Search

Användningen av kommunalt avfall för att producera förnybar energi, huvudsaklig biogas, uppfyller 8 av Sveriges 16 miljökvalitetsmål. Två typer av rötningsprocesser som används är kontinuerligt omrörda tankreaktorer (CSTR) och pluggflödesreaktorer (PFR). Rapportens syfte är att direkt jämföra de två reaktorkonfigurationerna, PFR och CSTR, med samma substratblandning. Båda reaktortyperna drevs med samma belastning (5,2 g VS/L dag), hydraulisk retentionstid (30 dagar) och driftstemperatur (520C). Två PFR-reaktorer drevs med återcirkulation av rötrester. Under projektets gång mättes olika parametrar, vilka var: pH, total gasvolym och gassammansättning, FOS/TAC (organiska syror/alkalinitet), flyktiga fettsyror (VFA), ammonium-kvävekoncentration och TS (torrsubstanshalt) och VS (organiska ämnen). Studieresultatet var uppdelat i två sektioner. Avsnitt 1 sammanfattar uppstartsperioden, där alla tre CSTR (D1-R, D2-NR och C1-NR) kördes i icke-återcirkulerande läge. Uppstartsperioden gjordes för att säkerställa reaktorernas stabilitet och det gällde att uppnå en liknande baslinje för detektion. Inom studien accepterades avvikelser för baslinjen inom intervallet 0-5%. För uppstartsperioden varierade den specifika metanproduktionen med 2 % mellan D1-NR och D2-R, D1-R och C1-NR med 6 %, och D2-NR och C1-NR med 8 %. För ammoniak-koncentrationen var skillnaden mellan D1-R och D2-NR 2 % och mellan D1-R och C1-NR 9 %, mellan D2-NR och C1-NR, 7%. Med dessa variationer togs beslutet att utesluta reaktor C1-NR från den experimentella perioden för projektet. Avsnitt 2 jämför PFR och CSTR återcirkulerat/icke återcirkulerat läge. En CSTR drevs med 30 % återcirkulation av rötrest och en CSTR drevs i icke-återcirkulationsläge. Att jämföra PFR och CSTR återcirkulerat/icke återcirkulerat läge visade att PFR:erna övervann båda CSTR:erna när det gäller den specifika metanproduktionen. Där PFR producerade 395±93 NL/KgVS och 372±42 (N)L/KgVS CSTR med återcirkulation 280±10 (N)L/KgVS och den icke, The use of municipal waste to produce renewable energy, in the form of biogas, fulfils eight of Sweden's sixteen environmental quality objectives. The most common technology to produce biogas is anaerobic digestion (AD). Two common types of AD processes are continuously stirred reactors (CSTR) and plug flow reactors (PFR). The thesis aims at directly comparing the two reactor configurations using the same substrate mix. For this, two PFRs (PFR-T and PFR-A) and three CSTRs (D1-R, D2-NR and C1-NR) were setup. All reactors were operated at the same organic loading rate (5.2 g VS/L-day), hydraulic retention time (30 days) and operational temperature (52°C). During the project, various parameters were measured to evaluate the reactor performance, such as pH, total gas volume and gas composition, FOS/TAC (organic acids/alkalinity), volatile fatty acids (VFA), ammonium-nitrogen concentration, and solid and volatile solid of digestate. The study result was divided into two sections. Section 1 summarises the start-up period (42 days), where the CSTRs and the PFRs were operated under non-recirculation mode. The start-up period was done to ensure the stability of the reactors and was concerned with achieving a similar baseline for performance. For the start-up period, the specific methane production between D1-R and D2-NR varied by 2% while the variation between C1-NR and D2-NR was 8%. Likewise, for the ammonia concentration, the difference between D1-R and D2-NR was 2%, while C1-NR differed by 9% from D2-NR. Based on these findings, the decision was taken to exclude reactor C1-NR from the experimental period of the project. Section 2 compares the PFR and CSTR. One CSTR was operated with 30% recirculation of digest, while the other CSTR was operated in non-recirculation mode. The two PFRs were operated with recirculation of digestate. The experiments showed that the PFRs outperformed both CSTRs regarding the specific methane production. The PFRs produced 395±93 (N)L/kg-VS a

The focus of the current study was on the recovery of carbon from municipal bio-waste streams. Firstly, the relationship between methanogenic pathways and the properties of anaerobic granules was studied using two pilot-scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors with different granule size distribution. UASB1 granules were larger (3-4 mm) with multi-layered internal structure and the archaeal community was dominated by acetoclastic methanogens, while the UASB2 granules were smaller (1-2 mm) without a layered internal structure and the archaeal community was predominated by hydrogenotrophic methanogens. The acetoclastic methanogenic activities of UASB1 (250-437 mL CH4/g VS·d) than UASB2 (150-260 mL CH4/g VS·d), confirming that acetoclastic methanogenesis was more dominant in UASB1. Temperature increase from 20oC to 28oC did not change the microbial community but resulted in increased and stable biogas production for both reactors. There was an increase in chemical oxygen demand (COD) with hydraulic retention time due to increased contact time. The second part of the study focused on anaerobic co-digestion to produce volatile fatty acid (VFA) due to its higher value. The impact of substrate ratio of primary sludge (PS) and external organic waste (OW) and the robustness of the VFA system in the long term were assessed. Lab-scale batch study with different proportions of PS and OW; 0%, 25%, 50%, 75%, 100% of OW in terms of COD and scaled up in a semi-continuous pilot reactor with substrate ratio of 50% OW based on the results of the lab-scale study were performed. There was an increase in VFA production with an increase in OW proportion due to the availability of biodegradable organics. Acetic acid was the most dominant VFA in the batch reactors while in the semi-continuous experiment, caproic acid was dominated (50%). As carbon sources, the VFA-rich liquid attained the highest specific denitrification rate when compared with acetate and methanol., I kommunala avfallsströmmar finns det en stor potential för resursåtervinning på grund av det höga organiska innehållet vilket kan användas för biobaserade produkter. På grundval av detta så fokuserar denna studie på resursåtervinningen av kol från kommunala avfallsströmmar genom att undersöka nuvarande och nytillkomna tekniker för att få vattenreningssystem att också bli resursåtervinningssystem. Första delen av studien undersöker relationen mellan metanproduktion och karaktäriseringen av anaerobiska granuler med ändamålet att förbättra energiproduktionen genom direkt behandling av kommunalt avloppsvatten. För detta ändamål så användes två UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) pilotreaktorer. Reaktorerna kördes med olika stora granuler, olika temperaturinställningar och olika hydrauliska uppehållstider (HRTs). Storlek, mikrobiell struktur, intern mikrostruktur och specifik metanogenaktivitet av de anaerobiska granulerna analyserades. Granulerna i UASB1 var 3-4 mm stora med interna multilager av mikrostrukturer som bestod av acetoklastika-metanogen arkéer. Granulerna i UASB2 var 1- 2 mm stora utan interna multilager och bestod av hydrogenotrofa metanogener. Aktiviteten i granulerna i UASB1 var 250-437 mL CH4 /g VS·d och i UASB2 var det 150-260 mL CH4 /g VS·d, vilket bekräftar att de acetoklastisk-metanogesa var mer effektiva i UASB1 än de hydrogenotrofa i UASB2. Att öka temperaturen från 20 o C till 28 o C under försöket medförde ingen förändring av den mikrobiologiska strukturen, men gav en ökning i biogasproduktion i UASB1 och högre och stabilare biogasproduktionshastighet i UASB2. Ökningen av biogasproduktion berodde på en reduktion i metans löslighet i utflödet och stabilare metanogenes. Ökning i HRT resulterade i större reduktion av organiskt material mätt som kemisk syreförbrukning (COD) och större biogasproduktion på grund av längre kontakttid mellan substrat och mikroorganismer. Den andra delen av studien fokuserar på att utveckla ett tillvägagångssätt att, QC 2020-06-15