1.1. Invloed seizoenale effecten op COD/VS ratio van ingaand slib
De COD/VS ratio van het ingaande slib was in de winter significant lager dan in de zomer (p=0.0149). Over de 12 RWZI’s bedroeg de COD/VS ratio van de zomerstalen gemiddeld 2.02 ± 0.21 en van de winterstalen slechts 1.46 ± 0.20, wat een significante daling van gemiddeld 0.56 ± 0.29 was. Dit wees op een shift in samenstelling van het ingaande slib van de vergisters doorheen het jaar. Vetten hebben immers een COD/VS ratio van 2.9, proteïnen een COD/VS ratio van 1.5 en koolhydraten een COD/VS ratio van 1.1 (Spinosa & Vesilind, 2007). Biomassa zelf had een COD/VS ratio van 1.3. Dit gaf aan dat ingaand slib in de winter rijker was aan componenten met een lage COD/VS ratio dan in de zomer. De
onderzoek zouden de relatieve percentages aan vetten, proteïnen en koolhydraten bepaald kunnen worden in het ingaande zomer- en winterslib volgens standaardmethodes (Rice et al., 2017). Dit zou verder inzicht brengen in de precieze shift in relatieve samenstelling van de macromoleculen aanwezig in het ingaande slib. Uit de resultaten van deze masterproef kon immers wel besloten worden dat er een significante shift was in samenstelling van het ingaande slib, maar er kon niet aangetoond worden hoe dit precies varieerde.
Een mogelijke hypothese om de significant hogere COD/VS ratio van zomerslib te verklaren is de volgende. In de zomer verloopt de CAS RWZI bij een hogere temperatuur. Bij hogere temperaturen gaan chemische reacties zoals hydrolyse sneller door en vertonen micro-organismen een hogere activiteit (Abou-Elela et al., 2016). Hierdoor zouden vooral makkelijk afbreekbare macromoleculen (zoals koolhydraten met een lage COD/VS ratio) afgebroken worden. Er bleven vooral moeilijk afbreekbare componenten zoals vetten en proteïnen over, wat resulteerde in een hoge COD/VS ratio in de zomer. Bij lagere temperaturen in de winter, bleven meer makkelijker afbreekbare componenten zoals koolhydraten aanwezig in het slib, wat resulteerde in een lagere COD/VS ratio.
In Spinosa & Vesilind (2007) werd voor secundair actief slib van een RWZI in Praag een COD/VS ratio van 1.35 – 1.60 gerapporteerd. Voor primair slib werd een gemiddeld lagere COD/VS range van 1.0 – 1.6 gerapporteerd (Spinosa & Vesilind, 2007). Het actief slib uit de stalen van Aquafin NV was, indien er een primaire bezinker aanwezig was, een mengeling van primair slib met secundair actief slib. Om confidentialiteitsredenen kon niet gerapporteerd worden van welke RWZI’s het slib afkomstig was en of er een primaire bezinker aanwezig was. De RWZI’s van Aquafin NV evolueren echter steeds meer in de richting van het vermijden van primaire bezinking (Maes et al., 2013). Zo kon het organisch materiaal en COD aanwezig in het reeds sterk verdunde influent immers zo veel mogelijk gebruikt worden voor denitrificatie en moest minder externe elektrondonor gedoseerd worden. Op basis van deze informatie en de gemiddelde COD/VS ratio gerapporteerd in Spinosa & Vesilind (2007) kon het volgende besluit afgeleid worden. Voor het merendeel van de slibvergisters die onderzocht werden in deze masterproef, bestond het ingaande slib uit voornamelijk secundair slib en slechts uit een verwaarloosbare hoeveelheid primair slib. Er was immers geen enkele slibvergister waarvoor het ingaande slib van zowel het zomer- als het winterstaal een COD/VS ratio kleiner dan 1.35 had. De COD/VS ratio van de winterstalen van 1.46 ± 0.20 sloot aan bij de COD/VS range (1.35 – 1.60) gerapporteerd in Spinosa & Vesilind (2017). De COD/VS ratio van het ingaande zomerslib, nl. 2.02 ± 0.20 was opmerkelijk hoger dan de gerapporteerde waarden in de literatuur.
De standaarddeviatie van de COD/VS ratio was opmerkelijk hoog in vergelijking met de standaarddeviatie van andere analyses. De verklaring hiervoor is te vinden in de manier waarop de COD gehaltes gemeten werden. Zoals in de materialen en methode sectie weergegeven, werd COD bepaald aan de hand van een titratie. Het slib werd 100x verdund in een maatkolf. Slib verdunnen gaat echter steeds gepaard met een vrij hoge foutenmarge door de heterogene samenstelling van het slib. Dit zorgde voor een standaardfout op het gemiddelde COD gehalte van elk staal van ongeveer 10%. Ook de standaarddeviatie van de COD/VS ratio’s bedroeg ongeveer 10%. Indien deze foutenmarge in
beschouwing werd genomen, bleef het toch duidelijk dat de gemiddelde COD/VS ratio van de zomerstalen ver buiten de range van COD/VS ratio gerapporteerd in de literatuur viel, terwijl de COD/VS ratio van de zomerstalen wel paste binnen de range uit de literatuur.
1.2. Invloed seizoenale effecten op VS/TS ratio van slib en digestaat
De VS/TS ratio van ingaand slib van slibvergisters was in de winter significant hoger dan van zomerslib (p=0.0008). In de winter bedroeg de VS/TS ratio van het ingaande slib gemiddeld 0.65 ± 0.00 en in de zomer slechts 0.58 ± 0.00. Dit betekende dat winterslib gemiddeld 12% meer organisch materiaal (VS) bevatte dan zomerslib.Het digestaat van zowel de zomer als de winterstalen had een lagere VS/TS ratio dan het corresponderende ingaande slib. Dit is duidelijk te zien in Figuur 13. Dit was een logische trend, aangezien tijdens het vergistingsproces organisch materiaal aanwezig in het ingaande slib omgezet werd naar biogas. Zo was er in het digestaat gemiddeld steeds minder organisch materiaal (VS) aanwezig dan in de ingaande stroom en had het digestaat dus steeds een lagere VS/TS ratio. In de zomer zakte de VS/TS ratio van 0.58 ± 0.00 in het ingaande slib naar 0.53 ± 0.00 in het digestaat. Een reductie in VS/TS van 9%. In de winter zakte de VS/TS ratio van 0.65 ± 0.00 in het ingaande slib naar 0.56 ± 0.01 in het digestaat, wat overeenkwam met een reductie in VS/TS van 16%.
Er was echter zowel voor de zomerstalen (p=0.1430) als voor de winterstalen (p=0.8836) geen correlatie aanwezig tussen de VS/TS ratio van de ingaande stroom en van het digestaat. Er kon met andere woorden niet voorspeld worden hoe groot de reductie in VS/TS ratio in de zomer en de winter zou zijn op basis van deze 12 stalen.
De VS/TS ratio van het digestaat van zomer- en winterstalen was niet significant verschillend (p=0.0553). Digestaat stalen uit de zomer of de winter konden op basis van de VS/TS dus niet onderscheiden worden. Dit gaf aan dat de VS reductie in het gistingsproces tot op een zelfde niveau, i.e. even succesvol, had plaatsgevonden in de zomer als in de winter (von Sperling et al., 2007). De VS/TS ratio van het actief slib varieerde doorheen het jaar van 0.58 ± 0.00 (zomer) tot 0.65 ± 0.00 (winter). Volgens de literatuur bedroeg de VS/TS ratio van secundair actief slib 0.59-0.68 en primair slib 0.60-0.80 (Tyagi & Lo, 2016). Op basis hiervan konden twee besluiten genomen worden. (i) Zowel de zomer- als de winterstalen van ingaand slib hebben een VS/TS ratio die nauw aansluit aan de range die hiervoor gerapporteerd werd in de literatuur. (ii) Het actief slib van de stalen van Aquafin NV kan het best gekarakteriseerd worden als secundair actief slib, zoals ook reeds aangetoond werd op basis van de COD/VS ratio. Indien er al primair slib bij het secundair actief slib gemengd werd, is dit slechts in een verwaarloosbare hoeveelheid.