Jätevesilietteen mesofiilisen mädätysprosessin muuttaminen termofiiliseksi

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2009

Department

Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos

Major/Subject

Vesihuoltotekniikka

Mcode

Yhd-73

Degree programme

Language

fi

Pages

101

Series

Abstract

Thermophilic digestion presents a tempting alternative for a traditional mesophilic digestion due to its better hygienisation of sludge. In this study we investigated the temperature change from mesophilic (32-37°C) into thermophilic (50-56°C) process and principal problems involved. The main objective of this study was to establish as quickly as possible a balanced thermophilic digestion culture indicated by good production of methane, low volatile fatty acid concentration and low ratio of VFA/TA. The strategy of changing temperature was chosen to be rapid. The temperature in one of the two pilot scale reactors was raised to the thermophilic level in one step. It took approximately one day for the reactor to warm up to the desirable temperature. Another reactor was left to operate in mesophilic temperature for the comparing purposes. The temperature change caused disturbances in the digestion process. Methane composition of biogas instantly decreased meanwhile carbon dioxide composition increased. Couple of days after the temperature change also a biogas production fell down. The biogas production normalized eight days after the temperature change whereas the methane production reached its typical composition (64%) 15 days after the temperature change. Alkalinity ratio (VFA/TA) increased after the temperature change and reached its peak value (0,27) eight days afterwards. However, there was no need to decrease reactor feeding but the process stabilized by itself. 18 days after the temperature change VFA concentration was already less than 10 mmol/l and VFA!TA ratio was in acceptable level of 0,14. According to this study, it can be concluded that mesophilic digestion process can be changed into thermophilic one without altering the initial feeding and with relatively high organic loading rate (1,85-2,24 kgVS/m3d).

Termofiilinen mädätysprosessi on lietteen paremman hygienisoitumisen kannalta houkutteleva vaihtoehto perinteiselle mesofiilisella lämpötila-alueella toimivalle mädätykselle. Tässä kokeellisessa tutkimuksessa selvitettiin siirtymistä jätevesilietteen mädätyksessä mesofiiliselta (32 - 37 °C) lämpötila-alueelta termofiiliselle (50 - 56 °C) sekä siihen liittyviä keskeisiä ongelmakohtia. Tavoitteena oli mahdollisimman nopeasti aikaansaada stabiili termofiilinen bakteerikanta, joka ilmenee biokaasun hyvänä metaanintuottoasteena, lietteen alhaisena VFA-pitoisuutena sekä alhaisena VFA/TA-suhdelukuna. Lämpötilan nosto päätettiin aikaisempien tutkimusten kokemusten perusteella tehdä nopeasti. Kahdesta pilot-mittakaavan reaktorista toisen lämpötila nostettiin kertaheitolla mesofiiliselta tasolta termofiiliselle. Reaktorin lämpeneminen halutulle tasolle kesti noin yhden vuorokauden. Toinen koereaktori jätettiin vertailun vuoksi toimimaan mesofiiliselle tasolle. Lämpötilan nosto aiheutti häiriöitä mädätysprosessissa. Biokaasun metaanipitoisuus lähti välittömästi laskuun ja hiilidioksidipitoisuus nousuun. Muutama päivä lämpötilan noston jälkeen myös kaasun tuotto romahti. Kaasun tuotto palautui ennalleen noin kahdeksan päivää lämpötilan noston jälkeen. Metaanipitoisuus taas saavutti sille tavanomaisen lukeman (64 %) 15 päivää lämpötilan noston jälkeen. Alkaliteettitasapainoa kuvaava VFA/TA-suhde lähti lämpötilan noston jälkeen nousemaan ja saavutti huippunsa (0,27) kahdeksan päivää sen jälkeen. Reaktorin syöttöpumppausta ei kuitenkaan tarvinnut vähentää vaan prosessi stabiloitui itsestään. 18 päivää lämpötilan noston jälkeen VFA-konsentraatio oli jo <10 mmol/l ja VFA/TA-suhde hyväksyttävällä tasolla 0,14. Tämän tutkimuksen valossa voidaan päätellä, että mesofiilinen mädätysprosessi voidaan onnistuneesti muuttaa termofiiliseksi alkuperäistä syöttöpumppausta vähentämättä ja korkeankin orgaanisen kuormituksen (1,85 - 2,24 kgVS/m3d) vallitessa.

Description

Supervisor

Kangas, Ari

Thesis advisor

Rantanen, Pirjo

Keywords

wastewater sludge, jätevesiliete, thermophilic digestion, termofiilinen mädätys, temperature change, lämpötilan nosto, total alkalinity, kokonaisalkaliteetti, TA, TA, volatile fatty acid, haihtuvat rasvahapot, VFA, VFA

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120555898

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK