anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and uasb...

8
Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors T.H. ErguÈ der, U. Tezel, E. GuÈ ven, G.N. Demirer* Department of Environmental Engineering, Middle East Technical University, Ino Ènu È Bulvari, 06531, Ankara, Turkey Received 7 June 2000; accepted 22 October 2000 Abstract Anaerobic treatability and methane generation potential of cheese whey were determined in batch reactors. Furthermore, the eect of nutrient and trace metal supplementation on the batch anaerobic treatment, and the high-rate anaerobic treatability of cheese whey in up¯ow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors were investigated. To this purpose biochemical methane potential experiments were conducted and single- and two-stage UASB reactors with granular cultures were operated. In UASB experiments signi®cance of process staging, operational parameters such as hydraulic retention time (HRT), in¯uent chemical oxygen demand (COD) concentration and loading rate were also investigated. The results revealed that nutrient and trace metal supplementation is vital for the anaerobic treatment of cheese whey; the anaerobic methane generation for the cheese whey studied was found to be 424 ml CH 4 /g COD (23.4 l CH 4 /l cheese whey); undiluted cheese whey could be treated anaerobically at relatively short HRT values (2.06±4.95 days) without any signi®cant stability problems; HRT values as low as 2±3 days can be used for the anaerobic treatment of cheese whey, with a COD removal eciency of 95±97% at in¯uent COD concentration of 42 700141±55 100283 mg/l. # 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: Anaerobic; Cheese whey; BMP; UASB; Nutrient and trace metal supplementation 1. Introduction The current trend towards the adoption of anaerobic biotechnology for the treatment of a wide range of industrial and agro-industrial wastewaters can be lar- gely attributed to the development of reactor designs which permit eective biological solids retention. In contrast to the earlier, completely mixed systems in which the solids retention time (SRT) was approxi- mately the same as the hydraulic retention time (HRT), advanced anaerobic reactor designs achieve SRT values which can be up to 10±100 times longer than the HRT. The resultant signi®cant decrease in required reactor volumes and associated capital costs has been an important factor in the recent switch from conventional aerobic to anaerobic treatment systems. Cheese whey is a protein and lactose rich byproduct of the cheese industry. It is very biodegradable (99%) with very high organic content [up to 70 g chemical oxygen demand (COD)/l] and low alkalinity (50 meq/l or 2500 mg/l as CaCO 3 ) content [1]. It can be repro- cessed into valuable products such as protein and lactose in the dairy industry, or directly used as animal feed. Extremely high organic content of whey renders the application of conventional aerobic biological treatment mainly due to the cost of oxygen supplementation. Anae- robic treatment does not require any oxygen supple- mentation and generates signi®cant amounts of energy in the form of methane gas. However, Malaspina et al. [2] stated that raw whey is a quite problematic substrate to treat anaerobically because of the lack of alkalinity, the high COD concentration, the tendency to acidify very rapidly, the diculty to obtain granulation and the ten- dency to produce an excess of viscous exopolymeric materials of probable bacterial origin that severely reduces sludge settleability and can be a cause of biomass washout. There are many laboratory and pilot-scale studies in the literature on the anaerobic treatment of cheese whey [2±18]. The literature data on anaerobic treatment of cheese whey is summarized in Table 1. As is clear from Table 1, most of the studies on anaerobic treatment of cheese whey dealt with diluted (or deproteinated) whey, which is much simpler to treat. As Kalyuzhnyi et al. [18] stated, when undiluted cheese 0956-053X/01/$ - see front matter # 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S0956-053X(00)00114-8 Waste Management 21 (2001) 643±650 www.elsevier.nl/locate/wasman * Corresponding author. Tel.: +90-312-210-58-67; fax: +90-312- 210-12-60. E-mail address: [email protected] (G.N. Demirer).

Upload: th-ergueder

Post on 05-Jul-2016

216 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors

�������� ���������� ���� ��� ����� ���������������� �� ����� ���� �� ��� ��� ���� ������

���� ����� ���� �� ������ �� �� !��� �"� #� ���� $

���������� ��� �������� ��� ���� ��� � ���� ���� ����� ��� �� ���� ��� ������ ������ � ��� !� "�#���� ���#��

%���!�� & '��� ()))* ����� (( +���� ()))

��������

�������� ��������� ��� ����� ��������� ������� �� ����� ���� ���� ���� ���� �� ��� ������� ,����� ���� ���-� �� ������ ��� ��� ��� ������ ������ �� �� ��� �������� ��� ��� ��� �� ����.��� �������� ��������� ��

����� ���� �� ��/�� �������� ������ ����0� 1����2 ������ ���� ��!�������� �� ��� ������� ����� ��� ����� ��������3���� ��� ���� ������ ��� ������. ��� ��.���� ���� ������ ��� �������� ������ ���� �������� 4� ���� �3���� ��������5��� �� ������ ������� ���������� ���� ���� ��� �� �������� ������� � � 1�%�2� ��/��� �� ��� �3���� �� ���16+#2 ��������� ��� ������� ��� ���� ���� ��!�������� ��� ������ ��!����� �� ������ ��� ��� ��� ������ ������ ��

!��� ��� �� �������� ��� �� �� ����� ����* �� �������� ����� ��������� ��� �� ����� ���� ������ ��� ����� � �� 7(7 � 6�78� 6+# 1(9�7 � 6�78� ����� ����2* �������� ����� ���� ���� �� ����� ������������ � �����!��� ���� �%� !�����1(�):;7�<= ����2 ����� ��� �����5�� ������� ������ �* �%� !����� �� ��� �� (;9 ���� �� �� ���� ��� �� �������� ��� ��

�� ����� ����� ��� � 6+# �� �!�� �>���� �� <=;<&? � ��/��� 6+# ��������� �� 7( &))�@7@;== @))�(A9 �8��� ())@����!��� ����� B�� ��� ����� �����!���

$��%���& ��������* 6����� ����* �CD* ����* "����� ��� ��� ��� ������ ������

� ���� ������

��� ����� ���� ������ �� ������� �� ������������������� ��� �� ��� �� �� � ���� ����� ����������� ��� ����.��������� ��������� �� �� ���.���� ������� � �� ��!���� �� �� ����� ����������� ��� � �-��!� ��������� ������ �������� 4������ � �� �������� � ������ �3�� ���� � ������ �� ������ ������� � � 1�%�2 ��� �����3�. ���� �� �� � �� �� �������� ������� � � 1�%�2���!���� �������� ����� ������� ����!� �%� !��������� �� �� �� � @);@)) � �� ������ ��� �� �%����� ������� �����5�� ������� �� ��E����� �����!��� �� ��� �������� ����� ��� ��� ���� ��� ����� ���� �� �� ���� ���� ��� ��!������������� � �������� ��� �� ���� ��6����� ���� �� � ������ ��� ����� ��� �������

�� �� ����� �������� 4 �� !��� ������������� 1�<<?2��� !��� ���� ������ ���� F�� � &) � �� ����3���� �� ��� 16+#28�G ��� ��� ��0������ 1=) �E8�

�� (=)) �8� �� 6�6+92 ���� F@G� 4 �� �� �����.����� ��� !������� ������ ��� �� ������ ��� ������� �� ����� �������� �� ������ ���� �� ��� �� ������3�� ��� ���� ������ ���� �� ���� ������� ����������� �� ��!������� ������ ��������� ��� �� ����� ��� � �� �� �� �3���� ������ ������� ����.���� ��� �� ���� �� ��E���� ��� �3���� ������. ������ ��� �������� �����5�� � ���� �� ������ ���� ��� �� ����� ���� ����!��� C�������� � ��� F(G���� �� ��� ���� �� � E��� ������ �� ������� ���� ������������ ������ �� �� ��0 �� ��0������� ������ 6+# ���������� �� ������ � ������ !����������� �� ��>��� � ����� ���������� ��� �� ��.���� � ������ �� �3��� �� !����� �3����� ��� ������� �� �������� ������� ������ �� ��!����� ������������ ���������� ��� �� �� � ���� �� ��� ��� ������������ ��� ��� ��������� ��� ����.���� ������ ��

�� �������� �� �� �������� ��� �� �� ����� ����F(;@AG� ��� �������� ��� �� �������� ��� �� ������� ���� �� �� ������ �� ����� @��� �� ���� ��� ����� @� �� �� �� ������ ��

�������� ��� �� �� ����� ���� ���� ��� ������1�� �����������2 ����� ���� �� �� �� ���� � ������ H��������� � ��� F@AG ����� ���� �������� �����

)<=:.)=9I8)@8J . ��� ���� ��� � ())@ ����!��� ����� B�� ��� ����� �����!���

D4 4 K �)<=:.)=9I1)) 2))@@7.A

L��� C����� �� (@ 1())@2 :79;:=)

��������!������8����8��� ��

$ 6������������ ������ ����K M<).9@(.(@).=A.:&* ��3K M<).9@(.

(@).@(.:)�

�'�� � �������& ��0���N �������� 1 �"� #� ����2�

Page 2: Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors

���� �� ������ ����� �� �������� ������� ������������� � ������ ���������� ���� �%� !����� 1=;() ����2���� ���� �� ������ �� �������� ��� �� �� ����.���� ����� ���� 1����� @2 � �!��� � �� ���������������� ������ �� ����!��� ��� �� ����� ��� ���� �O�� ������� �� �������� ���� � �� �� � ������� �%� !����� ��� ������������ � ����� �����!��� �� ��� ����� ����� ���� ,������ �!�� ������� ���������� �� ��.���� �������� �������� �!����!������� ������.���� ��� ��� �� �� � �� �������P��� Q������ ,�� ���� 1Q,�2 ���������������!� �� �� ������ ������ ��������� ��� ���������� �� ��!���� ������ F@<;((G� � ��.���� ��5�.������ ��� ���� ��� �� �������� ��� �� �� ��������� ���� �� ��� ���� �� � ��� 1����� @2����������� �� �� �� ��� ���� ��� � ���� ��� ��

�������� ��������� ��� ����� ��������� ��������� ����� ���� �� ��� ������� �� ���� �� �3� ������� ������ ��� ��� ��� ������ ������ �� ����� �������� ��� �� �� ����� ����* ��� ����.��� �������� ��������� �� ����� ���� �� ��/���������� ������ ����0� 1����2 ������� �� ��� ���.���� ����� ��� ����� ������� 1�CD2 �3���� ������� ������ ��� ������. ��� ��.���� ���� ���.��� ��� �������� ������ ���� �������� 4� �����3���� ���� �����5��� �� ������ ������� �������������� ���� ��� �� �%�� ��/��� 6+# ������������ ������� ��� ���� ���� ��!��������

� ��������� �� ����� �

()!) *�������� +�� � ������ %���

��� ������������ �� �� ����� ���� ���� �� ���CD ��� ���� �3���� ���� ���� ��� ������� ���

� ���� �������� ����� ����� ���� �� �� ���� ���� �� ������� �� ����� (�

()() ����� ��� ��

��� � ������� �� �� ����� ���� 1�C2 ���� ���� �3���� ��� �� �� ������� 1���������� �� ���������� ��� ��!�� �� ���������� �� �8�2K "�76�1@())2� C��+7�&�(+ 17))2� H6� 17))2� "�(��<�(+19))2� 6�6�(�(�(+ 1=)2� 1"�72(�D+7 1A)2� ,�6�(�7�(+17)2� 6�6�(�:�(+ 1@)2� H4 1@)2� C�6�(�7�(+ 1)�=2�6�6�(�(�(+ 1)�=2� R�6�( 1)�=2� ��6�9�:�(+ 1)�=2�"�C�+7�(�(+ 1)�=2� �9�+9 1)�=2� "�6�(�:�(+ 1)�=2�"�L+7�(�(+ 1)�=2� "�(��+9 1)�=2� ������ 1@)2�"��6+9 1:)))2� ���� �C ������� ��� �� �������� ��� ��� ��� ������� ��E����� ��� �� ��� � �������� ������� ����� F(@G�

() ) ��, �-��� �����

4� ����� � ���� ��� �� �������� ������������������ ������ �������� �� �� ����� ���� ������� ��

����� @

#�� �� �������� ��� �� �� ����� ����

%���� ���� �������� �������� � 1����2

4�/��� �� ��� �3������ ��� ��� 1�8�2

+����� ������� ��� 1+B�21� 6+#8� ����@2

%� �!�� �>���� 1%�21?2

%�������

�,,B% = &< @7 <= :#�,,% = @9 (�: AA =,�% )�7 & &�& <) 9,�% )�@;)�7 )�A;@) :;7) :9;A& <��,�� )�:;)�& =;@= A�(;(( :@;<( 7�#,� :<�A @:�@ << &���� @�= @@ &�@ <7 @)���� = =;(A�& )�<;: <&;<< @@#��% & :A @) <& (�D A 7�7 )�== :9 @=����# @) :<�: & 9(�= @:

() :<�: 9�= 9<�= @:���� (�9;@@�: =;&& @;(A�= <=;<< @A���� =�7;:�A 7&;== &;<�= <);<7 @A

� �,,B%� ��/�� 53��.5� ���� �����* #�,,%� ����/�� �������� 53��.��� �����* ,�%� /�������.��� �����* ��,��� �������������.5� �3������.��� �����* �#,�� �� ��������� ������� ��� /����� �������* ����� ��/�� �������� ������ ����0� �����*#��%� ����/��.��/�� ������ �����* �D� �������� ����* ����#� ��.���� �� �3�� �������� ��������

����� (

6������������ �� �� ����� ���� ���� �� ����� ��� �����

������� 1�CD2 ��� ��/�� �������� ������ ����0� 1����2 �3����.

���

D��� ��� 6����� ����

���� �� �CD

�3���� ���

6����� ����

���� �� ����

�3���� ���

D� 9�77 9�<(

6�� ��� �3���� �� ��� == (=)�@977 �8� &7 =))�7(7 �8����� ���������� ; @(7 �8�

���� H�O������ ������� ; @7=�: �8�

��������� ������ ; <9A)�7=9 �8�Q������ ��������� ������ ; A(A)�9<: �8�

:77 �).) �������� �� ��) /0���� ���������� (! 1(��!2 �3 4���

Page 3: Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors

�CD �3���� ��� F(9G ���� ������ �� �� @(=. � ���� ����� ����� ��� ������ ������ ����!� �������� �����E��� !��� � �� �� ���� ����� ��� =) � ��� ������� �������� � 9=�(�6 �� � � ������� ����������� � ���� ����� ���� ������ ��� �3�� �������������� ������� ��� �������� ������ �������� � ����0��� �������� ��� �� ����� ���� ��� � �%��� @7 ����� ��� ������ ���� ��������� �3�� ��� 5�.���� ������ � ����� ��� � ���� ���� �� @ �4� ����� � � ���� �� ������ ������ �� ������

��� ��� ���� �� ��� ��������� ��� �� �� �� ����� ���� ����� ����!�� �C 1����� 92 ��� �� ������6+# ���������� �� )� ==(=� @@ )=)� ��� (( @)) �8����� ���� ����� ���� ������ ��� � (=? 6+( ���&=? "( ��� �3��� ��� 9;7 �� � ������ �� �������� ��� �������� ��������� �� ������� �� ������� ���� ��� ������� ����� ��� :A ����� 6��������� ����� ���� ���� ��� �� ��� �3���� ��� � ����. ��� �� ��0������ ��� ��������������� �� �3���� ���� ���� ����� ���� �������

���� �� !������� �� ����� ��� �������� ��� ���� ���@=? ��� � ���� & ������!� ����� ���� ����� ��� ���6+# ��������� �� �� ���� ���� ��� �� ���������

()3) �"5� �-��� �����

4� ����� � ����!� �� ������ ��� ��� ��� ��.�������� ��!�� �� �� �C �� �� ��/��� �� �� ���������� �� ����� ���� �������� �� ����� @ ��� ����.�� �� �� ���� �� 78= ��� �� 5!� � �� ���������C� ���� �3��� ��� ���� �� �� ���� ������� �� ������ �3���� ���� 4� ���� ������ ��� ���� �� ����������� ������� �� )�A � �� ����� ���� �������� ������� @ ��� )�( � �� 5!� � �� �������� �C� ������� ���� ������� ��� �� �!����� 6+# �� =< :)) �8����� �������� ������ ���� �� �� �3���� ��� �� ���C�3�� B�E��� ��������� ������ 1CB��2 ��� C�3��B�E��� Q������ ��������� ������ 1CBQ��2 !����� ��@)& :=)�=�@< <&7 ��� << <9)�=�@< &@= �8�� �����.�!���� ���� ������� ��� �� ���� ����� �� ��0��

D������� B�E��� ,���� ����� �� 4������ ������� �� ������ ������� ��� �� 9) 0� 6+#8 9 ����@���� ���� ������ ���� ���������� ���� ���

�� �������� �-��!� !��� ��� /������� �%�� ��� ����� ��� ��!������� �� �� ���� ������ ���� �����!�� �� ����� 7�

����� 9

�3���� ���� ��.�� �� ����� ��� ����� ������� 1�CD2 �3����.

���

%����

���

����� ����

������ ������

6�� ��� �3����

�� ��� 1 �8�2

@ � )

( � ==(=

9 � @@ )=)

7� � (( @))

= M )

: M ==(=

& M @@)=)

A� M (( @))

� %�� �� ���������

����� 7

��� �� �������� �-��!� !��� ��� /������� �������� ������� � ��

1�%��2 ��� �� ��� ��� ��!������� �� �� ��/�� �������� ������

����0� 1����2 ������ ����

+������� #�� ��� ���

�� �����

�� �� ����

1 2

�-��!�

!��� � ��

�� ����

1�2

�%�

1�2

��� ���

��!����� ��

�� ����

1�2

,���.���� =�(�@)) )�&79 (�):;7�<= &7�(=

�����.���� =�(�@)) )�=@) @�7:;9�=) =)�<:

,��� @� ��� ��� �������� !����� �� �� ���� ����� ���� �� ��

����� ��� ����� ������� �3���� ����

,��� (� 6� ������� �� �� �������� ��� �3���� ���� ��� �����.

��� ��� ����� ��� ����� ������� �3���� ����

�).) �������� �� ��) /0���� ���������� (! 1(��!2 �3 4��� :7=

Page 4: Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors

()�) "����� ��� ������

6+# !����� ���� ������� �� ��� �����.���� ��� 1C����K D8" 7=:)).)(2 ��� !���� ��� 6+#);@=)) �� � �� ������ ��� ���� �0�� ��� � �� ��� 1C���� (<):� '����� B��2 ��� � �� ����� 1 .)=<<(.==� 6��� D�� �� 4���� �� 6��2� ��������������� ��� !������ ��������� ������ ���������� ���� ������� �� ��������� ������� ����� 1(=7) �*������� C������ @<<=2� ���� ���������� ��� ���

H�O������ ������� ���������� ���� ���� ���� ������ ������� ����� 17=)).D.� ��� 7=))."�����������!���2 F(7G� �� ������� �� ��� ���� ���� ��� ����� ��.

����� �� � ��� ������� �� ��!��� ��� ����� �� ����� �� ������ ��� ���� ���� ����� �� ���� ��.��� ���� �� �3���� �� @� ��� �������� ��� ���������� �������� �� ��� ��O���� ��� �� ������� ��������� ���� �������� � �������� H+� ��0������� �� () �8� � � ������� ��������� ��� ����

,��� 9� �������� �����!������ �� ����� ���� �� �� 5��.���� ��/�� �������� ������ ����0� �����K 1�2 �������� ������� � �� �� �� ���.

� * 1�2 �� ��� �3���� �� ��� 16+#2 ������� ���* 12 ��/��� ��� �P��� 6+# ����������* 1�2 ��/��� ��� �P��� ��* 1�2 ��/��� ���

�P��� ��������� ��0������* ��� 1�2 �P��� Q,� ����������

:7: �).) �������� �� ��) /0���� ���������� (! 1(��!2 �3 4���

Page 5: Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors

����� ���� ���0�� ������� ��� 9;7 ��� ��� �� ���.��� ��� �� �� ���� ������� �� �����3� �� 6�7 ���������� �� � ����� �� �������� ���������� �� ������� ��� 6�7 ��� �������� �� � ���� ��� �� ����� ����� �� �� ������ ������� �� ��� �� �������� �� !��� �� ��� ����� �� 5!� ���� �������������� �� �� �!����� �����3� �� ����� ������ ������ ��� &&�=?�

� ������� �� ���������

)!) ��, �-��� �����

��� ��� �������� !����� �� �� ���� ����� ������ �� �CD �3���� ��� ��� :A ���� ��� ������ ��,��� @� 4 �� ���� ��� ,��� @ �� �� ���� ����� ����C ������� �� ������ ���� ��� � ���� �� ��� ���.����� � ����� � �� ����� �C� ,�� �� ��/���6+# ��������� �� ==(= �8�� �� ������ ��� �C�3���� ��� ��� <)? 1@=& �2 �� �� ��� ��� ���.����� 1@&: �2 �� �� 5�� @: ���� ����� ��� ����.���� �� ���������� ,�� �� ������ ��� �� �C������ ������ ��� �� �� � 6+# ��������� ��==(= �8�� �� ��� �������� ��� ��� ������ �������� �� �� ��� �C� ��� <)? 1@9< �2 �� �� ��� ����������� 1@=7 �2 ��� ������� ���� ���� 9= ������� ������� ������ ��� �C ��� �� ��/��� 6+# ��.������� �� @@ )=) �8� �3���� ��� ��� <)? ��1(<( �2 ��� ��� �������� 19(= �2 �� (7 ����� ��������� ��� �C ��� �� ��/��� 6+# ������������ @@ )=) �8� �3���� ��� ��� <)? �� 1(&7 �2 ������ �������� 19)7 �2 �� =< ����� ,�� �� ��������/��� 6+# ��������� �� (( @)) �8�� �� ��������� ��� ����� �C ������� =<A ��� @(= � �� ����������!���� ���� �� �� �������� �� �� ��������� �� �������� ��� ��/��� 6+# ��������� �� (( @)) �8�� 4� ����� � ���� ��� ������ ��� ��������� ��� ���� ������ �� �C �� ��� �� �������� ��� ��������!����� ���� ������� ��� � ����� ��� �3���� ����1�����!��2 6+# !����� 1,��� (2� ��� � ��� �� ���

������� �� �� ������ ��� �� ��/��� 6+# ��.������� �� (( @)) �8� ��� �C ������ ������1=<A �2 ��� �� �� ����� �� �������� ��� ��������1=9(�9;:):�9 �2� ����� � �� �� ������� �� ������� ��� �������� ��� �� �� � 6+# ����������� �� ������ ��� �� �C ��� ������ ��� � �� ����.��� ��� ��� ���8�� ��0������ ��5����� ���� ����.��� �� �����5��� �� ������� ��� ��� ���8����0������ ������ ������ �� �� �������� ��� ���� ����� �����6����� ���� �� ���� ��� �C ������� �������

@9=�=� (=)�( ��� 7:)�= � �� ����� ��� ��� �� ������6+# ���������� �� ==(=� @@ )=)� ��� (( @)) �8��������!���� ����� !����� ������� �� �� �������� ����� ��������� ��� �� ����� ���� ������ �� 7(7 � 6�78� 6+# �� (9�7 � 6�78� ����� �����

)() �"5� �-��� �����

���� �� ��� 1�CD2 �3���� ���� �� ����������������� �� �� ����� ���� ��� ������ �� ����������� ��� ������������ �%�� 6+# ������� ������/��� ��� �P��� 6+# ����������� �� ������������ ��0������ !����� ��� �P��� Q,� ��.�������� ��� ������ �� ,��� 9� 4� ����� � ��� ����� ����� !��� � ��E���� ��� �� �%� �� �� ��������� ��� 0�� � !��� ��� !����� �� (�):;7�<= ���������� �� ����� ��� ������� � � ���� ��� ���� ������ ��!���� �� ��� ����� �� � ����� ��� �� �%�!����� ���� �� �� �������� ������ ��� �� ��� ���� ����� ���� �� �� �������� 1����� @2������ = �� ������ �� �%�� ��/��� ��� �P���

6+# ���������� ��� ������� ���� ������� ��� ���!����� 6+# �� �!�� �>���� �����!�� �� �� 5��.���� ���� ������ �� �� �� ���� ��� ����� =� ��.��������� ������ 6+# �� �!�� �>������ 1<@�<;<&�)2���� �����!��� �� ���� �� �� ��� �%� !����� ������������� ��� �3���� �� ������� �� �%� !����� �� ����� ( ���� �� �� ���� ��� �� �������� ��� �� ������� ���� �� � ���.���� ���� ������ ���!���� ����>��� ��0������ ��� ������� ��� ��������� ������

����� =

�������� ������� � �� 1�%�2� ��/��� ��� �P��� �� ��� �3���� �� ��� 16+#2 ���������� ��� ������� ��� ������� ��� �� �!�����

6+# �� �!�� �>���� �����!�� �� �� 5��.���� ��/�� �������� ������ ����0� �����

#��� �%� 1����2 6+# ��������� 1 �8�2 6+# ������� ���

1�8� ����@2�!����� 6+#

�� �!�� �>���� 1?2

4�/��� �P���

);@: (�):;(�7: == :=)�@977;=A 9=)�7<= @::<�@:;(&7:�9 ((�:;(7�: <=�9;<&�)

@&;@< 9�::;9�A( 7( &))�@7@ ((@A�@9@ @@�& <7�A

();(: (�:<;(�<) 7& 9=)�@977;=( <))�A<@) (=&=�@();9)79�@A) @:�9;@<�( <7�(;<7�:

(&;(A 9�&) 7& 9=)�@977 97:=�(:< @(�A <(�:

(<;97 9�9& =) =))�@(&9;=9 &=)�@<)< @<&A�AA;(:<=�@7A @=�);@=�< <=�);<:�)

9=;79 (�7A;9�@) =) =))�@(&9;== @))�(A9 ():=�(&:;779A�&7 @:�9;((�( <@�<;<=�<

77;=@ 9�=7;7�<= =@ :))�@()(;=( &=)�(7&= ((9)�9:@;(A)9�@A& @)�7;@7�: <7�&;<=�&

�).) �������� �� ��) /0���� ���������� (! 1(��!2 �3 4��� :7&

Page 6: Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors

,��� 7� �������� �����!������ �� ����� ���� �� �� �����.���� ��/�� �������� ������ ����0� �����K 1�2 �������� ������ � �� �� ��

���� * 1�2 �� ��� �3���� �� ��� 16+#2 ������� ���* 12 ��/��� ��� �P��� 6+# ����������* 1�2 ��/��� ��� �P��� ��* 1�2 ��/��� ���

�P��� ��������� ��0������* ��� 1�2 �P��� Q,� ����������

����� :

�������� ������� � �� 1�%�2� ��/��� ��� �P��� �� ��� �3���� �� ��� 16+#2 ���������� ��� ������� ��� ������� ��� �� �!�����

6+# �� �!�� �>���� �����!�� �� �� �����.���� ��/�� �������� ������ ����0� �����

#��� �%� 1����2 6+# ��������� 1 �8�2 6+# �������

��� 1�8� ����@2�!����� 6+#

�� �!�� �>����4�/��� �P���

);: (�@9;(�9@ @<&A�AA;(:<=�@7A ; )�A:;@�@& ;

&;@( @�&:;@�A= 9(:=�@(&;779A�&7 @7(A�7;@&<=�@A7 @�&A;(�=( =:�9;=<�:@9;@= (�79;9�7) (A)9�@A&;(<@A�=9 @<=A�7 )�A(;)�<< 9)�@;9(�A@:;() 9�@<;9�=) (&@9�&7;(A9)�9:@ @<&=�7<;@<79�&7 )�A= (&�(;9@�9

:7A �).) �������� �� ��) /0���� ���������� (! 1(��!2 �3 4���

Page 7: Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors

�����5�� �����!���� ��� ,��� 9 ��� ����� 7 �� �� ������� ������� �� 6+# ������� ��� ��� �� ����������� �� �� � ���!�� 6+# �� �!�� �>������� ,���3� ���� 6+# ������� ���� �� ((�:;(7�: ��� @)�7;@7�:�8� ����@ ������� !��� �� ���� 6+# �� �!�� �>�������� <=�9;<&�) ��� <7�&;<=�&?� ������!����+� �� ���� ����� ������ �� �P��� �� �� ��

����� ��������� ���� ��� &�= � <�) �� �� 5�� @7 ������ �������� 1,��� 9�2� �� ��/��� ��0������ ��������� ��� :))) � =))) �8� 1,��� 9�2� ���� ������������ �� �� ������� ������� �� �� �P��� �� �� ������ � ���� ��� ��������� ������ &�A;A�@� �� ���� ��,��� 9�� ��� �P��� Q,� ��������� ��� ������ ������� 9)) �8� ��� ����� �� ������ �� � �� =) �8���3�� �� #��� 7);77 1,��� 9�2�

)()!) �6��� ���� ��4� ���� �� �� ���� ��/��� 6+# ���������� ��

7( &))�@7@;=A 9=)�7<= �8� ��� ��� �%� !����� ��(�):;7�<= ����� �� ���.���� ���� ����!�� <@�<;<&?6+# �� �!��� ����!��� �� �P��� 6+# ������.��� ������� ��� �� ���.���� ���� ��� ������@::<�@: ��� 779A�&7 �8� 1����� =2� ���� ����� ���P��� 6+# !����� �� ���� �!�� �� �������� �� �� ����� ����!��� ��!���� ��� ��� �� ������ �� ���������������� �� ����� � �3� ��� �� ������� ���� �� ������.���� ���� ����� �� ����!��� � ���� �P�.�� 6+# ���������� � ����� ���� ��� �������� ������ � �� 5�� ��� �� #�� 97� ��� �� ���������-��!� !��� � ��� �� ��� ��� ��!����� �� �� ��.���.���� ���� ����� ���� ��� ��!�� �� ����� 7���� �P��� ��� �� 5��.���� ���� ��� ��� � ��

�����.���� ���� ������ ��� �� �P��� ��� ������� ����� ��� ������� ��� () ���� 1,��� 72������ : �� ������ �� �%�� ��/��� ��� �P���6+# ���������� ��� ������� ��� ������� ��� ���!����� 6+# �� �!�� �>���� �����!�� �� �� �����.���� ���� �������� �� ���� ��� ,��� 7 ��� ����� :� ��� ������ 6+#

�� �!�� ����!�� �� �� �����.���� ���� �� ��������� 1(&�(;=<�:?2� ���� �� ����� � �� ����� ��� ��� ��� ��/��� 6+# ���������� 1@<&A;779A �8�2��� �%� !����� 1@�&:;9�=) ����2 �� �� ���� � �������� 6+# ���������� �� �� ��/��� �� �� �����.���� ���� ����� �� �����5���� ����� ��� �� ���� 5��.���� ���� ������ ������ �%� !����� ���������� � ����!� � ���� �P��� E����� �� �� �����.���� ������4 ����� ���������� ���� ���� �� ��� ���������

��0������ ��� Q,� ���� � ������� ��!��� ��� �������.���� ���� ����� �� ���� 1,��� 7�;�2�L��� �� ������ ��� �� �� ��.���� ���� ���.

�� �� ���������� � ��� 6+# �� �!�� �>���� �� <:;<&? ��� �P��� 6+# ��!��� �� @7(A;@<&= �8� ������������ �!�� ����� �P��� E����� �� ���� �� ����� �� ������ ��������� � � ����!��� ��!���� ��� ��

������ ��������� ��� ���� ������ ����� �� �P���6+# ��������� ����� �� �������� �� ���

� �����������

���� ���� ������� �� �� ���� ��� ����������� �� �� �������� ����� ���� �� ���� ������ ��� !��� �>��� ��� ��.�-��!� ����� ,����� ������ ��������� ��������� �� �� ����� ����� �� ���3���� ���� ������ �� ��� �����

@� "������ ��� ��� ���8�� ��0������ ������. ������ �� !��� ��� �� �������� ��� �� ������� ����� ���� �� ������ �� �� ������ ����������� ���� ��� � ���� �� �� ���� �������� �C �������� � ����� � �� ����� �C������� 1,���� @ ��� (2�

(� �������� �����!������ �� ����� ���� ������������� ���� ��� � ���� ����� ����1&&�=?2�

9� ��� �������� ����� ��������� ��� �� ��������� ������ ��� ����� � �� 7(7 � 6�78� 6+#�� (9�7 � 6�78� ����� �����

7� ����0� �� �� �� ������ �� �� �������� �� �����O� 1����� @2� �������� ����� ���� ���� ������� ������������ � �����!��� ���� �%�!����� 1(�):;7�<= ����2 ����� ��� �����5��������� ������ ��

=� �%� !����� �� ��� �� (;9 ���� �� �� ���� ��� ���������� ��� �� �� ����� ����� ��� � 6+#�� �!�� �>���� �� <=;<&? � ��/��� 6+#��������� �� 7( &))�@7@;== @))�(A9 �8��

:� � �����.���� ���� ����!�� ���� ����� ����.����� 6+# �� �!�� �-���� �� (&�(;=<�:?1����� =2� ����!��� ��� �>���� ���� ���������� �������� �� ������ �%� !����� ���� ���� ���8�� �P��� ����� ��� ��������

�������� �������

���� ���� ��� ������ �� �� ��� D������� +�����.����� �� �� %������ �� ���0���

����������

F@G C����� �'� �����!������ ��� ���� ��������� ��� ����

���� ��� ������ ������ @<<7*7&K@<=;()9�

F(G C�������� ,� ���� B� 6���� ��� 6C� ����� �� 6����� ����

��� ����� ����� �������� ��� �� ��� � ��������� ����.

����.������ ������� L��� �� ������ @<<=*9(K=<;&(�

F9G ������� D�� B����� Q,� �������� /������� ��� ���� ���.

��� �������� �������� @<A(*@7K(=9<;=:�

F7G ��������� C�� #���0�� �6� �������� �3������ ��� ���.

�� �� ����� ���� L��� @<A(*7K7@@;(:�

F=G #� ���� '� ���� �'� "�!���� '6� Q����� �L� ��������

�).) �������� �� ��) /0���� ���������� (! 1(��!2 �3 4��� :7<

Page 8: Anaerobic biotransformation and methane generation potential of cheese whey in batch and UASB reactors

�������� �� ����������� ����� ����� ' #���� %�� @<A=*=(K

7=&;7:&�

F:G L��������� ,I� L���� '� �������� �������� �� ���� ������

���� ���� �� � ��.�������� ��/�� 53��.5� ���� ������

���� C������� �������� @<A=*((K9:&;&(�

F&G ������� 'D� 6��� % � 6�������� 4'� ,���� �'� �������� �����.

��� �� ����.������ ����� ���� �������� �� ��������� �����.

��� ��� �� ��� /����� �������� �������� ��������

@<A:*(AK@:)@;&�

FAG #� ���� '� ���� �'� "�!���� '6� �-� �� ��-���� �����������

��� ��� �� �� �>���� �� �� �������� ������� ��� ���

����������� ����� ����� ' #���� %�� @<A:*=9K7:&;&:�

F<G #��� C� #��� 4'� D�0��. ��� /�������.��� ���5� �����

������ ��� ��� �������� �������� ��� ��� ��������

�������� @<AA*9(K@=<;&9�

F@)G ������� �L� #� ���� '� �������� �������� �� �����������

����� ���� �� �� ��/�� ������ ����0� ������ ' #���� %��

@<A<*=:K@(<;9<�

F@@G S�� 'T� B� HQ� B��� D�� �������� �������� �� ����� ����

����� ��/�� �������� ������ ����0� ������ ���� L���

@<A<*(&K(A<;9)=�

F@(G Q��0���� �� '� H��� �"� ����������� �� #��� ������ ��

0���� ������ ��� � ��.���� �������� ��/�� ��0��.���

����� ��� ����� ��������� ������ ������ @<<(*7)K(=9;:@�

F@9G S�� 'T� B� HQ� D����� HB� 4�������� ����� �� ���� ������

�� ����� ���� �� � ���� ������ �������� ��������

@<<9*7@K&));:�

F@7G 6���� �� ������ '�� R��0�� ' � D���.���� �������� ��� ��

�� ����� ���� �� �� ������� ����� ������� L��� �� ���.

��� @<<7*9)K799;7(�

F@=G C����� �� Q��E��� C� #���� ����� '6� ��������.������

��� �� �� ����� �������� ��� ������� �������� ��

C�3��K �� ��� �� UU�� ����VV� L��� �� ������ @<<=*9(K@7<;

=:�

F@:G ���� ��� � � �����!� ���� �� �������� �������� �� ���

����� ���� ��� ����� ����� �� � ��.���� ������ ������

������ @<<:*=AK:@;&(�

F@&G C�������� ,� 6���� ��� 6C� ���� B� ����� �� ��������

��� �� �� ����� ���� ��� � ����/��.��/�� ������ ������

������ ������ @<<:*==K@9@;<�

F@AG H��������� �Q� C������ �D� C������ '%� �������� ��� ��

�� ����.������ �����.���� ��������� �� ��������� ��� ����

���� ������� ������ ������ @<<&*:)K=<;:=�

F@<G L����� LC� ������0 C� B����� � ��������� �� �� ���.

������ ���������� � � ���!� �� �>���� �� ��� ������

�������� ��� �� �� ����5�� ���������� L��� %�� @<A:*()K

=@&;=(7�

F()G ����� %�� #���� C� #� ���� "� R���� �� #������� �� ���

���� �� ������ ��5������� �� �� ������ ��� �� ��������

���� �� L��� �� ��� ������ @<<&*9:K=9<;7&�

F(@G #� ���� "� ����� %�� �������� ���������� ���� �� ���� 9.

����� � ������ 1�������� ����� ���� ����� ������ ��� �.

��������2 �� ���� ������� L��� %�� @<<A*9(K&7&;=<�

F((G #� ���� "� ����� %�� 6� ������� �� �������� ����� ���

���������� ���� �� ������. ��� ��.����� ��.�� 6��% ���.

� �� L��� ��! %�� ()))*&(KA7;<�

F(9G +��� L,� ��0�� #6� ����� '�� S���� BS� C6��� DB�

�������� ��� �������� ����� ��� ����� ������� ���

�������� �3���� L��� %�� @<&<*@9K7A=;<(�

F(7G ������� C����� ��� �� �3� ������ �� L��� ��� L���.

����� @<� ��� L��������� #6K � ����� D���� ����� ����.

������ @<<=�

:=) �).) �������� �� ��) /0���� ���������� (! 1(��!2 �3 4���