The Study of enrichment of hydrogenotrophic methanogen and effects of mixing conditions in anaerobic reactors added with zero-valent iron

การศึกษาการเพิ่มปริมาณไฮโดรจีโนโทรฟิคเมทาโนเจนและผลกระทบของสภาวะการกวนผสมในระบบบำบัดแบบไม่ใช้อากาศที่เติมเหล็กประจุศูนย์

Name: Yosamol Chansricharoen

keyword: Sodium formate.

LCSH: Hydrogenolysis.

; Formic acid.

LCSH: Sewage -- Purification -- Anaerobic treatment.

; Anaerobic digestion.

; Methanobacteriales.

; Hydrogenotrophic methanogen.

; Zero valent iron.

Abstract: Carbon capture and utilization (CCU) has received a lot of attention to reduce CO2 emissions. Anaerobic digestion (AD) employs hydrogenotrophic methanogen (HHM) for converting CO2 to CH4. Several studies have used zero-valent iron (ZVI) as an electron donor to accelerate the AD for CO2 to CH4 conversion. In this study, HCOOH/HCOONa were used as a substrate for HM enrichment in a fed-batch reactor that was operated for 209 days with an organic loading rate (OLR) of 1.31 g COD/L-d. The average COD conversion efficiency of 93.62% and Methanobacteriales had the highest increase. Following that, HM-enriched sludge was used to convert CO2 to CH4 using ZVI powder as an electron donor in three continuous flow reactors (CFRs) with different mixing modes (continuous stirring, 15 min every I h, and 15 min every 3 h). Due to mixing is important parameter affect mass transfer and microbial community for extracellular polymeric substances (EPS) formation for adhesion between cell-cell and cell- ZVI surface. Three CFRs were operated for 100 days, continuous feeding 99.99% CO2, ZVI concentration of 105.04 g/L, and hydraulic retention time (HRT) of 15 days. CFR B has the highest average methane production rate of 7.40 x 10 L CH4/Lreactor'd and has the highest gene copy numbers of microbials attached on ZVI surface per dried weight of ZVI in all species, Methanobacteriales as dominant methanogens in 1.26 x 10 copy number/g ZVI. As a result, the mixing mode in CFR affects the amount of HM attached to the ZVI surface.

Abstract: การดักจับคาร์บอนและนำไปใช้ประโยชน์ได้รับความสนใจอย่างมากเพื่อลดปริมาณ CO2 โดย การบำบัดแบบไม่ใช้อากาศเป็นการกระบวนการเปลี่ยน CO2 เป็นมีเทน (CH4) ด้วยเชื้อจุลินทรีย์ไฮโดรจีโนโทรฟิคเมทาโนเจน มีงานวิจัยจำนวนมากเติมเหล็กประจุศูนย์เป็นตัวให้อิเล็กตรอนเพื่อส่งเสริมความสามารถของเชื้อในการ ในงานวิจัยนี้ศึกษาผลกระทบของการกวนผสมในระบบต่อการยึดเกาะของไฮโดรจีโนโทรฟิคเมทาโนเจนที่พื้นผิวเหล็กประจุศูนย์ เนื่องจากการกวนผสมมีผลต่อการถ่ายโอนมวลในระบบและส่งผลต่อการสร้าง Extracellular polymeric substances (EPS) ซึ่งเป็นสารที่ช่วยยึดเกาะระหว่างเซลล์กับเซลล์และเซลล์กับพื้นผิวเหล็กประจุศูนย์ โดยใช้กรดฟอร์มิคและโชเดียมฟอร์เมตเป็นแหล่งคาร์บอนเพื่อเพิ่มปริมาณไฮโดรจีโนโทรฟิคเมทาโนเจนในระบบกึ่งกะ (fed-batch reactor) 209 วัน ด้วยอัตราป้อนสารอินทรีย์ 1.31 กรัมซีโอดีต่อลิตรต่อวัน พบว่าค่าเฉลี่ยการใช้ซีโอดี ร้อยละ 93.62 และกลุ่ม Methanobacteriales มีปริมาณเพิ่มขึ้นมากที่สุด จากนั้นเติมเหล็กประจุ ศูนย์ในระบบไหลแบบต่อเนื่อง (CFR) ด้วยการกวนผสมที่แตกต่างกัน (กวนต่อเนื่อง, กวน 15 นาที ทุก 1 ชม. และกวน 15 นาที ทุก 3 ชั่วโมง) เป็นเวลา 100 วัน ป้อน 99.99% CO2 ต่อเนื่อง เติมเหล็กประจุศูนย์เข้มข้น 105.04 กรัมต่อลิตร และระยะเวลากักเก็บ (HRT) 15 วัน พบว่า CFR B มีอัตราการผลิตมีเทนสูงสุด 7.40 x 10 ลิตรมีเทนต่อลิตรต่อวัน และมีปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ยึดเกาะบนผิวเหล็กมากที่สุด โดยมี Methanobacteriales เป็นกลุ่มที่โดดเด่น (1.26 x 10 copy numbers/g ZVI)

King Mongkut's University of Technology North Bangkok. Central Library

Address: BANGKOK

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: Chantaraporn Phalakornkule

Role: thesis advisor.

Email : chantaraporn.p@eng.kmutnb.ac.th

Name: Pornparn Panichnamsin

Role: thesis advisor.

Created: 2023

Modified: 2567-11-01

Issued: 2024-11-01

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology North Bangkok

©copyrights

ใช้เวลา

0.016857 วินาที