MBR-lietteen sekä maataloudesta ja teollisuudesta peräisin olevien seosten soveltuvuus anaerobiseen käsittelyyn

Abstract

Opinnäytetyö on tehty Metsäsairila Oy:n toimeksiannosta kesän ja syksyn aikana 2015. Tarkoituksena oli selvittää MBR-lietteen soveltuvuus anaerobiseen käsittelyyn. Lisäksi selvitettiin maatalous- ja teollisuuslietepohjaisten seosten, teollisuuslietteen ja rasvanerotuskaivolietteen metaanintuottopotentiaalit. Selvitysten tuloksia on tarkoitus hyödyntää Metsäsairila Oy:n tulevan biokaasulaitoksen suunnittelussa.

Biokaasutuksesta on runsaasti tietoa saatavilla, ja kirjallisuudessa on esitetty arvoja eri materiaalien metaanintuottopotentiaaleista. MBR-lietteen biokaasun ja metaanin tuottopotentiaaleista ei ollut ennestään tietoa, johtuen ainakin osittain siitä, että MBR-tekniikkaa ei vielä ole juurikaan sovellettu Suomessa käytäntöön. Muutama pilottiprojekti on kuitenkin käynnissä.

Biokaasukokeet toteutettiin mädättämällä materiaaleja 2 litran panospulloissa termofiilisessa (55 oC) lämpötilassa 26–33 vrk. Käytetyistä materiaaleista määritettiin TS, VS, pH ja typpipitoisuus ja ne esikäsiteltiin mädätykseen sopiviksi. Biokaasun ja metaanin määrää mitattiin säännöllisesti kokeen aikana. Tuloksena saatiin selville MBR-lietteen soveltuvuus biokaasutukseen sekä teollisuuslietteen, rasvanerotuskaivolietteen ja kahden syöteseoksen metaanintuottopotentiaalit.

MBR-lietteen metaanintuotto oli 50 m3 CH4/tVS. Metaanintuotto jäi alhaisemmaksi kuin perinteisen puhdistamolietteen metaanintuotto, eikä sitä yksinään voi suositella mädätettäväksi. Syynä saattaa olla MBR-lietteen mahdollisesti sisältämät metaanintuottoa inhiboivat aineet. MBR-lietteen koostumusta kannattaakin tutkia tarkemmin.

Seospanosten sekä teollisuusliete- ja rasvakaivolietepanosten kaasuntuotto oli alhaisempi kuin laskennallisesti oli odotettavissa. Seospanoksissa osa raaka-aineista oli saattanut menettää osan biokaasuntuottopotentiaalistaan ja siten myös metaanintuottopotentiaalistaan jo ennen koetta. Lisäksi kaasuntuottoa saattoivat alentaa virheet koejärjestelyissä, riittämätön sekoitus sekä metanogeenibakteereille riittämätön aika sopeutua. Seospanoksissa käytettävien materiaalien suhteet seoksessa vaikuttavat metaanintuottoon oleellisesti. Niihin kannattaa panostaa suunniteltaessa biokaasulaitoksen materiaalivirtoja ja lopputuotteiden hyötykäyttöä.

This thesis was made on Metsäsairila Oy’s assignment during the summer and autumn 2015. The purpose was to find out the feasibility of MBR-sludge and some compounds of agriculture and industrial based alloys for anaerobic digestion, optimated according to literary sources.

The basis of compounds was the proportion of the materials to be used in the future biogas facility and regional availability. In addition it was separately found out the methane potentials of industrial sludge and sludge of fat separator. The meaning is to use the findings in the planning of the biogas facility of Metsäsairila Oy.

There is lots of data available for example literary values of methane yield potentials for different materials. Apart from few pilot projects MBR-technology is not much applied in Finland yet. Therefore any data was available of its’ feasibility for anaerobic digestion.

The tests were carried out using 2 litre bottles as batch reactors, at the temperature of 55 oC (thermophilic process) with 32,3g volatile solids concentration. The digestions remained 26–33 days. Before the digestions Total Solids, Volatile Solids, pH and nitrogen content was determined from the materials and required pretreatments were done as well. The accumulation of biogas and methane were measured regularly during the digestion. As the result it was found out the methane potentials of MBR-sludge and two mixed compounds, as well as industrial sludge and the sludge of fat separator.

The yield of methane of MBR-sludge was 50 m3 CH4/tVS. It is lower than in conventional sewage sludge, which makes it alone not very suitable for digestion. MBR-sludge might include particles that inhibits the methane yield. It is worth to examine the composition of MBR-sludge more. The mixed compounds biogas yield was lower than expected according to literary values. The share of methane remained low by many possible reasons. Some of used materials could have lost their biogas and methane yield potentials even before the tests. In addition for example mistakes in test setup, inadequate blending and the lack of time for methanogenic bacteria to adapt could be reasons for low methane yield.

The composition of mixed compounds affects to methane productivity essentially. It is worth to focus on them when planning the material flows and the benefit use of the end products.