Etikkahappopitoisen lauhteen anaerobinen käsittely

dc.contributorAalto Universityen
dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributor.advisorLaukkanen, Timo
dc.contributor.advisorSillfors, Mikael
dc.contributor.authorLotti, Outi
dc.contributor.schoolKemian tekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorDahl, Olli
dc.date.accessioned2013-10-16T08:03:16Z
dc.date.available2013-10-16T08:03:16Z
dc.date.issued2013-10-15
dc.description.abstractIn this Master’s Thesis the anaerobic treatment of Stora Enso Heinola Fluting mill condensates was examined and its benefits for the mill assessed. The anaerobic treatment of the condensate could reduce the load towards waste water treatment plant and produce biogas. The secondary condensate from semi-chemical pulp and board mill carries high load of fast degrading organic matter especially acetic acid, thus it could be suitable for biogas production. In the 10-day laboratory scale batch tests the biogas production rate of only 0.19 m3/kg COD, instead of expected rate of 0.38 m3/kg COD, was measured with condensate. The methane-carbon dioxide ratio at the time was 1.7. It was observed that the pH remained optimal without any neutralizing, as the organic acids were decomposed during the process. In the following phase the condensate, and the mixture of the bio sludge, condensate and the bio sludge filtrate was treated anaerobically for one and a half month in a completely mixed, semi-continuous batch reactor. In the arrangement feeding of the waste water was set continuous with a timer while the removal was performed batch wise by first separating the waste water from the biomass with a centrifuge. All samples presented a methane-carbon dioxide ratio greater than three while the proportion of methane from the composed biogas was ca. 75%. Despite of the acidity of the feed the pH remained between 6.8 and 7.5 without neutralizing. With the condensate, the COD reduction measured 75 % and somewhat lower with other fractions, except for the sample containing pre-treated bio sludge for which the reduction was ca. 85 %. According to the literature study, for the detailed dimensioning and cost assessment, IC, EGSB and AnMBR technique were selected as anaerobic process solutions. The selection between five different anaerobic condensate treatment processes was made by comparing different variables describing efficiency and cost. With an IC or EGSB reactor the production of biogas was estimated to be between 5160 and 6240 m3/d. Information about anaerobic treatment of condensate with different process solutions were received from various equipment suppliers and these proposals were used in order to assess possible laboratory measurements as well as when evaluating the benefits for the mill. Impact assessment took into account the anaerobic treatment’s energy and chemical consumption impacts to existing waste water treatment plant at Heinola Fluting Mill. All this was done parallel taking into account the potential biogas applications either for energy production at the mill site, as a vehicle fuel or selling the gas as unpurified. According to the results, the condensate is feasible for anaerobic treatment bringing savings for the mill as the organic load at the waste water treatment plant is reduced by 40%. According to the Thesis, either IC or EGSB technique would be feasible for Heinola Fluting Mill as an anaerobic process. The best option at the moment for the use of biogas is the energy production for internal consumption which would reduce the use of peat.en
dc.description.abstractTässä diplomityössä tarkasteltiin Stora Enson Heinolan Flutingtehtaan lauhteiden anaerobista käsittelyä ja sen tuomia hyötyjä tehtaalle. Lauhteen anaerobinen käsittely pienentäisi jätevesilaitoksen kuormitusta ja tuottaisi biokaasua. Puolikemiallisella sellu- ja kartonkitehtaalla muodostuvassa sekundäärilauhteessa on paljon nopeasti hajoavaa orgaanista ainetta, erityisesti etikkahappoa, joten lauhde voi soveltua hyvin biokaasun tuotantoon. 10 päivää kestäneissä laboratoriomittakaavan panoskokeissa biokaasuntuotoksi saatiin lauhteella vain 0,19 m3/kg COD kaasun metaani-hiilidioksidisuhteen ollessa 1,7, kun odotuksena oli vähintään 0,38 m3/kg COD. pH:n todettiin pysyvän sopivana ilman neutralointia, koska syötössä olevat orgaaniset hapot hajosivat prosessissa. Tämän jälkeen lauhdetta sekä lauhteen ja biolietteen sekä biolietteen suodoksen yhdistelmää käsiteltiin 1,5 kuukautta anaerobisesti täyssekoitteisessa puolijatkuvatoimisessa koejärjestelyssä, jossa jätevesijakeen syöttö oli säädetty ajastimella jatkuvaksi ja käsitelty vesi erotettiin päivittäin sentrifugoimalla. Kaikilla näytteillä metaani-hiilidioksidisuhteeksi saatiin yli 3, jolloin metaanin osuus muodostuneesta biokaasusta olisi noin 75 %. Huolimatta syötön happamuudesta pH arvo säilyi ilman neutraloinnin tarvetta välillä 6,8–7,5. COD-reduktio lauhteella oli noin 75 % ja muilla jakeilla hieman vähemmän lukuun ottamatta esikäsiteltyä biolietettä sisältävää näytettä, jolloin reduktio oli noin 85 %. Kirjallisuustarkastelun perusteella anaerobikäsittelyn prosessiratkaisuista IC, EGSB ja AnMBR valittiin tarkempaan mitoitus- ja kustannustarkasteluun. Valintapäätös saatiin vertailemalla erilaisia tehokkuutta ja kustannuksia kuvaavia suureita viiden erilaisen lauhteen anaerobikäsittelyyn soveltuvan menetelmän välillä. Biokaasun tuoton arvioitiin olevan IC- tai EGSB reaktorilla 5160–6240 m3/d. Arvioita lauhteen anaerobikäsittelystä eri prosessimenetelmillä saatiin eri laitetoimittajilta ja näitä tietoja on käytetty saatujen laboratoriomittauksien lisäksi tehtaan saamia hyötyjä arvioitaessa. Hyötyarvioinnissa otettiin huomioon anaerobikäsittelyn energia- ja kemikaalitaloudellisia vaikutuksia Heinolan Flutingtehtaan nykyiselle jätevedenpuhdistamolle sekä muodostuneen biokaasun käyttöä joko tehtaalla energian tuotantoon, liikennepolttoaineena tai myymällä se puhdistamattomana. Saatujen tuloksien perusteella lauhde soveltuu hyvin anaerobikäsittelyyn tuoden tehtaalle runsaasti säästöjä nykyisen jätevesilaitoksen orgaanisen kuormituksen pienentyessä 40 %. Anaerobiprosessiksi Heinolaan Flutingtehtaalle soveltuisi tämän työn perusteella parhaiten joko IC- tai EGSB-menetelmä. Biokaasun käyttökohteista tällä hetkellä paras vaihtoehto olisi biokaasun polttaminen energiaksi omaan käyttöön, jolloin turpeen käyttö tehtaalla vähentyisi.fi
dc.format.extent79 + 3
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/11123
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201310167720
dc.language.isofien
dc.locationPKfi
dc.programmePUU - Puunjalostustekniikan koulutusohjelmafi
dc.programme.majorPaperi- ja painatustekniikkafi
dc.programme.mcodeP3003fi
dc.rights.accesslevelclosedAccess
dc.subject.keywordanaerobinen jätevedenpuhdistusfi
dc.subject.keywordanaerobic wastewater treatmenten
dc.subject.keywordFBR
dc.subject.keywordAnMBR
dc.subject.keywordEGSB
dc.subject.keywordUASB
dc.subject.keywordbiokaasu
dc.subject.keywordNSSC
dc.subject.keywordlauhde
dc.subject.keywordbiogas
dc.subject.keywordsecondary condensate
dc.titleEtikkahappopitoisen lauhteen anaerobinen käsittelyfi
dc.titleAnaerobic wastewater treatment of acetic acid rich condensateen
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöen
dc.type.okmG2 Pro gradu, diplomityö
dc.type.ontasotDiplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.publicationmasterThesis
local.aalto.digifolderAalto_15026
local.aalto.idinssi48105
local.aalto.openaccessno
Files