Effects of biopolymer usage in the solid-liquid separation of a novel chicken manure-based biogas technology
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Authors
Date
2024-10-21
Department
Major/Subject
Industrial Energy Processes and Sustainability
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Language
en
Pages
51
Series
Abstract
The expanding poultry industry faces challenges in managing the increasing production of chicken manure, which, while rich in nitrogen, can hinder biogas production due to ammonia release during anaerobic fermentation. Ammonia stripping is a common strategy used to mitigate this inhibition and improve biogas efficiency. To perform ammonia stripping, the liquid phase must first be separated from pre-fermented sludge using a decanter centrifuge. However, the liquid phase often contains high levels of total solids (TS) and, especially, total suspended solids (TSS), which can obstruct equipment and reduce efficiency. This study evaluates the effects of three commercial biopolymers—chitosan, tannin, and xanthan-based biopolymers—on solid-liquid separation, compared to one tra-ditional synthetic PAM-based polymer. The results indicate that chitosan- and tannin-based biopolymers are promis-ing flocculants, capable of reducing TS and TSS levels in the separated liquid phase. However, further research is needed to assess their long-term effects on biogas yield and overall process efficiency. Due to high TS levels in the treated sludge, polymer consumption was substantial, but this might be re-duced by treating only the liquid phase and allowing for longer reaction times with alternative separation methods.Laajeneva siipikarjateollisuus kohtaa haasteita lisääntyvän lannan tuotannon hallinnassa. Koska kananlanta on typpipitoista, siitä vapautuu fermentoinnin aikana ammoniakkia, joka inhiboi herkästi biokaasuprosessia. Ammoniakin strippaus on yksi mahdollinen keino vähentää ammoniakkia prosessissa ja parantaa näin biokaasun tuotantoa. Ammoniakin poistamiseksi nestefaasi on ensin erotettava esifermentoidusta lietteestä käyttäen dekantterisentrifugia. Nestefaasi sisältää kuitenkin usein suuria määriä kiintoainetta (TS) ja erityisesti suspendoituneita kiintoaineita (TSS), jotka voivat tukkia laitteita ja heikentää prosessin tehokkuutta. Tämä tutkimus arvioi kolmen kaupallisen biopolymeerin—kitosaani-, tanniini- ja ksantaanipohjaisen biopolymeerin—vaikutuksia kiintoaineerotuksessa, verrattuna perinteiseen synteettiseen PAM-pohjaiseen polymeeriin. Tulokset osoittavat, että kitosaani- ja tanniinipohjaiset biopolymeerit ovat lupaavia saostusaineita, jotka pystyvät vähentämään TS- ja TSS-pitoisuuksia erotetussa nestefaasissa. Lisätutkimuksia tarvitaan kuitenkin arvioimaan niiden pitkäaikaisia vaikutuksia biokaasun tuottoon ja prosessin kokonaistehokkuuteen. Käsitellyn lietteen korkeat TS-pitoisuudet johtivat suureen polymeerinkulutukseen, mutta kulutusta voitaisiin mahdollisesti vähentää käsittelemällä vain nestefaasi ja pidentämällä reaktioaikaa vaihtoehtoisilla erottelumenetelmillä.Description
Supervisor
Corona, FrancescoThesis advisor
Snebjørn, JacobKeywords
biopolymer, soli-liquid separation, biogas, ammonia stripping, flocculation, chitosan