TOC/TN Measurement for the Control and Evaluation of Methane Fermentation of Food Waste using TOC and TN Measurement System

Aplikace | 2018 | ShimadzuInstrumentace
TOC
Zaměření
Potraviny a zemědělství
Výrobce
Shimadzu

Význam tématu


Metoda měření celkového organického uhlíku (TOC) a celkového dusíku (TN) je klíčová pro kontrolu a vyhodnocení bioplynové výroby z potravinářského odpadu formou metanové fermentace. Přesné stanovení poměru C/N suroviny umožňuje stabilní průběh procesu, optimalizaci produkce metanu a posuzování kvality zbytkového digestátu jako hnojiva.

Cíle a přehled studie / článku


Průmyslový výzkumný institut prefektury Šizuoka (IRI Shizuoka Pref.) zkoumá efektivní a cenově přijatelné metanové fermentační systémy pro malé potravinářské provozy. Studie představuje:
  • Vývoj přenosné pilotní pilotní stanice s 1 000 l fermentační nádrží.
  • Laboratorní validaci fermentace různých druhů potravinářského odpadu.
  • Vyhodnocení fermentačních parametrů včetně účinnosti produkce plynu a rozkladu organické hmoty.

Použitá metodika


Vzorky kalu potravinářského odpadu a výpust fermentace obsahující pevné částice byly homogenizovány ultrazvukem a naředěny ultrapure vodou. Analýza probíhala na základě spalovací metody TOC (TC–IC) a TN s následujícími podmínkami:
  • Měření TOC a TN v režimu optické detekce CO2 (TOC) a chemiluminiscenčního detektoru (TN).
  • Single-point kalibrace pro TOC (200 mgC/l), IC (100 mgC/l) a TN (100 mgN/l).

Použitá instrumentace


  • Shimadzu TOC-LCPH (total organic carbon analyzer) s High Suspension Kit pro vzorky s vysokým obsahem pevných částic.
  • TNM-L (total nitrogen unit) pro stanovení celkového dusíku.
  • Ultrazvukový homogenizátor pro rozrušení suspendovaných pevných částic.
  • Ultrapure voda pro ředění vzorků.

Hlavní výsledky a diskuse


Analýza ukázala, že více než 90 % organických látek bylo rozloženo během fermentace (pokles TOC z 5 445 mg/l na 374 mg/l). Koncentrace TN zůstala zachována (212 mg/l vs. 221 mg/l), což potvrzuje využitelnost digestátu jako hnojiva. Výsledky potvrdily, že stanovení TOC je oproti běžnému COD méně závislé na podmínkách analýzy a dovoluje spolehlivou kvantifikaci rozkladu organické hmoty.

Přínosy a praktické využití metody


Metoda umožňuje:
  • Optimalizaci C/N poměru suroviny pro stabilní fermentaci.
  • Kvantifikaci účinnosti produkce bioplynu a rychlosti rozkladu organických látek.
  • Hodnocení výstupního digestátu z hlediska obsahu dusíku a možného využití jako kvalitního hnojiva.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekávané směry rozvoje zahrnují:
  • Integraci online monitoringu TOC/TN pro automatizované řízení fermentačních procesů.
  • Rozšíření metod na měření dalších živin a stopových prvků v reálném čase.
  • Komercializaci kompaktních přenosných laboratorních jednotek pro přímo na provozech.

Závěr


Implementace systému Shimadzu TOC-L a TNM-L pro analýzu metanové fermentace potravinářského odpadu poskytuje spolehlivá data pro optimalizaci procesu, maximalizaci bioplynu a využití digestátu. Tato metodika nabízí rychlý, reprodukovatelný a méně závislý přístup k hodnocení organické hmoty ve srovnání s tradičními COD testy.

Reference


  • Shimadzu Corporation: Application News No. O65, First Edition January 2018.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

TOC and TN Measurements of Wastewater
Measurement of TOC and TN in Marine Water Algae Culture Solution
Analysis of TOC and TN in Fertilizers
Quality Control of Vinegar by TN Measurement