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Anaerobic biogas generation from sugar industry wastewaters in three-phase fluidized-bed bioreactor

Authors

  • Sk Masud Hossain,

    Corresponding author
    1. Centre for Advanced Studies and Research, Younus College of Engineering & Technology, Kollam 691010, Kerala, India
    • Centre for Advanced Studies and Research, Younus College of Engineering & Technology, Kollam 691010, Kerala, India.
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  • Manas Das

    1. Department of Chemical Engineering, University of Calcutta, 92 APC Road, Kolkata 700009, West Bengal, India
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Abstract

In the present study, attempts are made to optimize digestion time, initial feed pH, feed temperature, and feed flow rate (organic loading rate, OLR) for maximum yield of methane gas and maximum removal of chemical oxygen demand (COD) and biological oxygen demand (BOD) of sugar industry wastewaters in three-phase fluidized-bed bioreactor. Methane gas is analysed by using flame-ionisation detector (FID). The optimum digestion time is 8 h and optimum initial pH of feed is observed as 7.5. The optimum temperature of feed is 40°C and optimum feed flow rate is 14 L/min with OLR 39.513 kg COD/m3 h. OLR is calculated on the basis of COD inlet in the bioreactor at different flow rates. The maximum methane gas concentration is 61.56% (v/v) of the total biogas generation at optimum biomethanation process parameters. The maximum biogas yield rate is 0.835 m3/kg COD/m3 h with maximum methane gas yield rate (61.56%, v/v) of 0.503 m3/kg COD/m3 h at optimum parameters. The maximum COD and BOD reduction of the sugar industry wastewaters are 76.82% (w/w) and 81.65% (w/w) at optimum biomethanation parameters, respectively.

Abstract

Les études continues actuelles sont entreprises pour créer un processus de digestion anaérobie efficace des eaux usées de l'industrie du sucre pour la production de biogaz à l'aide de boues digérées de façon active provenant d'une station de traitement des eaux usées dans un réacteur à lit fluidisé à trois phases. Le gaz méthane est analysé en utilisant un détecteur à ionisation de flamme qui est un détecteur du chromatographe en phase gazeuse. Le temps de digestion optimal est de 8 h et le pH initial optimal de l'approvisionnement est observé comme 7,5 respectivement. La température optimale de l'approvisionnement est de 40 şC et le débit optimal de l'approvisionnement est de 14 L/min avec un taux de charge organique maximal de 39,513 kg DCO m−3 h−1 respectivement. Les taux de charge organique sont calculés sur la base de l'entrée de DCO dans le réacteur à divers débits. L'expansion maximale du lit est observée à 23,67 m à un débit d'approvisionnement optimal de 14 L/min. La concentration maximale de gaz méthane (CH4) est de 63,56 % (v/v) de la production totale de biogaz aux paramètres de bioprocédés optimaux. Le taux de rendement maximal de biogaz est de 0.835 m3/kg DCO m−3 h−1 avec un taux de rendement maximal de gaz méthane de 0.530 m3/kg DCO m−3 h−1 respectivement aux paramètres optimaux. Le retrait maximal de DCO et DBO des eaux usées de l'industrie du sucre est de 76,82 % (w/w) et 81,65 % (w/w) avec un taux de charge organique de 39.513 kg DCO m−3 h−1 respectivement.

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