Erilliskerätyn biojätteen soveltuvuus biokaasun tuotantoon

Abstract

Tässä työssä tutkittiin erilliskerätyn biojätteen soveltuvuutta biokaasulaitoksen raaka-aineeksi. Työssä oli tavoitteena tuottaa laitossuunnitteluun ja riskien hallintaan tarvittavia arvoja biojätteen sisältämän orgaanisen aineen hajoamisesta sekä biokaasuntuottopotentiaalista. Tutkimus tehtiin Watrec Oy:n pilot -laitteistolla. Työn tulokset osoittivat, että seulottu ja vedellä lietetty erilliskerätty biojäte soveltui hyvin anaerobiseen käsittelyyn. Tuloksena saatiin myös arviot kaasuntuottopotentiaalista biojätekilolle sekä biojätteen sisältämälle orgaaniselle aineelle. Tuloksia voidaan soveltaa laitossuunnitteluun sillä varauksella, että pilot -laitos ja suunniteltava täyden mittakaavan laitos eroavat todennäköisesti prosessiteknisten ratkaisujen perusteella. Lisäksi pilot -prosessi voidaan yleensä optimoida paremmin, jolloin myös tulosten voidaan olettaa olevan hieman parempia. Tutkimuksessa selvisi myös, että reaktorissa, jossa anaerobinen hajotus tapahtuu, pH asettui niin korealle, että se on hajottajamikrobien sietokyvyn äärilaidassa. Tämä seikka on myös hyvä ottaa huomioon laitossuunnittelussa, jos raaka-aineena on tarkoitus käyttää ensisijaisesti erilliskerättyä biojätettä. Tulosten luotettavuutta on mahdollista parantaa. Esimerkiksi kaasuntuottopotentiaalista voidaan saada luotettavammat arvot kehittämällä datankeräysmenetelmää. Arvojen sovellettavuutta voidaan parantaa muuttamalla pilot -laitteiston prosessia lähemmäs täyden mittakaavan prosessia muun muassa muuttamalla reaktorin syöttö periodisesta syötöstä jatkuvatoimiseksi syötöksi. Tulokset olivat uskottavia verrattaessa niitä muualla Euroopassa tehtyihin tutkimuksiin. Vaikka biojätteen soveltuvuutta anaerobiseen mädätykseen on tutkittu aiemmin, tutkimukselle oli kuitenkin tarvetta, sillä erilliskerätyn biojätteen lajittelussa on maakohtaisia eroja.

The objective of this thesis was to investigate the suitability of the source-sorted municipal biowaste (SSMB) as a feedstock for a biogas process. The purpose of this study was to obtain information and values concerning the decaying of the SSMB and its biogas production potential. The study was conducted with the pilot plant of Watrec Ltd. The intention is to use the obtained results in the full-scale plant engineering and risk management. The results indicated that sieved and silted SSMB suits well in anaerobic treatment. In addition, the study revealed assessments on the biogas production potential per a kilogram of SSMB and the biogas production potential per a kilogram of an organic matter that SSMB contains. The results can be applied to plant engineering, but then it must be considered that usually pilot plants can be optimized better than full-scale plants and due to that also the assessments might be little optimistic. Also the process technical solutions will most likely be different between the engineered full-scale plant and the pilot plant. During the study it was also observed that in a reactor where digestion takes place pH was very high. In fact, pH was so high that it is an extreme condition for the decomposer microorganisms of the process. This observation should be considered in plant engineering if the purpose is to use SSMB as a primary feedstock. In the future it is possible to improve the reliability of the research method. For example, developing data gathering systems can enhance the results of the biogas production. Enhancements can also be accomplished by changing the process technical solutions in a way that the pilot process would be more similar with the planted full-scale process e.g. by shifting feeding from periodical feeding into constant feeding. However, the results were convincing compared to the ones received elsewhere in Europe. Even though this subject has been studied before there was a demand for this study because there are national differences between constitutions of the SSMB's.