Mesofiilisen ja termofiilisen biokaasulaitoksen kuormitusvertailu ja optimointi
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2010
Department
Major/Subject
Tehdassuunnittelu
Mcode
Kem-107
Degree programme
Language
fi
Pages
100 s. + liitt. 11
Series
Abstract
Most anaerobic sewage sludge digesters in Finland are operated at mesophilic temperatures. However the thermophilic process is gaining interest due to its more effective performance. In this study a mesophilic and a thermophilic digestion process were compared by gradually increasing the amounts of feed sludge, thus shortening the hydraulic retention time and increasing the organic loading rate. Two pilot-scale anaerobic digesters that were running and stable from the start were used for the experiment. The state of the process was evalued by monitoring the amounts and quality of produced gas and the sludge, as well as monitoring the conditions in the reactors. The results of the study show that the thermophilic process produces more gas than the mesophilic process at all loading rates (at most 1.5 times more). The reduction of organic matter was also greater in the thermophilic digester (at most 1.14 times bigger). The difference in the performance of the processes diminished as the hydraulic retention time was reduced. Even though the hydraulic retention time was reduced to values smaller than recommended in the literature, neither process tripped. The processes were not as sensitive to temperature changes as literature suggests. For the thermophilic process the optimum hydraulic retention time with regard to gas unit production was between 16.7 and 14.7 days, for the mesophilic process it was between 14.7 and 13.1 days.Suurin osa Suomessa toimivista puhdistamolietettä käsittelevistä mädätyslaitoksista toimii mesofiilisella lämpötila-alueella, mutta termofiilinen prosessi on suuremman tehokkuutensa ansiosta noussut mielenkiintoiseksi vaihtoehdoksi. Tässä kokeellisessa tutkimuksessa vertailtiin mesofiilisen ja termofiilisen mädätysprosessin kuormitettavuutta lisäämällä asteittain syötetyn lietteen määrää, jolloin hydraulinen viipymä lyheni ja orgaaninen kuormitus kasvoi. Testauslaitteisto koostui kahdesta pilot-mittakaavan mädätysreaktorista, jotka kokeilujen alkaessa toimivat stabiilisti. Prosessin toimivuutta tarkkailtiin seuraamalla tuotetun kaasun laatua ja määrää sekä lietteen laatua ja reaktorissa vallitsevia olosuhteita. Tutkimustulokset osoittivat, että termofiilinen prosessi tuotti enemmän kaasua kuin mesofiilinen prosessi jokaisena kuormitusjaksona (enimmillään 1,5 -kertaisesti). Termofiilinen prosessi hajotti myös orgaanista ainetta mesofiilista tehokkaammin (enimmillään 1,14 kertaa suurempi reduktio). Ero prosessien välillä pieneni viipymän lyhentyessä. Vaikka viipymä lyhennettiin kirjallisuudessa suositeltuja arvoja pienemmäksi, kumpikaan prosessi ei lakannut toimimasta. Prosessit eivät myöskään olleet yhtä herkkiä lämpötilan vaihteluille kuin kirjallisuudessa väitetään. Termofiiliselle prosessille optimaalinen viipymä kaasun yksikkötuotannon suhteen osoittautui olemaan 16,7 ja 14,7 päivän välillä, mesofiiliselle 14,7 ja 13,1 päivän välillä.Description
Supervisor
Hurme, MarkkuThesis advisor
Kangas, AriRantanen, Pirjo
Keywords
anaerobic digestion, anaerobinen mädätys, thermophilic, termofiilinen, mesophilic, mesofiilinen