Станция биологической очистки для частного дома

Обработка отходов жизнедеятельности человека
Безопасное, гигиеничное и беспрепятственное удаление сточных вод является приоритетом общественного здравоохранения для всех групп населения, малых и больших, сельских или городских. Сточные воды следует утилизировать таким образом, чтобы гарантировать, что

• коммунальные или частные источники питьевой воды не находятся под угрозой;
• прямое воздействие на человека невозможно;
• отходы недоступны для переносчиков, насекомых, грызунов или других возможных переносчиков;
• соблюдаются все экологические законы и правила; и
• не создает запаха или эстетических неприятностей.

В Рис. 10.2 , прямая труба из соседнего дома выводит неочищенные сточные воды, которые текут из неглубокой дренажной канавы в придорожный горный ручей, в котором многие дети и некоторые взрослые бродят и ловят рыбу. Чистая вода (Рис. 10.3) довольно обманчива с точки зрения представляемой опасности для здоровья. Прогулка по ручью длиной 4 мили обнаружила еще 12 труб, по которым также сбрасывались неочищенные сточные воды. Сообщается, что некоторые люди в этом районе считают этот ручей источником питьевой воды.

Неочищенные или неочищенные бытовые сточные воды (сточные воды) - это в основном вода, содержащая только 0,1% примесей, которые необходимо очищать и удалять. Бытовые сточные воды содержат биоразлагаемые органические вещества и, скорее всего, патогены. Основная цель очистки сточных вод - удалить примеси и выпустить очищенные сточные воды в землю или в ручей. Для этого существуют различные процессы:

• Централизованная очистка — Государственные очистные сооружения (POTW), которые используют первичную (физическую) очистку и вторичную (биологическую) очистку в больших масштабах для обработки потоков до миллионов галлонов или литров в день,
• Обработка на месте —Септики и абсорбционные поля или их варианты, и
• Стабилизационные пруды (лагуны) —Централизованная очистка населения численностью не более 10 000 человек при неблагоприятных почвенных условиях и достаточном пространстве.

Не включены выгребные ямы и компостные туалеты. Исторически системы водоотведения делятся на водоносные и неводящие. Человеческие фекальные отходы, не переносимые водой, могут быть собраны и разложены на месте, основными примерами являются выгребная яма или компостный туалет. Эти системы непрактичны для индивидуальных жилых домов, поскольку они неудобны и подвергают пользователей воздействию неблагоприятных погодных условий, укусов насекомых и запахов. Из-за большой глубины ямы для унитаза они могут сбрасывать отходы прямо в грунтовые воды.Следует отметить, что эти типы систем часто используются и могут быть приемлемы в условиях маловодья, например, в небольших кемпингах или вдоль природных троп. [ 4–6 ] .

Системы очистки сточных вод на месте
По мере того, как городское разрастание продолжается и население увеличивается в сельской местности, стоимость строительства дополнительных систем отвода сточных вод возрастает. Одна из основных причин аннексии - увеличение налоговой базы без увеличения стоимости муниципального управления

Frontiers | Обработка осадка сточных вод с использованием анаэробного сбраживания в Малайзии: текущее состояние и проблемы

Введение

Осадок сточных вод - это остаток, образующийся в процессе очистки сточных вод, который имеет самый большой объем среди всех компонентов, удаляемых в процессе. В глобальном масштабе ожидается увеличение количества осадка. Это связано с увеличением доли домашних хозяйств, подключенных к центральным очистным сооружениям (КОС), все более ужесточением правил по сбросу сточных вод, а также с улучшенными технологиями для достижения более высокой эффективности очистки сточных вод (Вертер и Огада, 1999; ., 2008). Поскольку сам отстой может содержать концентрированные уровни загрязняющих веществ, которые изначально были включены в сточные воды, увеличение количества осадка сточных вод становится все более серьезной проблемой. В настоящее время основными методами удаления осадка сточных вод являются сельскохозяйственное использование, захоронение и сжигание. Тем не менее, у каждого метода есть свои особенности, которые касаются здоровья населения, а также воздействия на окружающую среду (Fytili and Zabaniotou, 2008).

Анаэробное сбраживание обычно считается экономичной и экологически чистой технологией обработки различных органических отходов, в том числе осадка сточных вод (Appels et al., 2011; Насир и др., 2012). В отсутствие кислорода органические отходы биологически разлагаются и превращаются в форму биогаза и других богатых энергией органических соединений в качестве конечных продуктов. Биогаз, который обычно состоит из 48–65% метана, может использоваться для выработки электроэнергии (Ward et al., 2008). С момента внедрения коммерческих и пилотных проектов в начале 1990-х годов анаэробное сбраживание привлекло внимание всего мира (Karagiannidis and Perkoulidis, 2009). По всему миру более 1300 систем анаэробного сбраживания, основанных на осадке сточных вод, находятся в эксплуатации или строятся (IEA Bioenergy, 2001).Хотя Китай и Индия возглавляют инициативу среди развивающихся стран, толчок в развитом мире в основном исходит из Западной Европы (Abbasi et al., 2012). Производство биогаза в результате анаэробного сбраживания в Европе достигло 4,5–5,0% ежегодно, при этом Германия является крупнейшим производителем биогаза (Bodík et al., 2011). Примечательно, что большая часть биогаза, производимого на установках для анаэробного сбраживания, поступает из биогаза, расположенного на станциях очистки сточных вод, и, таким образом, анаэробное сбраживание стало важной и важной частью современных очистных сооружений.Текущая тенденция также связана с введением анаэробного совместного сбраживания, при котором два или более субстрата смешиваются и перевариваются одновременно, с успешными примерами, полученными на очистных сооружениях в Дании, Германии и Швейцарии, посвященных комбинированию осадка сточных вод и биоотходов (Braun and Wellinger , 2009).

Как развивающаяся страна, Малайзия не является исключением из мировых тенденций ежегодного увеличения объема осадка сточных вод. Сообщается, что в Малайзии ежегодно производится около 3 миллионов метрических тонн осадка сточных вод, и ожидается, что к 2020 году он увеличится до 7 миллионов метрических тонн (Indah Water Konsortium Sdn Bhd, 2010).Почти 50% канализационных систем в Малайзии используют механизированные установки, в то время как другие по-прежнему используют септики и пруды-окислители. Некоторые современные механизированные заводы были модернизированы анаэробными варочными котлами, в которых осадок сточных вод обрабатывается анаэробно для получения CH ₄ , который является ценным источником энергии для выработки электроэнергии (Kumaran et al., 2016).

Малайзия - третий по величине потребитель энергии в Юго-Восточной Азии. Нефть, природный газ и уголь являются основными источниками топлива, потребляемыми в Малайзии.В 2014 году Малайзия потребляла 43% природного газа, 37% нефти и других жидкостей, 17% угля, 2% других возобновляемых источников энергии и 1% гидроэлектроэнергии (EIA, 2017). Растущее потребление энергии привело к усилению зависимости от ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и газ. Истощение запасов ископаемого топлива и экологические проблемы побудили правительство и исследователей изучить возобновляемые источники энергии как альтернативные устойчивые источники энергии (Hosseini and Wahid, 2013). В последнее время источники биоэнергии, такие как отходы животноводства и сельского хозяйства, твердые бытовые отходы и сточные воды, как возобновляемые источники энергии, привлекли внимание и стали применяться для подготовки доли мирового спроса на энергию (Петинрин и Шаабан, 2015).

Основная цель этого исследования - оценить потенциал обработки осадка сточных вод в Малайзии с помощью анаэробного сбраживания. Было рассмотрено текущее состояние осадка сточных вод в Малайзии с включением для сравнения деятельности в других регионах. Были обсуждены проблемы и задачи, возникающие при обработке осадка сточных вод с использованием анаэробного сбраживания в Малайзии, с предложением анаэробного совместного сбраживания, которое будет включать пищевые отходы, в качестве возможного подхода. Это исследование направлено на обеспечение лучшего понимания, а также на отправную точку для дальнейшего изучения будущего аспекта использования осадка сточных вод в Малайзии.

Обзор системы канализации и производства осадка сточных вод в Малайзии

Канализационная промышленность Малайзии расширилась за последнюю половину двадцатого века. В конце 1960-х правительство Малайзии приступило к реализации серии пятилетних планов по строительству соответствующих санитарных сооружений как в городских, так и в сельских районах. В то время септики использовались как основная система канализации. В 1970-х годах правительство начало «Национальную программу развития канализации» по развитию канализационных сооружений в крупных городах с целью внедрения современных канализационных систем в городских районах.В течение 1980-х годов правительство ввело политику, обязывающую застройщиков строить канализационные системы для регионов, в которых проживает более 30 домашних хозяйств на 150 человек в эквиваленте. Это привело к распространению множества небольших очистных сооружений по всей стране, которые постепенно были подключены к крупномасштабным системам канализации для завершения системы общественной канализации (Japan Sanitation Consortium, 2011). Профиль канализационных систем в Малайзии можно увидеть в таблице 1.Хотя количество крупных канализационных систем или общественных очистных сооружений в Малайзии увеличилось, как видно из Таблицы 1, количество действующих индивидуальных септиков составляет огромную часть общей очистки сточных вод в Малайзии. Эта текущая ситуация может стать решающим фактором в попытке использовать осадок сточных вод, поскольку септики обеспечивают лишь частичную очистку сточных вод, которые в них попадают, и их необходимо регулярно очищать (Suruhanjaya Perkhidmatan Air Negara, 2017).

Таблица 1 . Профиль канализационных систем Малайзии.

В соответствии с Правилами качества окружающей среды (запланированные отходы) 2005 года Департамент окружающей среды (DOE) классифицирует отстой, образующийся на очистных сооружениях, как запланированные отходы, и его следует утилизировать только в предписанном помещении. С 1994 года управление сточными водами в большинстве штатов полуострова Малайзия осуществляется частной компанией Indah Water Konsortium (IWK) Sdn Bhd. Согласно недавнему отчету IWK об устойчивом развитии, она эксплуатирует и обслуживает 16 328 км канализационные трубопроводы, 5 997 очистных сооружений коммунальной канализации и 926 сетевых насосных станций.В среднем IWK берет на себя управление 300 очистными сооружениями и 1 000 км канализационной сети ежегодно (Indah Water Konsortium Sdn Bhd, 2013). Было подсчитано, что общие затраты на удаление осадка сточных вод составляют 0,33 миллиарда долларов США в год (Kadir and Mohd, 1998). В настоящее время осадок сточных вод обычно удаляется либо на свалках, либо сжигается в мусоросжигательных установках (Bradley and Dhanagunan, 2004). Однако, как упоминалось ранее, сам осадок сточных вод может содержать определенные загрязнители, и в случае сжигания примерно 30% твердых веществ остается в виде золы.Следовательно, эти существующие методы утилизации остаются проблемой (Malerius and Werther, 2003).

IWK начала планировать повторное использование побочных продуктов сточных вод, но в основном это происходит только на местных предприятиях с PE 100 000 (Kadir and Mohd, 1998). Существует очень мало станций очистки сточных вод, на которых можно найти действующую систему разложения, и в большинстве случаев производимый биогаз используется не для выработки электроэнергии, а только для сжигания (Liew, 2008; Indah Water Konsortium Sdn Bhd, 2013). Станция централизованной очистки сточных вод Бунус (Куала-Лумпур) производит 2 500 м 2 ³ биогаза в сутки.Из этого количества биогаза можно было произвести 15 000 кВтч / м ³ энергии без потерь преобразования. Фактически, на сегодняшний день весь метан сжигается без эффективного использования. Поскольку средняя установка потребляет электроэнергии в размере 43 503 кВт / ч в день (Дэвид и др., 2014), что составляет около 40% от общих затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание (Баки и др., 2005), то энергия, вырабатываемая за счет биогаза в результате анаэробного сбраживания. может быть полезным для снижения общего потребления энергии, а также в качестве альтернативного источника выработки энергии для общественного пользования.В последнее время в Малайзии есть три современных очистных сооружения, оборудованных анаэробным сбраживанием. В Большом Куала-Лумпуре есть СОСВ Пантаи 2, СОСВ Джелутонг в Пе18нанге и СОСВ Лангата в Селангоре. СОСВ Пантаи 2 и Джелутонг находятся в эксплуатации, но на Лангате должны быть завершены в 2018 году. СОСВ Пантаи 2 были спроектированы для производства до 9600 м 2 ³ биогаза в день. В настоящее время, в 2018 году, они производят около 450–500 кВт электроэнергии (региональные очистные сооружения Pantai 2, Куала-Лумпур).Станция очистки сточных вод Джелутонга - одна из крупнейших станций Малайзии. Он работает для очистки 800 000 PE (очистные сооружения Джелутонга, Малайзия).

В целом, в Малайзии было проведено не так много исследований или исследований, касающихся обработки осадка сточных вод с помощью анаэробного сбраживания, что свидетельствует о том, что внимание и осведомленность об этих проблемах действительно невысоки среди широкой общественности.

Обработка осадка сточных вод с помощью анаэробного сбраживания

Анаэробное сбраживание - это проверенная технология обработки осадка сточных вод, при которой осадок сточных вод с высоким содержанием воды может обрабатываться без какой-либо предварительной обработки (Ward et al., 2008). Свойства осадка сточных вод изменяются во время анаэробного сбраживания, в результате чего образуется не только биогаз, но и несколько положительных последствий для управления осадком, которое следует за процессом. Анаэробное сбраживание усиливает стабилизацию осадка сточных вод, снижает количество патогенов и выделение запаха, а также снижает содержание сухого вещества в осадке, что приводит к значительному уменьшению конечного объема осадка. Эти преимущества анаэробного сбраживания осадка сточных вод широко признаны, и эта технология хорошо зарекомендовала себя во многих странах.Общее производство биогаза в нескольких странах и производство биогаза на очистных сооружениях приведено в таблице 2 на основе статистических данных Международного энергетического агентства (IEA Bioenergy Task 37, 2017) и Всемирной биоэнергетической ассоциации (2017). Германия доминирует в мировом производстве биогаза с 10 431 биогазовой установкой, вырабатывающей 55 108 ГВт-ч электроэнергии в год. Он имеет 1 258 канализационных станций, вырабатывающих 3 517 ГВт-ч электроэнергии в год. Хотя в Индии имеется 83 540 биогазовых установок, производство биоэнергии по-прежнему осуществляется в домашних условиях и ограничивается небольшими биогазовыми установками, которые используются населением, особенно в сельских районах.С другой стороны, в Малайзии IWK приобрела более 4281 малую электростанцию ​​для модернизации до крупных к 2013 году. В целом IWK имеет 35 крупных заводов (Indah Water Konsortium Sdn Bhd, 2013), которые в 2017 году производят 247 ГВт-ч электроэнергии в год (Sustainable Управление развития энергетики Малайзии, 2018 г.).

Таблица 2 . Производство биогаза в нескольких странах.

Между тем, в Японии за последнее десятилетие были реализованы такие политики, как SPIRIT21 (Проект канализации, интегрированные и революционные технологии для двадцать первого века) и Sewerage Vision 2100, касающиеся улучшения очистных сооружений и использования осадка сточных вод.Это привело к активным движениям по использованию осадка сточных вод, включая восстановление энергии путем анаэробного сбраживания. По данным Японского агентства по очистке сточных вод, 280 из 2150 очистных сооружений имеют действующую анаэробную систему сбраживания, при этом в среднем производится 0,4–0,6 м ³ CH ₄ / кг-VS (Министерство земли, инфраструктуры, транспорта и туризма Японии). Одна из наиболее успешных очистных станций, на которой осадки сточных вод обрабатываются с помощью анаэробного сбраживания, расположена в префектуре Ямагата. Ежедневное производство биогаза составляет 4 082 м ³ , из которых вырабатывается 7 226 кВтч / сутки электроэнергии.Это соответствует 48,7% от общего энергопотребления самой станции (Li and Kobayashi, 2010).

Проблемы использования осадка сточных вод с помощью анаэробного сбраживания в Малайзии

Технические, политические и экономические вопросы, связанные с анаэробным сбраживанием осадка сточных вод

Ряд проблем окружает отрасль водоснабжения, которая требует внимания политиков и заинтересованных сторон для обеспечения успеха реструктуризации отрасли водоснабжения и достижения цели создания устойчивой отрасли водоснабжения в Малайзии.Анаэробное сбраживание - это сложная система, которая включает несколько стадий биотрансформации органических веществ: гидролиз, ацидогенез, ацетогенез и метаногенез. Каждый из этих шагов имеет рабочие требования, особенно для метаногенеза, когда метаногенные бактерии превращают ацетат в CH ₄ и CO ₂ . С технической точки зрения, неправильная работа анаэробного сбраживания приведет к низкому выходу биогаза. Sun et al. (2014) показали, что увеличение содержания жира в твердых бытовых отходах (<60%) может значительно увеличить выход CH ₄ .В исследовании также наблюдалось снижение выхода CH ₄ при содержании жира выше 65% и оказывалось ингибирующее действие на производство биогаза. В этом аспекте по-прежнему отсутствуют исследования и разработки. Кроме того, для эксплуатации и технического обслуживания завода по анаэробному сбраживанию потребуются квалифицированные инженеры и техники, которых может не хватать в Малайзии, поскольку анаэробное сбраживание все еще не является распространенной практикой (Ali et al., 2012).

Изменение климата и истощение запасов ископаемого топлива наряду с ростом цен на нефть вынудили правительство Малайзии переосмыслить стратегии, чтобы сделать их более эффективными, включая решение о переходе на возобновляемые источники энергии в качестве лучшего источника энергии в структуре мировой энергетики.Правительство Малайзии разработало политику, программы использования возобновляемых источников энергии и более эффективные стимулы для поощрения и развития использования возобновляемых источников энергии. В 2000 году в соответствии с восьмым планом Малайзии (MP) была начата пятая политика диверсификации топлива, и возобновляемые источники энергии были включены в качестве пятого первичного источника энергии после нефти, газа, угля и гидроэнергетики. Вслед за этим продолжалась реализация политики и действий по продвижению возобновляемых источников энергии, таких как Программа малых возобновляемых источников энергии, Национальная зеленая политика 2009 г., Национальный план возобновляемых источников энергии 2010 г., Закон о возобновляемых источниках энергии 2011 г., механизмы льготных тарифов (FiT), бизнес-фонд возобновляемых источников энергии и финансовые схемы зеленых технологий в рамках различных планов Малайзии (Bong et al., 2017). С другой стороны, что касается социального аспекта, общественность, как правило, не осведомлена об установке для анаэробного сбраживания и может неохотно размещать установку для анаэробного сбраживания вблизи жилых районов и городских районов.

Характеристики осадка сточных вод в Малайзии

Несмотря на то, что ежегодно производится огромное количество осадка сточных вод, утилизация осадка сточных вод в Малайзии не получила такого большого внимания и прогресса, как в других регионах. В настоящее время обработка осадка сточных вод в основном используется для захоронения отходов.В нескольких исследованиях сообщалось об использовании осадка сточных вод для производства глиняных кирпичей (Liew et al., 2004), компоста (Kala et al., 2009), а также топлива (Abbas et al., 2011). Тем не менее, очень немногие из них специализируются на анаэробном пищеварении. Одним из аспектов, который следует учитывать при анаэробном сбраживании, являются характеристики осадка сточных вод. Характеристики осадка сточных вод важны для определения подходящей нормы расхода сточных вод и исследования рисков загрязнения, которые могут быть связаны с использованием осадка сточных вод.Осадок сточных вод характеризуется высокой концентрацией твердых и органических веществ, а также значительным присутствием патогенных микроорганизмов, питательных веществ, органических и неорганических загрязнителей. В анаэробном варочном котле правильное соотношение углерода и азота (C / N) важно для эффективного пищеварения (Kim et al., 2012). Характеристики осадка сточных вод с очистных сооружений в Малайзии можно увидеть в таблице 3 (Abbas et al., 2011). Отношение C / N в осадке сточных вод составляет 6. Однако в целом предлагаемое оптимальное соотношение C / N для анаэробного сбраживания находится в диапазоне 20–30 (Parkin and Owen, 1986), но соотношение C / N в сточных водах ил обычно колеблется от 6 до 16 (Tchobanoglous et al., 1993). Об аналогичном исследовании также сообщили Rosenani et al. (2008), в которых они проанализировали образцы осадка сточных вод, взятые с 10 станций очистки сточных вод по всему полуострову Малайзия, показали, что отношение C / N в осадке сточных вод составляет от 4,1 до 38,0 со средним значением 16,6. В качестве субстрата для ферментации используется низкое соотношение C / N в осадке сточных вод, что противоречит питательному балансу микроорганизмов. Показатель pH осадка сточных вод был кислым в диапазоне от 3,57 до 6,43, поскольку известь не добавлялась на очистных сооружениях. В то время как оптимальный pH анаэробного пищеварения находится в пределах 6.5–7,5 (Liu et al., 2008).

Таблица 3 . Характеристики осадка сточных вод в Малайзии.

Кроме того, очень важна концентрация питательных веществ, таких как азот, фосфор, железо, никель и т. Д., Поскольку они необходимы бактериям для оптимального роста. Хотя эти элементы необходимы в низких концентрациях, недостаток этих питательных веществ препятствует росту и производительности микробов. Метаногенные археи имеют относительно высокие внутренние концентрации железа, никеля и кобальта, которые составляют 1800, 100 и 75 мг / кг соответственно (Rajeshwari et al., 2000). Rosenani et al. (2008) определили среднее содержание тяжелых металлов (мг / л) в 10 отобранных образцах осадка сточных вод, взятых с разных очистных сооружений в Малайзии, и обнаружили, что такие элементы, как калий, магний, железо и никель, были на значительно более низких уровнях, чем предлагаемая концентрация. . Следовательно, точный дизайн и хорошее понимание процесса анаэробного сбраживания будут необходимы для применения процесса, основанного на различных характеристиках осадка сточных вод каждой станции очистки сточных вод.

С другой стороны, Baki et al. (2005) сообщили, что 85% очистных сооружений обслуживают <5 000 PE. Следовательно, объемы, генерируемые этими небольшими очистными сооружениями, могут быть слишком малы, чтобы их можно было рассматривать для производства электроэнергии, и даже если бы ил собирался в одном централизованном месте, это было бы неэкономично с точки зрения логистических и транспортных расходов. В таких обстоятельствах исследования, основанные на малых очистных сооружениях, наблюдавшихся в Германии, можно было бы использовать в качестве справочного материала при принятии анаэробного сбраживания на небольших очистных сооружениях в Малайзии (Dichtl et al., 2013). Следовательно, полученные результаты могут указывать на то, что текущее состояние осадка сточных вод в настоящее время можно рассматривать как низкое осуществимое, если будет применено анаэробное сбраживание. Чтобы справиться с упомянутыми выше проблемами, необходимы более подробные исследования, а также другой подход.

Совместное анаэробное сбраживание осадка сточных вод

Сложные компоненты микроструктуры, такие как внеклеточные полимерные вещества, затрудняют гидролиз и переваривание осадка сточных вод. Эти компоненты имеют низкую степень разложения летучих твердых веществ (30–50%) даже при длительном времени удерживания (20–30 дней), что вызывает низкий выход метана (Appels et al., 2008; Перейра и др., 2015). Для ускорения гидролиза и повышения последующей продуктивности метана в последнее время на лабораторном или пилотном уровне были разработаны различные варианты предварительной обработки осадка сточных вод, такие как механический, термический, химический, биологический процесс или их объединение (Kim et al., 2010; Houtmeyers et al., 2014; Kinnunen et al., 2015; Zhen et al., 2017). Хотя предварительная обработка может повысить выход метана, но приводит к высокому спросу на энергию и капитальным затратам, сложная эксплуатация и техническое обслуживание, являясь экономически невыгодным аспектом, привели к тому, что большинство из них все еще находились на стадии исследований и не могли использоваться в реальных или коммерческих масштабах.

Совместное анаэробное переваривание - это одновременное переваривание однородной смеси двух или более субстратов. Комбинируя два или более субстратов или ресурсов биомассы, анаэробное совместное сбраживание могло бы улучшить экономическую жизнеспособность установок для анаэробного сбраживания за счет более высокого производства метана (Alvarez et al., 2000), и, следовательно, это хорошо известный и осуществимый вариант преодоления недостатки обычного процесса пищеварения. Совместное переваривание может улучшить соотношение C / N, увеличить производство биогаза, преодолеть дисбаланс питательных веществ в субстрате и улучшить стабильные условия анаэробного сбраживания (Kumaran et al., 2016). Совместное анаэробное сбраживание осадка сточных вод с ресурсами биомассы, которые являются твердыми бытовыми отходами, навозом домашнего скота, промышленными отходами, отходами лесного и сельского хозяйства, можно использовать в качестве вспомогательного субстрата при анаэробном совместном сбраживании. В последнее время различные органические отходы, такие как пищевые отходы с более высоким содержанием органического углерода, были смешаны с осадком сточных вод в анаэробном котле-варочном котле для улучшения соотношения C / N, что привело к увеличению производства биогаза (Tanimu et al., 2014) .

Анаэробное совместное сбраживание осадка сточных вод и органической фракции твердых бытовых отходов (OFMSW) является наиболее известным исследованием совместного сбраживания (Alvarez et al., 2014). Было обнаружено, что совокупное производство биогаза из смесей осадка сточных вод и OFMSW увеличивалось с увеличением доли OFMSW (Sosnowski et al., 2003). Одно исследование, в котором оценивалась экономическая и экологическая пригодность использования OFMSW в качестве дополнительного субстрата на двух очистных сооружениях, пришло к выводу, что использование OFMSW в качестве дополнительного субстрата с осадком сточных вод является наиболее выгодным решением по сравнению с компостированием OFMSW и традиционным сбраживанием (Krupp et al., 2005).

Внедрение анаэробного совместного переваривания также было бы выгодным подходом к текущей ситуации с обработкой OFMSW в Малайзии.Почти половина муниципальных отходов Малайзии состоит из пищевых отходов, и к 2020 году количество муниципальных отходов, по оценкам, увеличится до 9 820 000 тонн только в полуостровной Малайзии (Tarmudi et al., 2009). Обычно эти бытовые отходы вывозятся на свалку, но большинство свалок представляют собой просто открытые свалки, вместимость которых превышена. Большое количество пищевых отходов на свалках может привести к появлению неприятного запаха, токсичного фильтрата и паразитов (Lee et al., 2007). В настоящее время нет четкой стратегии в отношении увеличения пищевых отходов в Малайзии. Таким образом, совместное сбраживание осадка сточных вод и пищевых отходов может быть наиболее осуществимым прорывным методом решения обеих проблем с ресурсами биомассы в Малайзии. В этом случае очистные сооружения с низким содержанием полиэтилена могут быть улучшены за счет включения пищевых отходов, собранных на прилегающей территории. Хорошо организованная система или структура, которая включает сбор и разделение твердых бытовых отходов, безусловно, приведет к более осуществимому процессу анаэробного сбраживания осадка сточных вод.

Выводы

В этом исследовании мы рассмотрели текущее состояние обработки осадка сточных вод в Малайзии и обсудили проблемы, связанные с продвижением анаэробного сбраживания при обработке осадка сточных вод. В настоящее время осадок сточных вод, образующийся на очистных сооружениях, в основном утилизируется путем захоронения или сжигания. Хотя заметные изменения наблюдаются во многих регионах, включая развивающиеся страны, где отстой сточных вод используется с использованием анаэробного сбраживания для восстановления энергии, а также в качестве альтернативы традиционным методам, в Малайзии уделяется мало внимания отстой сточных вод.К возрастающему объему образующегося осадка сточных вод, соответствующему росту населения, не следует относиться легкомысленно, поскольку сам процесс потребляет много энергии. Кроме того, большинство очистных сооружений в Малайзии работают в небольшом масштабе, поэтому возможность анаэробного сбраживания, если оно будет применяться, будет проблемой. Хотя различные технические, политические и экономические факторы ограничивают анаэробное сбраживание осадка сточных вод, анаэробное совместное сбраживание пищевых отходов и осадка сточных вод может быть наиболее осуществимым методом преодоления таких ограничений.Это не только улучшило бы эффективность анаэробного сбраживания при применении на иле сточных вод, но и одновременно решило бы проблему увеличения пищевых отходов в Малайзии. Тем не менее, учитывая недостаток информации, а также сложность самого анаэробного сбраживания, необходимы дополнительные исследования, особенно с некоторыми демонстрационными проектами, для проверки правильности конструкции, подходящих условий и практического подхода к утилизации осадка сточных вод с использованием анаэробного сбраживания в Малайзия.

Общее анаэробное сбраживание - проверенный метод, который в настоящее время применяется в различных потоках отходов. Чтобы справиться с растущим спросом на энергию, а также смягчить воздействие на окружающую среду в результате нынешней ситуации, должны быть предприняты немедленные, но эффективные действия как со стороны правительства, так и со стороны частного сектора в Малайзии. Поощрение и применение использования осадка сточных вод с помощью анаэробного сбраживания могло бы стать не только одним из решений различных экологических проблем, но и прорывом в области переработки отходов для Малайзии, где можно было бы поделиться накопленными знаниями и пониманием об анаэробном сбраживании. используется для других ресурсов биомассы.

Авторские взносы

FH и LY провели обзор литературы и написали первоначальный вариант. HA, YA и TY отредактировали рукопись. HK и HD отредактировали рукопись и предоставили полное руководство по работе и редактированию текста.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить за финансовую поддержку Индонезийский благотворительный фонд образования (LPDP) Министерства финансов; и Генеральное управление высшего образования (DIKTI) Министерства исследований, технологий и высшего образования Республики Индонезия.

Сноски

Список литературы

Аббас, А. Х., Ибрагим, А. Б. А., Нор, М. Ф. М., и Арис, М. С. (2011). «Характеристика осадка бытовых сточных вод Малайзии для преобразования в топливо для установок по регенерации энергии», Национальная конференция аспирантов (NPC) (Куала-Лумпур), 19–20.

Google Scholar

Аббаси Т., Тосиф С. М. и Аббаси С. А. (2012). Энергия биогаза. Трусы Springer Environ. Sci. 2, 11–23. DOI: 10.1007 / 978-1-4614-1040-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Али Р., Даут И. и Тайб С. (2012). Обзор существующих и будущих источников энергии для производства электроэнергии в Малайзии. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 16, 4047–4055. DOI: 10.1016 / j.rser.2012.03.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Альварес, Дж. М., Доста, Дж., Гуиза, М. С. Р., Фонолл, X., Печес, М., и Асталс, С. (2014). Критический обзор достижений анаэробного совместного пищеварения за период 2010-2013 гг. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 36, 412–427. DOI: 10.1016 / j.rser.2014.04.039

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Альварес, Дж. М., Маке, С., и Ллабрес, П. (2000). Анаэробное сбраживание твердых органических отходов. обзор достижений и перспектив исследований. Биоресурсы. Technol. 74, 3–16. DOI: 10.1016 / S0960-8524 (00) 00023-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Appels, l., Baeyens, J., Degrève, J., and Dewil, R. (2008).Принципы и возможности анаэробного сбраживания активного ила отходов. Прог. Энергия сгорания. 34, 755–781. DOI: 10.1016 / j.pecs.2008.06.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Appels, L., Joost, L., Degrève, J., Helsen, L., Lievens, B., Willems, K., et al. (2011). Анаэробное сбраживание в мировом производстве биоэнергии: потенциал и проблемы исследования. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 15, 4295–4301. DOI: 10.1016 / j.rser.2011.07.121

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баки, А., Талиб, С.А., Хамид, М.Х.А., и Чин, К.Б. (2005). «Энергия из осадка сточных вод: потенциальное применение в Малайзии», в материалах 3-го семинара по формированию региональной сети для улучшения исследований и образования по технологиям зеленой энергии.

Google Scholar

Бодик И., Седлаек С., Кубаска М. и Хутан М. (2011). Производство биогаза на муниципальных очистных сооружениях - текущий статус в ЕС с акцентом на Словацкую Республику. Chem. Biochem.Англ. Q. 25, 335–340.

Google Scholar

Bong, C. P. C., Ho, W. S., Hashim, H., Lim, J. S., Ho, C. S., Tan, W. S. P. и др. (2017). Обзор политики использования возобновляемых источников энергии и твердых отходов в отношении развития биогаза в Малайзии. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 70, 988–998. DOI: 10.1016 / j.rser.2016.12.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брэдли Р. М. и Дханагунан Г. Р. (2004). Управление осадком сточных вод в Малайзии. Внутр. J. Water 2, 267–283. DOI: 10.1504 / IJW.2004.005526

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браун Р., Веллингер А. (2009). Возможность совместного пищеварения. Вена: МЭА Биоэнергетика.

Google Scholar

Дэвид Х., Паланисами К. и Норманбхай С. (2014). «Предварительная обработка осадка сточных вод для увеличения производства биогаза с целью получения зеленой энергии для снижения углеродного следа на очистных сооружениях (STP)», на Международной конференции и выставке коммунальных услуг 2014 г. «Зеленая энергия для устойчивого развития» (Паттайя).

Google Scholar

Дихтль, Н., Деллбрюгге, Р. И., и Моркали, Б. (2013). «Обработка осадка в Германии с более чем 50-летним опытом текущих дискуссий - перспективы на будущее» на 18-й Европейской конференции и выставке твердых биологических веществ и органических ресурсов .

Google Scholar

EIA (2017). Краткий анализ страны: Малайзия. Управление энергетической информации США.

Филили Д., Забаниоту А. (2008). Использование осадка сточных вод в ЕС с применением старых и новых методов - обзор. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 12, 116–140. DOI: 10.1016 / j.rser.2006.05.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хоссейни, С. Э., и Вахид, М. А. (2013). Технико-экономическое обоснование производства и использования биогаза в качестве источника возобновляемой энергии в Малайзии. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 19, 454–462. DOI: 10.1016 / j.rser.2012.11.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Houtmeyers, S., Degreve, J., Willems, K., Dewil, R., and Appels, L.(2014). Сравнение влияния предварительной ультразвуковой и микроволновой обработки малой мощности на солюбилизацию и полунепрерывное анаэробное сбраживание отработанного активного ила. Биоресурсы. Technol. 171, 44–49. DOI: 10.1016 / j.biortech.2014.08.029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

IEA Bioenergy (2001). Биогаз и многое другое! Обзор систем и рынков анаэробного пищеварения. Абингдон: Технологическая среда AEA.

Задача 37 МЭА по биоэнергетике (2017). Сводки страновых отчетов за 2017 год. Берлин: IWK.

Indah Water Konsortium Sdn Bhd (2010 г.). Маленькая история осадка сточных вод и его обработки. Indah Water Konsortium Sdn Bhd.

Indah Water Konsortium Sdn Bhd (2013). Отчет об устойчивом развитии за 2012-2013 гг. Куала-Лумпур1: IWK1.

Японский консорциум санитарии (2011 г.). Отчет об оценке санитарии в стране в Малайзии. Японский консорциум по санитарии.

Кадир, М.А. и Мохд Х. Д. (1998). Управление осадком городских сточных вод в Малайзии. Тропики 28, 109–120.

Google Scholar

Кала, Д. Р., Розенани, А. Б., Фаузия, С. И., и Тохира, Л. А. (2009). Компостирование отходов масличной пальмы и осадка сточных вод для использования в почвенной среде декоративных растений. Malays. J. Почвоведение. 13, 77–91.

Google Scholar

Карагианнидис А., Перкулидис Г. (2009). Многокритериальный рейтинг различных технологий анаэробного сбраживания для рекуперации энергии органических фракций твердых бытовых отходов. Биоресурсы. Technol. 100, 2355–2360. DOI: 10.1016 / j.biortech.2008.11.033

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким Д. Х., Чон Э., О С. Э. и Шин Х. С. (2010). Комбинированное (щелочное + ультразвуковое) воздействие предварительной обработки на дезинтеграцию осадка сточных вод. Water Res. 44, 3093–3400. DOI: 10.1016 / j.watres.2010.02.032

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, М., Ян, Ю., Морикава-Сакура, М.С., Ван, К., Ли, М. В., Ли, Д. и др. (2012). Производство водорода путем анаэробного сбраживания рисовой соломы и осадка сточных вод. Внутр. J. Hydrogen Energy 37, 3142–3149. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2011.10.116

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Киннунен В., Отинен Ю. А., Ринтала Дж. (2015). Мезофильно-анаэробное сбраживание биошламов целлюлозно-бумажной промышленности, долговременные характеристики реактора и эффекты предварительной термической обработки. Water Res. 87, 105–111.DOI: 10.1016 / j.watres.2015.08.053

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Крупп, М., Шуберт, Дж., И Видманн, Р. (2005). Технико-экономическое обоснование совместного сбраживания сточных вод с помощью OFMSW на двух очистных сооружениях в Германии. Управление отходами. 25, 393–399. DOI: 10.1016 / j.wasman.2005.02.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кумаран П., Хефзибах Д., Сивасанкари Р., Сайфуддин Н. и Шамсуддин А.Х. (2016). Обзор внедрения системы анаэробного сбраживания в промышленных масштабах в Малайзии: возможности и проблемы. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 56, 929–940. DOI: 10.1016 / j.rser.2015.11.069

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, С. Х., Чой, К. И., Осако, М., и Донг, Дж. И. (2007). Оценка нагрузки на окружающую среду, вызванной изменениями в системе управления пищевыми отходами в Сеуле, Корея. Sci. Total Environ. 387, 117–120. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2007.06.037

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли Ю. Ю., Кобаяши Т. (2010). «Применение и новые разработки биогазовой технологии в Японии», в Экологическая анаэробная технология: приложения и новые разработки , изд. Х. Х. П. Фанг (World Scientific Publishing), 35–58. DOI: 10.1142 / 9781848165434_0003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лью, А.Г., Идрис, А., Самад, А.А., Вонг, К.Х.К., Джаафар, М.С., Баки А. М. (2004). Возможность повторного использования осадка сточных вод в глиняном кирпиче. J. Mater. Cycles Waste Manag. 6, 41–47. DOI: 10.1007 / s10163-003-0105-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лев Р. (2008). Малайзия: очистка воды и сточных вод. Азиатско-Тихоокеанское экономическое сотрудничество, 2008 г.

Google Scholar

Лю, К. Ф., Юань, Х. З., Цзэн, Г. М., Ли, В., и Ли, Дж. (2008). Прогнозирование выхода метана при оптимальном pH для анаэробного сбраживания органической фракции твердых бытовых отходов. Биоресурсы. Technol. 99, 882–888. DOI: 10.1016 / j.biortech.2007.01.013

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Малериус О. и Вертер Дж. (2003). Моделирование адсорбции ртути в дымовых газах при сжигании осадка сточных вод. Chem. Англ. J. 96, 197–205. DOI: 10.1016 / j.cej.2003.08.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Насир И. М., Тиния И. М. Г., Розита О. (2012). Производство биогаза из твердых органических отходов путем анаэробного сбраживания: обзор. заявл. Microbiol. Biotechnol. 95, 321–329. DOI: 10.1007 / s00253-012-4152-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Паркин, Г. Ф., и Оуэн, В. Ф. (1986). Основы анаэробного сбраживания осадков сточных вод. J. Environ. Англ. 112, 867–920. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0733-9372 (1986) 112: 5 (867)

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Перейра, А.Дж.М., Эльвира, П.С.И., Онето, С.Дж., Круз, Д.Л.Р., Портела, Дж.Р., и Небот, Э.(2015). Увеличение производства метана при мезофильном анаэробном сбраживании вторичного осадка сточных вод путем предварительной обработки термическим гидролизом. Water Res. 71, 330–340. DOI: 10.1016 / j.watres.2014.12.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Петинрин, Дж. О., Шаабан, М. (2015). Возобновляемые источники энергии для непрерывной энергетической устойчивости Малайзии. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 50, 967–981 doi: 10.1016 / j.rser.2015.04.146

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Раджешвари, К.В., Балакришнан, М., Кансал, А., Лата, К., и Кишор, В. В. Н. (2000). Современная технология анаэробного сбраживания для очистки промышленных сточных вод. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 4, 135–156. DOI: 10.1016 / S1364-0321 (99) 00014-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Розенани А. Б., Кала Д. Р. и Фаузия К. И. (2008). Характеристика осадка сточных вод Малайзии и азотной минерализации в трех почвах, обработанных осадком сточных вод. Malays.J. Почвоведение. 12, 103–112.

Google Scholar

Сосновский П., Вечорек А. и Ледакович С. (2003). Совместное анаэробное переваривание осадка сточных вод и органических твердых бытовых отходов. Adv. Environ. Res. 7, 609–616. DOI: 10.1016 / S1093-0191 (02) 00049-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сунь, Ю., Ван, Д., Янь, Дж., Цяо, В., Ван, В., и Чжу, Т. (2014). Влияние концентрации липидов на анаэробное совместное переваривание городских отходов биомассы. Waste Manag. 34, 1025–1034. DOI: 10.1016 / j.wasman.2013.07.018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Таниму М.С., Тиния И.М.Г., Разиф М.Х. и Идрис А. (2014). Влияние соотношения углерода и азота пищевых отходов на производство биогазового метана в мезофильном анаэробном варочном котле периодического действия. Внутр. J. Innovat. Управляй. Technol. 5, 116–119. DOI: 10.7763 / IJIMT.2014.V5.497

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тармуди, З., Абдулла, М. Л., Тап, А. О. М. (2009). Обзор образования твердых бытовых отходов в Малайзии. Jurnal Teknologi 51, 1–15. DOI: 10.11113 / jt.v51.142

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Tchobanoglous, G., Theisen, H., and Vigil, S. (1993). Комплексное управление твердыми отходами. Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw-Hill Inc.

Google Scholar

Уорд, А. Дж., Хоббс, П. Дж., Холлиман, П. Дж., И Джонс, Д. Л. (2008). Оптимизация анаэробного переваривания сельскохозяйственных ресурсов. Биоресурсы. Technol. 99, 7928–7940. DOI: 10.1016 / j.biortech.2008.02.044

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вертер Дж. И Огада Т. (1999). Сжигание осадка сточных вод. Прог. Энергетическая расческа. 25, 55–116. DOI: 10.1016 / S0360-1285 (98) 00020-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Всемирная биоэнергетическая ассоциация (2017). WBA Global Bioenergy Statistics (2017). Опубликовано WBA.

Чжэнь, Г., Лу, X., Като, Х., Чжао, Ю., и Ли, Ю. Ю. (2017). Обзор стратегий предварительной обработки для улучшения дезинтеграции осадка сточных вод и последующего анаэробного сбраживания: текущие достижения, полномасштабное применение и перспективы на будущее. Обновить. Выдержать. Energy Rev. 69, 559–577. DOI: 10.1016 / j.rser.2016.11.187

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смотрите также

• 
  Светорегулятор что такое
• 
  Формула сопротивление теплопередаче
• 
  Самый лучший материал для строительства частного дома
• 
  Точить когти для кошек своими руками
• 
  На что вешают модульные картины
• 
  Осп 3 характеристики
• 
  Что значит лофт
• 
  Армирование кладочной сеткой
• 
  Сатин натяжные потолки
• 
  Какой стиральный порошок самый лучший
• 
  Мебель для спортивного уголка в детском саду