This study evaluated the performance of anaerobic co-digestion of cow manure (CM) and sheep manure (SM) in both batch and continuous digesters at 37 °C. Synergistic effects of co-digesting CM and SM at varying volatile solids (VS) ratios (1:0, 0:1, 3:1, 1:1, 1:3) were observed in the batch experiment, with the most effective degradation of cellulose (56%) and hemicellulose (55%), and thus, the highest cumulative methane yield (210 mL/gVSadded) obtained at a CM:SM ratio of 1:3. Co-digesting CM and SM improved the hydrolysis, as evidenced by the cellulase brought by SM and the increases of cellulolytic bacteria Clostridium. Besides, co-digestion enhanced the acidogenesis and methanogenesis, reflected by the enrichment of syntrophic bacteria Candidatus Cloacimonas and hydrogenotrophic archaea Methanoculleus (Coenzyme-B sulfoethylthiotransferase). When testing continuous digestion, the methane yield increased from 146 mL/gVS/d (CM alone) to 179 mL/gVS/d (CM:SM at 1:1) at a constant organic loading rate (OLR) of 1g VS/L/d and a hydraulic retention time (HRT) of 25 days. Furthermore, the anaerobic digestion process was enhanced when the daily feed changed back to CM alone, reflected by the improved daily methane yield (159 mL/VS/d). These results provided insights into the improvement of methane production during the anaerobic digestion of animal manure.
LINK
A bioaugmentation approach was used to enhance the performance of anaerobic digestion (AD) using cow manure (CM) as the substrate in a continuous system. To obtain the desirable microbial culture for bioaugmentation, a biochemical methane potential test (BMP) was used to evaluate three commonly used inocula namely (1) municipal solid waste (MSW), (2) wastewater treatment plant (WWTP), and (3) cow manure digester (CMMD) for their hydrolytic capacity. The highest lignocellulose removal (56% for cellulose and 50% for hemicellulose) and the most profusion of cellulolytic bacteria were obtained when CM was inoculated with CMMD. CMMD was thus used as the seed inoculum in a continuously operated reactor (Ra) with the fiber fraction of CM as the substrate to further enrich cellulolytic microbes. After 100 days (HRT: 30 days), the Bacteria fraction mainly contained Ruminofilibacter, norank_o_SBR1031, Treponema, Acetivibrio. Surprisingly, the Archaea fraction contained 97% ‘cellulolytic archaea’ norank_c_Bathyarchaeia (Phylum Bathyarchaeota). This enriched consortium was used in the bioaugmentation experiment. A positive effect of bioaugmentation was verified, with a substantial daily methane yield (DMY) enhancement (24.3%) obtained in the bioaugmented reactor (Rb) (179 mL CH4/gVS/d) than that of the control reactor (Rc) (144 mL CH4/gVS/d) (P < 0.05). Meanwhile, the effluent of Rb enjoyed an improved cellulose reduction (14.7%) than that of Rc, whereas the amount of hemicellulose remained similar in both reactors' effluent. When bioaugmentation stopped, its influence on the hydrolysis and methanogenesis sustained, reflected by an improved DMY (160 mL CH4/gVS/d) and lower cellulose content (53 mg/g TS) in Rb than those in Rc (DMY 144 mL/CH4/gVS/d and cellulose content 63 mg/g TS, respectively). The increased DMY of the continuous reactor seeded with a specifically enriched consortium able to degrade the fiber fraction in CM shows the feasibility of applying bioaugmentation in AD of CM.
LINK
In Nederland en omringende landen zijn in de afgelopen jaren en decennia verschillende projecten gerealiseerd rond decentrale innovatieve concepten voor afvalwaterbehandeling en gebruik van re-genwater. Om gemeenten, waterschappen en andere belanghebbenden een rationele grondslag te bieden voor keuzes m.b.t. de inrichting van de stedelijke waterketen (wel of niet decentraal, wel of niet brongescheiden), is in dit KIEM project de potentie en beperkingen onderzocht van nieuwe en circulaire sanitatieconcepten, zoals brongescheiden sanitatie en lokaal (her)gebruik van regenwater op woonwijk schaal. De vraag is wat we kunnen leren van ervaringen bij gerealiseerde projecten, en welke rationele basis er is om, met name bij nieuwbouwplannen, een trendbreuk teweeg te brengen in de richting decentrale oplossingen voor waterzuivering en waterhergebruik op wijkniveau, als al-ternatief voor de huidige, centrale systemen. Daartoe zijn negen verschillende gerealiseerde pro-jecten, operationeel op praktijkschaal, verkend aan de hand van literatuurstudie, data-analyse, inter-views, enquêtes en scenarioberekeningen. Verschillende prestatie-indicatoren, o.a. met betrekking tot terugwinning van grondstoffen, waterkwaliteit, hergebruik en kosten zijn inzichtelijk gemaakt. Bo-vendien is onderzoek gedaan naar de acceptatie van burgers m.b.t. governance structuren (top-down versus bottom-up) als het gaat om de stedelijke waterketen en diensten m.b.t. waterlevering en wa-terbehandeling.Uit dit verkennende onderzoek is gebleken dat alternatieve systemen (brongescheiden sanitatie met vacuümriolering en lokaal gebruik van regenwater) voor toiletspoeling, evt. tuin en wasmachine tot substantieel minder gebruik van drinkwater leiden. Bovendien wordt met separate inzameling en be-handeling van zwart- en grijswater de terugwinning van nutriënten (N, P, C) gestimuleerd en is er bij decentrale behandeling van grijswater jaarrond aanvoer van schoon water wat met name in droge periodes meerwaarde heeft. Daarentegen leiden systemen op wijkschaal, mede vanwege de relatief kleine schaal, tot relatief hoge financiële kosten, d.w.z. in vergelijking met de kosten voor aanleg en beheer van reguliere systemen. Daarbij wordt benadrukt dat vergelijking van kleine, decentrale sys-temen met de huidige, grootschalige centrale (afval)watersystemen lastig is vanwege de relatief ge-ringe hoeveelheid data die beschikbaar is m.b.t. prestatie-indicatoren van decentrale systemen. We kunnen daarom slechts voorlopige en minder harde uitspraken doen over een aantal prestaties van decentrale concepten, bijv. m.b.t. waterkwaliteit. Bovendien is de beoordeling van prestatie-indicato-ren problematisch vanwege ongelijksoortigheid. De huidige grootschalige systemen zijn goeddeels uit-ontwikkeld (innovatie was gericht op kostenefficiency), terwijl decentrale, nieuwe vormen van sani-tatie nog volop in ontwikkeling zijn, met duurzaamheid als drijfveer.Aandachtspunten en vragen liggen met name op het gebied van governance. In de huidige inrichting en organisatie van de waterketen zijn de verantwoordelijkheden, beleidsontwikkeling en operatie in-stitutioneel geborgd en sectoraal verdeeld (waterbedrijf, gemeente en waterschap). Nieuwe vormen van sanitatie en gebruik van regenwater op wijkschaal brengen de noodzaak tot vergaande samen-werking en nieuwe vraagstukken met zich mee.Om de prestaties van grootschalige, centrale systemen m.b.t. afvalwaterbehandeling en watervoor-ziening beter te kunnen vergelijken met decentrale systemen op wijkschaal wordt aanbevolen om gelijktijdig te innoveren op beide schalen, waarbij de innovatie (ook op grote, centrale schaal) gericht is op klimaatadaptatie en aansluiting bij de circulaire economie. Belangrijk daarbij is langjarige data-verzameling en monitoring, zodat de integrale prestaties van concepten en systemen kunnen worden gevolgd, beoordeeld en verbeterd, in de context van integrale duurzaamheid. Daarnaast wordt aan-bevolen om, indien mogelijk, decentrale (afvalwater)systemen op wijkniveau op te schalen naar een grootte van minimaal 3.000 inwoners, om het (op berekeningen gebaseerde) veronderstelde break-evenpoint (kosten decentraal vergelijkbaar met grootschalige, centrale systemen) in de praktijk te ve-rifiëren. Gerealiseerde projecten, bijv. Reitdiep in Groningen of Waterschoon in Sneek, kunnen wor-den benut voor verdere innovatie gericht op kringloopsluiting en circulaire economie.
MULTIFILE
