Polyhydroxyalkanoates (PHA), which

Polyhydroxyalkanoates (PHA), which are carbon and energy storage materials, can be easily accumulated in
heterotrophic organisms in wastewater treatment processes12–17. PHA accumulation takes place in the presence of
excess carbon source. It has been demonstrated that PHA-rich WAS could be produced from the wastewater treatment plants (WWTPs) through wastewater treatment process adjustment and/or operation optimization12–17. For
instance, Takabatake et al.17 showed that up to 30% of PHA (on a dry cell weight basis) could be accumulated in
the activated sludge biomass of the four real WWTPs. The increase in the PHA level of WAS would lead to the
change of WAS characteristics, which might affect methane production in the subsequent anaerobic digestion.
Indeed, Huda et al.18 recently found that methane production from WAS with PHA at 50 mg/g VS (VS: volatile
solid) was 25% higher compared with that at 10 mg/g VS. This PHA-based method opens a new door for enhancing anaerobic methane production. However, only one PHA level (i.e. 50 mg/g VS, 10 mg/g VS was used as control) was investigated in the study of Huda et al.18. Also, the mechanisms responsible for the enhanced methane
production are still unknown.
In this work, the effect of PHA levels (i.e. 21, 82, 114 and 143 mg/g VS) of WAS on methane production in
anaerobic digestion was assessed systematically using both experimental and mathematical modeling approaches.
Anaerobic methane production from WAS with varying PHA levels was experimentally evaluated by biochemical
methane potential tests. A model-based analysis was carried out to explore the mechanisms of the PHA-driven
improvement in anaerobic methane production. Economic analysis was performed to assess the economic benefit of the PHA-based method. An economically attractive and environmentally friendly integrated PHA-based
anaerobic WAS digestion process was also proposed.
Results
Effect of PHA levels on biochemical methane production. Measured methane production from
WASs with varying PHA levels throughout the BMP test time is demonstrated in Fig. 1. In general, WASs with
higher PHA levels have higher methane production than those with lower PHA levels. For example, the cumulative methane productions were 148, 183, 203 and 225 L CH4/g VS added at a digestion time of 20 day when the
PHA levels were 21, 82, 114 and 143 mg/g VS, respectively. This reveals that the PHA-based method is capable of
enhancing anaerobic methane production.
Effect of PHA levels on biochemical methane potential and hydrolysis rate. The biochemical
methane potential and hydrolysis rate were predicted using a modified first-order kinetic model. The simulated
methane production curves are demonstrated in Fig. 1, which suggests that the model can well capture the methane production data (R2> 0.99 in all cases). Table 1 shows the estimated k1, k2, B0, Y and tlag at different PHA
levels. In general, there is no significant changes (p> 0.05) in k1 (0.03± 0.01 d−1) and k2 (0.10± 0.01 d−1) in
the studied PHA levels (21–143 mg/g VS). This indicates that hydrolysis rate was not significantly affected by

Kết quả (Việt) 1:

Polyhydroxyalkanoates (PHA), đó là tài liệu lưu trữ cacbon và năng lượng, có thể dễ dàng tích lũy trongdị vật trong xử lý nước thải xử lý processes12-17. Tích lũy PHA diễn ra ở presence ofnguồn cacbon dư thừa. Nó đã được chứng minh rằng WS PHA giàu có thể được sản xuất từ các nhà máy xử lý nước thải (áp) thông qua điều chỉnh quá trình xử lý nước thải và/hoặc hoạt động optimization12-17. ChoVí dụ, Takabatake et al.17 đã cho thấy rằng lên đến 30% của PHA (trên cơ sở trọng lượng Giặt di động) có thể được tích lũy trongnhiên liệu sinh học được kích hoạt bùn của real áp bốn. Sự gia tăng mức độ PHA WS sẽ dẫn đến nhữngthay đổi đặc điểm WS, mà có thể ảnh hưởng đến sản xuất methane trong tiêu hóa kỵ khí tiếp theo.Thật vậy, Huda et al.18 mới tìm thấy rằng sản xuất metan từ WS với PHA 50 mg/g VS (VS: dễ bay hơirắn) là 25% cao hơn so với lúc 10 mg/g VS. Phương pháp này dựa trên PHA sẽ mở ra một cánh cửa mới cho tăng cường sản xuất kỵ khí mêtan. Tuy nhiên, chỉ có một PHA cấp (tức là 50 mg/g VS, 10 mg/g VS được sử dụng như điều khiển) được điều tra trong nghiên cứu của Huda et al.18. Ngoài ra, các cơ chế trách nhiệm tăng cường mêtansản xuất là vẫn còn chưa rõ.Trong tác phẩm này, hiệu ứng PHA đơn vị (tức là 21, 82, 114 và 143 mg/g VS) WS ngày sản xuất metankỵ khí tiêu hóa được đánh giá có hệ thống bằng cách sử dụng thử nghiệm và phương pháp tiếp cận mô hình toán học.Sản xuất khí mêtan từ WS với mức độ khác nhau của PHA được thử nghiệm đánh giá hóa sinhCác xét nghiệm mêtan tiềm năng. Một mô hình dựa trên phân tích được tiến hành để khám phá các cơ chế của PHA-drivencải tiến trong sản xuất kỵ khí mêtan. Phân tích kinh tế được thực hiện để đánh giá lợi ích kinh tế của các phương pháp PHA. Một kinh tế hấp dẫn và thân thiện môi trường tích hợp dựa trên PHAquá trình tiêu hóa kỵ khí WS cũng được đề xuất.Kết quảẢnh hưởng của mức độ PHA sản xuất metan hóa sinh. Mêtan đo được sản xuất từWASs với khác nhau PHA cấp trong suốt thời gian thử nghiệm BMP được thể hiện trong hình 1. Nói chung, WASs vớimức độ PHA cao đã sản xuất metan cao hơn so với những người có mức độ PHA thấp. Ví dụ, các sản phẩm tích lũy mêtan đã là 148, 183, 203 và 225 L CH4/g VS thêm tại một thời gian tiêu hóa trong 20 ngày khi cácMức độ PHA là 21, 82, 114 và 143 mg/g VS, tương ứng. Điều này cho thấy rằng các phương pháp PHA có khả năngtăng cường sản xuất kỵ khí mêtan.Ảnh hưởng của mức độ PHA trên tỷ lệ tiềm năng và thủy phân hóa sinh metan. Trong hóa sinhmêtan tiềm năng và tỷ lệ thủy phân đã được dự đoán bằng cách sử dụng một mô hình động lần đầu tiên đặt hàng. Các mô phỏngmêtan sản xuất đường cong được thể hiện trong hình 1, mà cho thấy rằng các mô hình cũng có thể nắm bắt dữ liệu sản xuất mêtan (R2 > 0,99 trong mọi trường hợp). Bảng 1 cho thấy ước tính k1, k2, B0, Y và tlag tại khác nhau PHAcấp độ. Nói chung, không có không có thay đổi đáng kể (p > 0.05) trong k1 (0.03± 0.01 d−1) và k2 (0.10± 0.01 d−1) trongnghiên cứu PHA mức (21-143 mg/g VS). Điều này cho thấy rằng tỷ lệ thủy phân không đáng kể ảnh hưởng bởi

Kết quả (Việt) 2:

Polyhydroxyalkanoates (PHA), đó là các-bon và lưu trữ năng lượng nguyên vật liệu, có thể dễ dàng tích lũy trong
các sinh vật dị dưỡng trong processes12-17 xử lý nước thải. PHA tích tụ diễn ra trong sự hiện diện của
nguồn cacbon dư thừa. Nó đã được chứng minh rằng PHA giàu WS có thể được sản xuất từ các nhà máy xử lý nước thải (máy xử lý nước) thông qua xử lý nước thải quá trình điều chỉnh và / hoặc optimization12-17 hoạt động. Ví
dụ, Takabatake et al.17 cho thấy có đến 30% PHA (trên cơ sở khối lượng tế bào khô) có thể được tích lũy trong
sinh khối bùn hoạt tính trong bốn WWTPs thực. Việc tăng mức PHA của WS sẽ dẫn đến sự
thay đổi của các đặc điểm WS, mà có thể ảnh hưởng đến sản xuất khí mêtan trong phân hủy yếm khí tiếp theo.
Thật vậy, Huda et al.18 gần đây phát hiện ra rằng sản xuất khí methane từ WS với PHA 50 mg / g VS (VS: dễ bay hơi
rắn) cao hơn 25% so với mức 10 mg / g VS. Phương pháp PHA dựa trên này mở ra một cánh cửa mới cho việc tăng cường sản xuất khí methane kỵ khí. Tuy nhiên, chỉ có một PHA cấp (tức là 50 mg / g VS, 10 mg / g VS đã được sử dụng như kiểm soát) được khảo sát trong nghiên cứu của Huda et al.18. Ngoài ra, các cơ chế chịu trách nhiệm về mêtan tăng cường
sản xuất vẫn chưa được biết.
Trong tác phẩm này, tác động của mức PHA (tức là 21, 82, 114 và 143 mg / g VS) của WS trên sản xuất khí mêtan trong
phân hủy yếm khí được đánh giá có hệ thống sử dụng cả nghiệm và toán học phương pháp mô hình hóa.
mêtan kỵ khí từ WS với các mức độ khác nhau PHA đã được thực nghiệm đánh giá bằng sinh hóa
mêtan kiểm tra tiềm năng. Một phân tích dựa trên mô hình đã được thực hiện để tìm hiểu các cơ chế của PHA hướng
cải tiến trong sản xuất khí methane kỵ khí. Phân tích kinh tế đã được thực hiện để đánh giá các lợi ích kinh tế của phương pháp PHA-based. Một tích hợp PHA-dựa hấp dẫn về mặt kinh tế và thân thiện môi trường
kỵ khí WS quá trình tiêu hóa cũng đã được đề xuất.
Kết quả
Ảnh hưởng của nồng độ PHA về sản xuất khí methane sinh hóa. Sản xuất metan đo từ
Wass với mức PHA khác nhau trong suốt thời gian thử nghiệm BMP được thể hiện trong hình. 1. Nói chung, Wass với
mức độ cao hơn PHA có sản xuất khí methane cao hơn so với những người có mức PHA thấp hơn. Ví dụ, sản xuất khí methane tích lũy là 148, 183, 203 và 225 L CH4 / g VS thêm tại một thời gian tiêu hóa của 20 ngày khi
mức PHA là 21, 82, 114 và 143 mg / g VS, tương ứng. Điều này cho thấy phương pháp PHA dựa trên có khả năng
tăng cường kỵ khí mêtan sản xuất.
Ảnh hưởng của nồng độ PHA về tiềm năng khí metan sinh hóa và tốc độ thủy phân. Các sinh hóa
tiềm năng khí methane và thủy phân tỷ lệ đã được dự đoán bằng cách sử dụng mô hình động học bậc nhất sửa đổi. Các mô phỏng
đường cong sản xuất khí methane được thể hiện trong hình. 1, điều này cho thấy rằng mô hình cũng có thể chụp các dữ liệu sản xuất khí methane (R2> 0.99 trong tất cả các trường hợp). Bảng 1 cho thấy k1 ước tính, k2, B0, Y và tlag tại PHA khác nhau
cấp. Nói chung, không có thay đổi đáng kể (p> 0,05) k1 (0,03 ± 0,01 d-1) và k2 (0,10 ± 0,01 d-1) ở
mức PHA nghiên cứu (21-143 mg / g VS). Điều này chỉ ra rằng tỷ lệ thủy phân không bị ảnh hưởng đáng kể bởi