Avvanning av utråtnet biomasse

With an increasing world population and larger cities, an efficient and safe system for handling sewage is important. The sewage treatment plants produce two products; purified water and sludge. Disposal of untreated sludge and other organic waste streams is not desirable and technologies such as anaerobic digestion have been used to instead produce renewable energy in the form of biogas from the organic material. The solid fraction remaining after anaerobic digestion (digestate) is reduced in volume and stabilized. Sludge that was initially regarded as a waste has then become a more attractive product for other uses, such as a fertilizer in agriculture. The solid fraction is separated from the water fraction in the dewatering process to reduce the amount of water in the digestate before transportation. Technologies such as the thermal hydrolysis process (THP) have been developed to increase biogas production and improve dewatering. The volume of dewatered cake that must be transported is directly related to the costs associated with it, and the amount of water that can be separated from the digestate is of great importance to the economy of the plants. Therefore, it is important to understand the guiding mechanisms behind this process. This thesis wanted to improve understanding of why digestates dewaters differently, how it can be measured and the effect of THP either before or after anaerobic digestion. In addition, the quality of the liquid fraction in the digestate and the dewatered solid fraction was studied. A wide range of digestates from 35 commercial full-scale plants was collected during this project to study the differences between different plants. The thesis is based on five research articles. In summary, this study has identified a parameter that can describe the water-binding capacity of various digestates and models to predict the dry matter of dewatered cake. The influence of the substrate mixture on the separation and the liquid fraction has been studied. In addition, a solution to eliminate the growth of E. coli in sterile digestate has been verified and demonstrated increased resistance to recontamination by compost addition.

Se vedlagt resultatrapport

Ulike typer biomasse blir produsert som en konsekvens av det moderne samfunnet vi lever i. Slam blir produsert som et produkt av vannrensing og våtorganisk avfall blir sortert for separat håndtering på egne anlegg. Biomassen blir ofte sett på som et avfall som det er dyrt og noen ganger vanskelig å bli kvitt, særlig om det er en risiko for smittespredning. Kombinasjonen av termisk hydrolyse og anaerob utråtning gjør at biomassen blir patogenfri og kan sees på som et produkt i stedet for et avfall, samtidig som fornybar energi har blitt produsert. Cambi har levert sin termiske hydrolyse prosess på industriell skala i over 20 år og er i dag verdensledende på dette feltet. De fleste anlegg må bruke store summer på å kjøre produktet enten til bønder eller andre mottaksanlegg. Veldig ofte må det betales en sum per våttonn for biomassen som blir fraktet ut fra anlegget. Derfor er sluttavvanningen av denne biomassen hvor vannet blir separert fra den faste fraksjonen en viktig prosess for anleggets økonomi og lønnsomhet siden det er den faste fraksjonen som må fraktes ut av anlegget. Like viktig som kvaliteten på den faste fraksjonen er kvaliteten på vannet som ofte går tilbake til et renseanlegg. Under doktorgradsarbeidet ønsker man derfor å fordype seg i ulike problemstillinger rundt avvanning for å kunne forbedre og optimalisere denne prosessen i full skala anlegg. Hovedtemaet for arbeidet vil være hvordan man best mulig kan separere vann og fast fraksjon i en avvanningsprosess og påvirkningen av termisk hydrolyse på denne prosessen. Hvordan man kan forbedre kvaliteten både på den faste fraksjonen og vannfasen vil også bli studert.