dei coefficienti di tasso e delle condizioni iniziali, non ci si può aspettare risposte uniche. Tuttavia, un quadro di modellazione matematica consentirebbe analisi di sensibilità e incertezza per facilitare il processo di modellazione. Come accennato in precedenza, l'idrolisi è solo uno dei passaggi nella digestione anaerobica. Di conseguenza, la comprensione e l'ottimizzazione dell'intero processo di digestione anaerobica richiede connessioni dall'idrolisi agli altri processi che si verificano durante la digestione anaerobica e le interazioni tra tutte queste fasi.

Il noto e ampiamente utilizzato ADM1 (modello di digestione anaerobica\ #1) è un modello strutturato che comprende fasi di disintegrazione e idrolisi, acidogenesi, acetogenesi e metanogenesi. La disintegrazione e l'idrolisi sono due fasi extracellulari. Nella fase di disintegrazione, i substrati di particolato composito vengono convertiti in materiale inerte, carboidrati di particolato, proteine e lipidi. Successivamente, la fase di idrolisi enzimatica decompone rispettivamente i carboidrati del particolato, le proteine e i lipidi in monosaccaridi, amminoacidi e acidi grassi a catena lunga (LCFA) (Batstone et al. 2002) (cfr. figura 11.12).

ADM1 è un modello matematico che descrive i processi biologici e fisico-chimici della digestione anaerobica come un insieme di equazioni differenziali e algebriche (DAE). Il modello contiene 26 variabili di stato dinamico in termini di concentrazioni, 19 processi cinetici biochimici, 3 processi cinetici a trasferimento gas-liquido e 8 variabili algebriche implicite per ciascuna unità di processo. In alternativa, Galí et al. (2009) ha descritto il processo anaerobico come un insieme di equazioni differenziali con 32 variabili di stato dinamico in termini di concentrazioni e altri 6 processi cinetici acido-base per unità di processo. Per una panoramica della modellazione dei processi di digestione anaerobica, ci riferiamo a Ficara et al. (2012). Tuttavia, in quanto segue e per alcuni primi approfondimenti sul processo di AD, presenteremo un semplice modello di equilibrio nutrizionale di AD in un reattore batch di sequenziamento (SBR).

11.4.1 Mineralizzazione dei nutrienti

La mineralizzazione dei nutrienti può essere calcolata utilizzando la seguente equazione (Delaide et al. 2018):

$NR=100\%\ volte (\ frac {DN_ {out} -DN {in}} {TN_ {in} -DN_ {in}}) $ (11.15a)

! image-20201002150706885

Fig. 11.12 Schema semplificato per la digestione anaerobica del particolato organico complesso (basato su El-Mashad 2003)

dove NR è il recupero dei nutrienti alla fine dell'esperimento in percentuale, DNSubout/sub è la massa totale del nutriente disciolto nel deflusso, DNsubin/sub è la massa totale del nutriente disciolto nell'afflusso e TNsubin/sub è la massa totale dei nutrienti disciolti più non disciolti nell'afflusso (vedi anche Fig. 11.13).

11.4.2 Riduzione Organica

Le prestazioni di riduzione organica del reattore possono essere calcolate utilizzando la seguente equazione:

$η_ {OM} =1-\ frac {\ Delta OM+T_ {OM\ out}} {T_ {OM\ in}} $ (11.15b)

dove ΔOM è la materia organica (COD, TS, TSS, ecc.) all'interno del reattore alla fine dell'esperimento meno quella all'inizio dell'esperimento, TSUBom out/sub è il deflusso totale dell'OM e TSUBom in/sub è l'afflusso totale di OM (cfr. anche fig. 11.14).

! image-20201002151121665

Fig. 11.13 Schema generale del reattore per determinare il potenziale di mineralizzazione, dove DN sono i nutrienti disciolti nell'acqua, ONU i nutrienti non disciolti nei fanghi (cioè TN-DN) e TN i nutrienti totali

! image-20201002151146047

Fig. 11.14 Schema generale del reattore per determinare il potenziale di riduzione del materiale organico, dove Tsubom/sub è la materia organica totale e ΔOM la variazione della materia organica all'interno del reattore


Aquaponics Food Production Systems

Loading...

Rimani aggiornato sulle ultime tecnologie Aquaponic

Azienda

  • Il nostro team
  • Comunità
  • Stampa
  • Blog
  • Programma referral
  • Informativa sulla privacy
  • Termini di servizio

Copyright © 2019 Aquaponics AI. Tutti i diritti riservati.