Effect of the substrate-concentration on the methane fermentation of sewage sludge |
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Authors: | Dr J Malý CSc Dr H Fadrus |
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Institution: | (1) Central Sewage Treatment Plant, Brno;(2) Present address: Konečného nám. 2, Brno, ČSSR;(3) Present address: Tř. Řijnové rev. 14, Brno, ČSSR |
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Abstract: | Summary In batch fermentation tests the effect of the substrate concentration on the methane fermentation process of the sewage sludge
was controlled. In the range of 1.5 up to 6.5 percent of dry solids content in the raw sludge no changes could be demonstrated
in the fermentation course, digestion of the organic substance, sludge gas production and in the organic compounds decomposition.
The ratio of the solid phase concentration to the water content determined the ion concentration of the solution, which during
the fermentation process would increase. The ion concentration affects the enzymatic activity of the bacteria and their metabolic
process as well. The increase of the concentration of some ions, e.g. of ammonia-ions, above the given limit would inhibit
the fermentation course. At conditions of the tests this limit would not be exceeded so that the inhibition of the fermentation
could not be observed. In accordance with the composition of the mineral and organic part of the sludge particles the buffer
capacity of media would result which is considered to be most significant for preserving the pH value in suitable limits for
the bacteria, participating on the methane fermentation of organic substrate.
Zusammenfassung In Schichtfermentations-Versuchen wurde der Einfluss der Subtratkonzentration auf die Methanfermentation von Kl?rschlamm bestimmt.
Es wurde nachgewiesen, dass im Bereich von 1,5 bis 6,5% Trockensubstanz keine ?nderungen im Verlaufe der Fermentation, in
der Digestion organischer Stoffe, in der Faulgasproduktion und im Abbau der Kohlenstoffverbindungen auftreten. Das Konzentrationsverh?ltnis
der festen Phase des Schlammes zu seinem Wassergehalt bestimmt aber die Ionenst?rke des Milieus, die w?hrend der Fermentation
erh?ht wird. Die Ionenkonzentration beeinflusst die enzymatische T?tigkeit der Bakterien und dadurch auch ihre metabolischen
Vorg?nge. Die Erh?hung von Ionenkonzentration (z.B. Ammoniumionen) über eine gewisse Grenze inhibiert den Fermentationsverlauf.
Unter den Bedingungen der angeführten Versuche, wo die Substratkonzentration die bei dem Betrieb der Faulbeh?lter üblichen
Werte nicht überschritten hat, wurde denn auch keine Inhibition der Methanfermentation beobachtet. Die Zusammensetzung des
organischen und anorganischen Anteils des Schlammes bestimmt die Pufferkapazit?t des Milieus, die für die Erhaltung des pH-Wertes
in den für die Bakterient?tigkeit geeigneten Grenzen wichtig ist.
Résumé L'on a, dans des essais de fermentation par couches, étudié l'effet de la concentration du substrat sur le processus de fermentation
des boues d'épuration au méthane. On constata que, lorsque les boues ont une teneur en matière sèche entre 1,5 et 6,5%, il
ne se produit aucun changement dans la fermentation, dans la digestion des substances organiques, dans la production de gaz
de digestion, ni dans la décomposition des carbures. C'est toutefois du rapport entre la phase solide des boues et leur teneur
en eau que dépend la concentration du milieu en ions, concentration qui augmente au cours de la fermentation. La concentration
en ions influe sur l'activité enzymatique des bactéries et, de ce fait, aussi sur leur métabolisme. L'augmentation des concentrations
de certains ions (ions d'ammonium par exemple) au-delà d'une certaine limite freine le processus de fermentation. Dans les
conditions qui régnaient pendant les essais en question, les concentrations du substrat ne dépassèrent pas les valeurs observées
dans la pratique, de sorte qu'il ne se produisit aucune inhibition de la fermentation au méthane. La composition de la fraction
organique et celle de la fraction inorganique des boues détermine la capacité tampon du milieu, capacité qui est très importante
pour le maintien de la valeur pH dans les limites favorables à l'activité bactérienne.
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