Development of a Statistical Model to Predict Methane Production from Waste Activated Sludge Co-Digested with Olive Mill Wastewater and Cattle Dung by Response Surface Methodology

Abstract

У наш час зростання кількості населення, призводить до утворення великої кількості відходів біомаси внаслідок різноманітної людської, промислової та сільськогосподарської діяльності. Для регулювання відходів біомаси та пом'якшення величезного спектра шкоди навколишньому середовищу застосовують переважно анаеробне бродіння. Метою цієї статті є підвищення ефективності анаеробного бродіння багатокомпонентних субстратів з використанням суміші відходів активного мулу (ВАМ), стічних вод виробництва оливкової олії (СВВОО) і гною великої рогатої худоби (ГВРХ). У плануванні експерименту використано методологію поверхні відгуку для визначення індивідуального впливу й інтерактивного ефекту на вихід метану та хімічне зниження потреби в кисні. Після числової оптимізації за допомогою Design Expert® оптимальні фактичні значення тестових факторів були такими: початкове pH = 8, співвідношення загальна хімічна потреба в кисні : загальний азот = 47, 42, співвідношення ГВРХ/ВАМ-СВВОО = 0,352, загальний сухий залишок ЗСЗ = 42,94 г/л. Отримані результати вказують, що ефективності анаеробного спільного бродіння можна досягти через оптимізацію складу субстрату для забезпечення більшого мікробного синергічного ефекту.Nowadays, population growth is likely to lead to a wide variety of biomass wastes generation from the diversified human, industrial, and agricultural activities. Anaerobic digestion is mostly applied to manage biomass wastes and mitigate a huge spectrum of environmental damages. This paper aims to enhance the anaerobic digestion efficiency of multicomponent substrates, using a mixture of waste activated sludge (WAS), olive mill wastewater (OMW), and cattle manure (CM). A Response Surface Methodology is employed in experimental design to determine individual and interactive effects on methane yield and chemical oxygen demand reduction. After numerical optimization using Design Expert®, the optimum values of the test factors in actual were as follows: initial pH = 8, COD/N ratio = 47, 42, CM/WAS-OMW ratio = 0.352, TS = 42.94 g/L. The obtained results indicate that anaerobic co-digestion performance could be achieved by optimising substrate composition to assure a larger microbial synergistic effect.