Operational environmental handprint for wet waste and wastewater treatment on large ships
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Author
Date
2023-03-20
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Water and Environmental Engineering (WAT)
Language
en
Pages
110+5
Series
Abstract
The aim of the study is to estimate the environmental sustainability of waste treatment on cruise ships. This work focuses on wastewater and wet waste treatment technologies. The environmental sustainability is assessed by carbon handprint established from life cycle assessment (LCA). The carbon handprint is the difference between GHG emissions of a conventional or baseline system and its technically advanced or spearhead solution. The wet waste treatment baseline includes thermal steam dryer and incineration, and the spearhead includes a hydrothermal carbonization (HTC) process. For wastewater treatment, the baseline is a moving bed bioreactor (MBBR) system, and the spearhead is a membrane bioreactor (MBR) system. The system boundaries of the LCA are operation emission from electricity, fuel, and chemical consumption for large cruise lines with 5000 people on board (POB). Additionally environmental wet waste handprint research is done by VTT with their SULCA software, based on the same life cycle inventory as the carbon handprint research. The wet waste treatment’s carbon footprint is reduced by 77 % if incineration is included and 59 % otherwise, when using HTC instead of a thermal steam dryer. The VTT research showed that the environmental footprint is lower when using HTC. The wastewater treatment’s carbon footprint is reduced by 22 % when using a MBR process instead of a MBBR process. The main CO2 emission contributors of the systems are drying method in the wet waste treatment system and biological treatment in the wastewater treatment system.Syftet med studien är att uppskatta miljöhållbarhet för avfallshanteringen på kryssningar. Denna avhandling fokuserar på avloppsvatten- och våt avfallsreningsteknik. Miljöhållbarheten bedöms genom koldioxidhandavtryck som fastställts från en livscykelanalys (LCA). Koldioxidhandavtrycket är skillnaden mellan växthusgasutsläppen från ett konventionellt system och dess tekniskt avancerade- eller spjutspetslösning. Baslinjen för våt avfallsrening inkluderar termisk ångtorkare och avfallsförbränning, och spjutspetslösningen inkluderar en hydrotermisk förkolningsprocess (HTC). För avloppsvattenrening är baslinjen ett bioreaktorsystem med rörlig bädd (MBBR) och spjutspetslösningen ett membranbioreaktorsystem (MBR). Systemgränserna för livscykelanalysen är koldioxidutsläppen från el-, bränsle- och kemikalieförbrukning för stora kryssningsfartyg med 5000 personer ombord. Dessutom gjordes en miljöhandavtryck undersökning av våt avfallsreningen av VTT med deras SULCA-mjukvara, baserad på samma livscykelinventering som gjordes för koldioxidhandavtrycksforskningen. Koldioxidfotavtrycket för våt avfallsrening minskar med 77 % om avfallsförbränning ingår i baslinjen och 59 % i övriga fall, när HTC används i stället för en termisk ångtorkare. VTT:s forskning visade även att miljöavtrycket är mindre när HTC används. Koldioxidfotavtrycket för avloppsvattenreningen minskar med 22 % när MBR-processen används i stället för MBBR-processen. Huvudkomponenterna som resulterar i koldioxidutsläpp i systemen är torkmetoderna i våt avfallsreningssystemen och den biologiska reningen i avloppsvattenreningssystemen.Description
Supervisor
Mikola, AnnaThesis advisor
Riska, MatsKaljunen, Juho
Keywords
carbon handprint, LCA, marine industry, wastewater treatment, wet waste treatment
