Academic literature on the topic 'Anaerob rötning'

Produktions- och optimeringspotentialen vid anaerob rötning av flytgödsel från nötkreatur granskades. Detta genom att, i laboratoriemiljö, undersöka förändringar i processtabilitet, gasproduktion och metanhalt vid tillsats av kycklinggödsel och pH-buffert med flytgödsel från nötkreatur som grundsubstrat. Tillsatsen av pH-buffert underlättade tillväxtfasen för mikroorganismerna, snabbare ökning i metanhalt och den totala metangasproduktionen ökade. Skillnaden var som störst under tillväxtfasen och avtog från stationärfas och framåt. Tillsats av kycklinggödsel har i detta fall inhiberat processen, möjligtvis på grund av ammoniakinhibering vid tillsats av det kväverika substratet som kycklinggödsel är.

Production potential and basis for optimization of anaerobic digestion with cattle manure was reviewed by examining process stability, gas production and methane content in a laboratory environment via addition of pH buffer and chicken manure with slurry from cattle manure as basic feedstock. Addition of pH buffer facilitated the growth of microorganisms by more rapid increase in methane content and greater quantities of produced methane gas. The effects were high during the growth stage but decreased, during and after, the stationary phase. Addition of chicken manure caused inhibition of the process, probably caused by ammonia inhibition from high nitrogen content in chicken manure.

Vid tillverkning av massa och papper förorenas årligen 505 miljoner kubikmeter vatten som måste renas innan det släpps tillbaka till omgivningen. Vid reningen avskiljs först stora partiklar som sedan avvattnas och förbränns. Vattnet som blir kvar genomgår ytterligare en rening, varvid det bildas bioslam. Bioslammet innehåller mycket intracellulärt vatten, vilket gör det kostsamt och energikrävande att avvattna. Det är även sedan 2005 förbjudet att dumpa organiskt material, varför en mer ekonomiskt attraktiv behandling av slammet är anaerob nedbrytning. I denna nedbrytning omvandlas det organiska materialet till metan och koldioxid där metanet är den eftertraktade gasen. Bioslammet innehåller dock partiklar såsom träfiberrester och mikroorganismer med komplex struktur och är näringsfattigt. Någon form av sönderdelande förbehandling underlättar därför rötningsprocessen. I detta projekt undersöktes termisk förbehandling i kombination med kemisk förbehandling på bioslam från Stora Enso Skoghalls bruk på Hammarö. Själva rötningen skedde i två omgångar varav den första omgången med termisk förbehandling vid 70C och den andra vid 140C. Den kemiska förbehandlingen skedde med tillsats av lut (natriumhydroxid), kalk (kalciumhydroxid) och syra (fosforsyra) vid pH 9 och 11 för baserna och pH 2 och 4 för syran. Även neutrala prov (endast värmebehandling) och ett blankprov (ingen förbehandling) gjordes. Bioslammet ympades med kommunalt slam från Fiskartorpets reningsverk i Kristinehamn som har en mesofil bakteriekultur. Rötningen varade i 19 dagar per omgång i en temperatur på 35C och skedde satsvis i E-kolvar försedda med påsar för gasuppsamling. Totalt rötades 42 prov per omgång som utgjordes av sju mätpunkter á sex replikat för goda statistiska underlag. Resultaten gav en indikation för högst metanproduktion för proven behandlade med kalk vid 140C och för provet utan kemisk förbehandling vid 140C. Lägst produktion hade det kalkbehandlade provet vid pH 9 och 70C följt av blankprovet. Lutproven gav lägre metanproduktion vid 140C än vid 70C och fosforsyran hade så gott som oförändrad produktion mellan temperaturerna. Gemensamt för alla prover som behandlats vid 70C var att de fick en högre procentandel metan då de behandlats vid 140C. De resultat som erhållits är dock osäkra då det i vissa fall var stor spridning mellan provens biogasproduktion inom de enskilda förbehandlingsområdena.
In the pulp and paper process 505 million tons of water are polluted annually, which has to be purified before it is returned to the surrounding lakes. When the water is treated bigger particles are first separated to form sludge, then dewatered and finally incinerated. The excess water is further treated were a type of sludge  bio sludge  is formed. The bio sludge contains high concentration of intracellular water, why it is expensive and energy demanding to dewater. It is also forbidden to dump organic waste since 2005, why a more economically attractive treatment of the water is anaerobic digestion. In the digestion organic compounds is converted into methane and carbon dioxide where the methane is the desired gas. The bio sludge also contains fiber residues and microorganisms with complex structure and is nutrient-poor, which makes it hard to digest. Some kind of disintegrating pretreatment is needed and co-digestion with a more nutrient-rich sludge to facilitate the digestion process. In this project thermal pretreatment in combination with chemical pretreatment was examined on bio sludge from Stora Enso Skoghalls bruk at Hammarö. The anaerobe digestion was done by two rounds whereof the first round thermal pretreated at 70C and the second at 140C. The chemical pretreatment was done by additive of sodium hydroxide, calcium hydroxide and phosphoric acid at pH 9 and 11 for the bases and pH 2 and 4 for the acid. Also neutral samples (no chemical pretreatment) and a reference sample (no pretreatment) were done. The bio sludge were co-digested with municipal sludge from Fiskartorpets reningsverk in Kristinehamn which has a mesophilic bacterial culture. The anaerobic digestion lasted for 19 days per round at a temperature of 35C and were done batch wise in E-flasks provided with a small bag for gas collection. Totally 42 samples were made per round which consisted of seven measurement points and six replicates each for a good statistical basis. The results gave an indication of the highest methane production for the samples treated with calcium hydroxide at 140C and the neutral sample treated at 140C. The sample treated with calcium hydroxide at pH 9 and 70C gave the lowest production of methane followed by the reference sample. The samples treated with sodium hydroxide gave a lower methane production at 140C than at 70C while the acid treated samples had almost the same production at the two different temperatures. All the samples had in common a higher proportion of methane in the biogas when treated at 140C than at 70C. The results should be taken with caution since the distribution amongst the samples within the same pretreatment method sometimes is very high.

Detta arbete innefattar planering, uppbyggnad och inkörning av teströtningsanläggning för biogasproduktion, bestående av batch- och tankreaktorsystem. Arbetet inbegriper även utförandet av experiment, på batchreaktorsystem, som syftar till att ge en första inblick och vägledning för vidare studier kring optimering av processen med inriktning på tillsats av kolkälla och justering av kvoten mellan kol och kväve. Utifrån de resultat som erhållits vid försök på batchreaktorsystemet observerades en positiv effekt, gällande ökad nedbrytning av VFA, vid tillsats av glukos till systemet. Igångkörning av tankreaktorsystemet gav erfarenheter gällande handhavandet av anläggningen samt driftsäkerheten, vad gäller t.ex. återstart efter strömavbrott, loggning av gasflödesdata, pålitlig substratdosering och substratuttag utan syreläckage in i systemet.

Sverige har som mål att endast använda fossilfria bränslen inom fordonsflottan till år 2030. Ett av dessa fossilfria bränslen är biogas som bland annat produceras på Karlstads reningsverk, Sjöstadsverket. Sjöstadsverket planerar att bygga ut sin slammottagningsstation för att kunna ta emot mer slam. I samband med detta finns det ett intresse av att undersöka effektiviseringsmöjligheter inom biogasproduktionen. Ett vanligt förekommande sätt att öka biogasproduktionen är genom tillsatser av olika spårämnen. I detta arbete har därför tillsatser av spårämnena järn, kobolt, nickel och magnesium undersökts genom termofila småskaliga rötningsförsök i satsreaktorer. Tillsatserna har även undersökts i kombination med det komplexbildande ämnet EDTA för att undersöka om den biologiska tillgängligheten påverkar vid rötning av avloppsslam. Förutom rötningsförsök har även en korrelationsanalys genomförts där olika faktorer som kan påverka biogasproduktionen undersökts för år 2017. Resultaten av rötningsförsöken visar att inga tillsatser av järn, magnesium, nickel eller kobolt kommer öka biogasproduktionen vid Sjöstadsverket. Istället har biogasproduktionen hämmats vid två av tre rötningsförsök. Dessa resultat indikerar att organismerna i rötningsanläggningen på Sjöstadsverket inte har någon brist på spårämnen. Inte heller tillsatser av EDTA ökade biogasproduktionen vilket visar att det inte heller finns brist på biologiskt tillgängliga spårämnen. Resultaten från rötningsförsöken styrks av korrelationsanalysen eftersom det inte heller finns några tecken på korrelation mellan biogasproduktion och de nämnda spårämnena. Resultaten av korrelationsanalysen visar att pH ut ur rötningsanläggningen kan ha en negativ inverkan på biogasproduktionen vid Sjöstadsverket. Resultaten indikerar att pH blir för högt i anläggningen, något som även påvisats vid rötningsförsöken. Ett högre flöde in i anläggningen kan sänka pH-värdet enligt vidare korrelationsstudier. Detta har även kunnat påvisas vid rötningsförsöken där pH blev lägre vid en kortare uppehållstid. Eftersom Sjöstadsverket baserar sin uppehållstid på en stabil volym i rötkamrarna bör det alltså vara möjligt att öka biogasproduktionen genom att öka flödet in i rötningsanläggningen, vilket kommer ske när den nya slammottagningsstationen sätts i bruk. Eftersom dessa slutsatser främst är baserade på korrelationer rekommenderas vidare studier där pH-värdets och uppehållstidens inverkan på biogasproduktionen vid Sjöstadsverket undersöks närmare.
The Swedish government has set a national goal to have no vehicles running on fossil fuels in year 2030. One of the fuels that can replace the fossil fuels of today is biogas. The biggest wastewater treatment plant in Karlstad, called Sjöstadsverket, is already producing biogas and is expanding to receive more sludge in the future. Because of this, Sjöstadsverket wants to investigate the possibility of a more effective biogas production. A common way to improve biogas production is trace element additives. Therefor the addition of cobalt, nickel, iron and magnesium has been investigated through small scale thermophilic anaerobic digestion trials in batch reactors. The trace elements have also been added in combination with EDTA to investigate the bioavailability of the trace elements. In addition to these experiments a correlation analysis was performed where different factors that might influence the biogas production were investigated for year 2017. The results from the digestion trials prove that no addition of iron, magnesium, cobalt or nickel will increase the biogas production. Instead, the biogas production was inhibited during two out of three experiments. These results indicate that the organisms in the digester at Sjöstadsverket already have a sufficient amount of trace elements. The addition of EDTA did not increase the biogas production either which indicates that the trace elements also are bioavailable to a sufficient extent. The results from the digestion trials are validated by the correlation analysis because no correlation could be found between the biogas production and the investigated trace elements. The results from the correlation analysis show that the pH-level affects the biogas production negatively. The results indicate that the pH-level is to high, something that was also observed during the digestion trials. A higher flow rate into the digesters could lower the pH-levels according to further correlation studies. This has also been observed during the digestion trials where a shorter retention time lowered the pH-levels. Because Sjöstadsverket bases their retention time on a stable volume in the digesters, it could be possible for them to increase the biogas production by increasing the flow rates, which will happen when they start receiving more sludge. Because these conclusions are mainly based on correlations, further studies of the influence of pH-levels and retention times on the biogas production at Sjöstadsverket are recommended.

Avloppsreningsverket Sundet i Växjö har en rötningsanläggning som producerar biogas. Anläggningen består idag av två rötkammare och en maskin för avvattning som substratet går igenom efter rötningen. Substratet som används i rötningsprocessen är avloppsslam från Växjö. Planer finns på att utöka processen med en tredje reaktor i vilken det rötade slammet ska återrötas. Detta för att få ut mer biogas ur slammet. Det rötade slammet från reaktor 1 och 2 planeras genomgå tre förbehandlingssteg i form av fasseparering, sönderdelning och hygienisering innan det går till den tänkta reaktor 3. I arbetet genomförs ett rötningsförsök av rötat slam från Sundet med hjälp av satsvisa reaktorer som ska representera den planerade tredje reaktorn. Syftet med arbetet är därmed att undersöka hur mycket mer biogas det går att utvinna genom en andra rötningsprocess. Beräkningar på hur mycket energi det kommer gå åt i förbehandlingsstegen och hur mycket extra energi som går att utvinna i form av biogas från rötningsförsöket utfördes i arbetet. Resultaten visar att det går att utvinna mer metanrik biogas ur slammet och att förbehandlingsstegen fasseparering och sönderdelning kostar små mängder energi i förhållande till hur mycket extra energi som den extra biogasen ger. Hygieniseringen beräknas kosta förhållandevis mycket energi jämfört med den energin från den producerade biogasen.
The municipal waste treatment plant Sundet in Växjö currently has a digestion plant producing biogas. The facility consists of two digesters and a machine that dewaters the sludge after the reactors. The substrate that is used in the reactors consists of sewage sludge from Växjö. There are plans to expand the process with a third reactor in which the digested sludge will be digested a second time in order to extract more biogas. The digested sludge from reactor 1 and 2 is planned to undergo three pretreatment steps in the shape of phase separation, decomposition and sanitation before it reaches reactor 3. In the thesis a digestion process is carried out with digested sludge from Sundet in batch reactors that represents the planned third reactor. The purpose is to analyze how much extra biogas that can be extracted with a second digestion process. Calculations of how much energy that is necessary for the pretreatment stages and how much extra energy that can be extracted in the shape of biogas from the digestion process was made in the thesis. The results from the experiments shows that it is possible extract more methane rich gas from the sludge and that the pre treatment stages phase separation and decomposition use small amounts of energy compared to how much energy the extra gas gives. The sanitation process is estimated to cost quite a lot of energy compared to the energy extracted through biogas.

Biogas is a renewable energy produced through anaerobic digestion, which means that organic matter is degraded by microorganisms under anaerobic conditions. The produced biogas can then be used for cogeneration, electricity, heat or upgraded to vehicle gas. Eskilstuna Energy & Environment AB has four digesters at Ekeby water sewage treatment plant, Eskilstuna. One of the biogas reactor (RK4) is equipped with a jet-mixing system while the remaining digester uses top-mixing. The mixing system is an important parameter to achieve optimum operating conditions for the process regarding gas production and degree of digestion. This study aims to evaluate the two mixing systems, jet-mixing and top- mixing. The design of the reactors is identical and they are assumed to be fed with the same amount of substrate. By collection, analysis and compiling of process- and operational data such as gas production, degree of digestion and energy consumption for the two different systems their performance has been compared to each other. Different operational conditions considering the energy consumption for the jet-mixing system has been done theoretical to try to reduce the energy consumption. The result shows that both rectors operates under stable process conditions, although the result indicates that the gas production for the reactor installed with jet-mixing system is greater than the system with top-mixing system. Hopefully, the result of the study could be used of Ekeby water sewage treatment plant as an indication of how the system could be run. Keywords: Biogas, mixing, mixing system, anaerobic digestion, gas production, energy consumption, degree of digestion, Ekeby water sewage plant. Nyckelord: Biogas, omrörning, omrörningssystem, anaerob rötning, gasproduktion, energiförbrukning, utrörningsgrad, Ekeby reningsverk.

Det har undersökts om det går att få ut fällningskemikalien aluminium ur kemslam från pappers- och massabruk via acidogenes. Ymp och kemslam blandades i olika förhållanden och pH mättes regelbundet för att kartlägga acidogeneskurvan. Prover av filtrat från slam- och ympblandning från tidpunkt noll och då pH-kurvan kartlagts vara som lägst skickades för analys med atomabsorptionspektroskopi. Ur resultaten som gavs från atomabsorptionspektroskopin beräknades det att ingen signifikant skillnad fanns i mängden löst aluminium mellan de olika ymp- och slam-förhållandena. För att försöka uppnå signifikant skillnad skulle det kunna testas fler olika förhållanden, beroende på karaktäristiken hos slam och ymp.

Käppala wastewater treatment plant (WWTP) has, during a few years, observed an increase in organic loading rate (OLR) in the mesophilic anaerobic digester R100, due to an increased load to the WWTP. The digestion of primary sludge at Käppala WWTP is today high loaded, with a high organic loading rate (OLR) and low hydraulic retention time (HRT). This study aims to evaluate the effect of the maximum OLR and the minimum HRT for the anaerobic digestion of sewage sludge and to investigate further actions that can be taken into consideration in case of process problems in the digestion. The study consists of (a) a practical laboratory experiment of 6 pilot-scale reactors to investigate how the process stability is affected when the OLR increases and the HRT decreases. (b) A mass balance calculation based on the energy potential in the feeding sludge and the digested sludge. (c) A study of the filterability of the digested sludge. (d) The construction of a forecasting model in Excel, to predict when digester R100 will reach its maximum OLR and minimum HRT. The result of the study shows that the maximum OLR for Käppala conditions is 4.9 g VS dm-3 d-1, meaning that R100 will reach its maximum organic load around the year 2031. An OLR of 4.5-4.9 and an HRT of 12 days is optimal for R100, according to the present study. Keeping the anaerobic digestion process in balance is vital when it comes to the outcome of energy in the anaerobic digestion process. Pushing the process to produce more gas can become counterproductive since a high OLR can lead to process imbalance, which in turn leads to low biogas production. Imbalance in the digestion process can occur fast; therefore, the margin for overload in the anaerobic digestion process must be significant. The methane concentration in the converted biogas and the pH level in the reactor are the best stability parameters for the conditions at Käppala. Ammonia is the less efficient stability parameter since it did not predict or detect any instability during the experimental process. Furthermore, the OLR and HRT have a significant impact on the needed quantity for dewatering polymer. The higher digestion of organic material in the sludge, the bigger the need for the polymer to take care of the rest material.

Käppala wastewater treatment plant (WWTP) has, during a few years, observed an increase in organic loading rate (OLR) in the mesophilic anaerobic digester R100, due to an increased load to the WWTP. The digestion of primary sludge at Käppala WWTP is today high loaded, with a high organic loading rate (OLR) and low hydraulic retention time (HRT). This study aims to evaluate the effect of the maximum OLR and the minimum HRT for the anaerobic digestion of sewage sludge and to investigate further actions that can be taken into consideration in case of process problems in the digestion. The study consists of (a) a practical laboratory experiment of 6 pilot-scale reactors to investigate how the process stability is affected when the OLR increases and the HRT decreases. (b) A mass balance calculation based on the energy potential in the feeding sludge and the digested sludge. (c) A study of the filterability of the digested sludge. (d) The construction of a forecasting model in Excel, to predict when digester R100 will reach its maximum OLR and minimum HRT. The result of the study shows that the maximum OLR for Käppala conditions is 4.9 g VS dm-3 d-1, meaning that R100 will reach its maximum organic load around the year 2031. An OLR of 4.5-4.9 and an HRT of 12 days is optimal for R100, according to the present study. Keeping the anaerobic digestion process in balance is vital when it comes to the outcome of energy in the anaerobic digestion process. Pushing the process to produce more gas can become counterproductive since a high OLR can lead to process imbalance, which in turn leads to low biogas production. Imbalance in the digestion process can occur fast; therefore, the margin for overload in the anaerobic digestion process must be significant. The methane concentration in the converted biogas and the pH level in the reactor are the best stability parameters for the conditions at Käppala. Ammonia is the less efficient stability parameter since it did not predict or detect any instability during the experimental process. Furthermore, the OLR and HRT have a significant impact on the needed quantity for dewatering polymer. The higher digestion of organic material in the sludge, the bigger the need for the polymer to take care of the rest material.