Produzione integrata di VFA nei processi di trattamento delle acque reflue : prove di fermentazione acidogenica di fanghi e biomassa microalgale

This research is aimed at assessing the feasibility of using mixed sludge together with microalgae biomass for short-chain fatty acids (VFA) production. Batch and continuous anaerobic tests were conducted to evaluate the performance of two different mixed sludges without pH control. Batch and continuous mesophilic fermentation tests revealed how the substrate with higher primary sludges fraction returned the higher degree of acidification. Production efficiency was equal to 0,47gCOD-VFA/gVS,in for batch tests and 0,18 ± 0,4 gCOD-VFA/gVS,in for the continuous mode, with operating conditions as follows: HRT of 2 days, pH not controlled and a temperature of 37±2 °C. A mean VFA concentration of 5 ± 0,32 gVFA-COD/L was achieved in the continuous tests. The VFA rich effluent was then used as carbon source for the removal of nitrate-nitrogen in manometric denitrification tests resulting in a mean specific denitrification rate of 2,32 ± 0,30 mgN-NO3/gSSV·h. Focusing on the sludge and microalgae co-fermentation, batch tests and continuous tests were conducted at a different percentage of organic content. No negative neither positive synergies were detected, but the co-fermentation represents an interesting way to treat this specific biomass since microalgae from wastewater treatment plant have the potential to be further converted into a valuable product.

Il presente studio ha come obiettivo la valutazione di produzione di acidi grassi volatili (VFA) a partire da fango misto e biomassa microalgale. A questo scopo sono state condotte prove di fermentazione in batch ed in continuo per valutare il potenziale di produzione di VFA da due differenti fanghi misti senza controllo del pH. I risultati delle prove hanno evidenziato la migliore resa di acidificazione del fango misto che ha presentato una maggiore percentuale di fanghi primari. L’efficienza di produzione è stata di 0,47 gCOD-VFA/gVS,in per le prove in batch e di 0,18 ± 0,4gCOD-VFA/gVS,in per la modalità in continuo. Il reattore di fermentazione in continuo ha operato con un HRT pari a 2 giorni, pH non controllato e una temperatura pari a 37±2 °C. La concentrazione media di VFA nella prova in continuo è stata di 5 ± 0,32 gVFA-COD/L. Il surnatante ricco di VFA è stato poi utilizzato quale fonte di carbonio per la rimozione di nitrato in prove di denitrificazione in manometria, evidenziando un tasso di denitrificazione di 2,32 ± 0,30 mgN-NO3/gSSV·h. Per quanto riguarda la co-fermentazione di substrati carboniosi e microalghe, sono state condotte prove di fermentazione in batch ed in continuo con percentuali alghe-fanghi differenti rispetto al carico organico imposto. I risultati non hanno mostrato effetti sinergici importanti dei due substrati. In ogni caso la co-fermentazione rappresenta un’alternativa attraente per trattare questa biomassa.