通过DiCOM生物工艺优化先进沼气生产，利用BTP2沼气试验装置：多因素分析的见解

《Fuel Processing Technology》：Optimization of advanced biogas production via the DiCOM bioprocess utilizing the biogas test plant BTP2: Insights from multifactorial analysis

本研究通过DiCOM-CSTR耦合系统优化好氧-厌氧协同处理工艺，采用Box-Behnken设计及响应面法分析温度（65℃）、pH（7.0-7.5）、接种基质比（0.63）和搅拌速度（100rpm）对污泥产气的影响，实现甲烷产量64.2%、硫化氢浓度3.9ppm的最佳效果，超越传统反应器模式，为可持续能源回收提供新方案。

　　

Mansuur Husein|Liang Cheng|Francis Kwaku Attiogbe|Abdallah Abdelfattah|Hany S. El-Mesery|Emmanuel Nkudede

江苏大学环境与安全工程学院，中国镇江市学府路301号，212013

摘要

本研究介绍了一种创新的DiCOM生物工艺优化方法，该方法结合了好氧堆肥和厌氧消化技术，并使用Biogas Test Plant BTP2作为连续搅拌反应器（CSTR）进行操作。研究通过考察关键操作参数（包括温度、pH值、接种物与底物比例以及搅拌速度）对沼气产量的影响，旨在提高污泥处理的沼气产量。本研究首次采用DiCOM-CSTR配置，区别于以往主要关注固定床或序贯系统的研究。这种配置方式实现了连续运行并提升了过程控制能力。研究采用了多因素实验设计，结合Box-Behnken设计（BBD）和响应面方法（RSM）以及主成分分析（PCA），来评估温度、pH值、接种物与底物比例（ISR）和搅拌速度等关键参数的综合影响。在优化条件下，当温度为65°C、pH值为中性（7.0–7.5）、接种物与底物比例为0.63、搅拌速度为100 rpm时，甲烷产率可达64.2%，硫化氢浓度低至3.9 ppm。实验结果优于以往的报道，证明了所提出配置和方法的有效性。PCA-RSM框架为参数相互作用和过程动态提供了更深入的多元分析。未来的研究应进一步探讨微生物群落动态，评估DiCOM工艺的长期运行稳定性，并考察其在不同有机废弃物处理中的适应性。本研究不仅推进了DiCOM系统的设计和优化，还为有机废弃物的可持续能源回收提供了一种可扩展的方法。

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