Waste streams for algae cultivation

Abstract

ALDIGA, short for “Algae from Waste for Combined Biodiesel and Biogas Pro-duction”, aims to develop a concept for a closed circulation of resources in pro-ducing biodiesel and biogas from waste. The project is realized in co-operation between VTT, University of Helsinki, Lahti and Häme Universities of Applied Sciences, SYKE and funded by Tekes.

The project’s first work phase ergo this bachelor’s thesis covered the mapping of available and suitable streams to be used in the cultivation of algae. These streams included municipal and agricultural sewages, food industry’s process waters, land-fill leachates, cooling waters, reject waters, fish farming water and press water from municipal organic waste. In order to choose one or several streams to be used in the project, a spreadsheet tool was built to assist in the comparison of the properties of different streams. The tool features a selection of the streams’ pa-rameters and the capability to track the original source of information along the provided links. Several sources were used to gather the information on the waste streams and they ranged from analyses produced for the companies themselves to scientific articles and taking and analyzing samples personally.

From the highly concentrated streams, reject water contained the most nutrients (5150 mg/l of nitrogen and 555 mg/l of phosphorus). Organic press water con-tained 3069 mg/l of nitrogen and 39 mg/l of phosphorus. Distillery effluent con-tained 2020 mg/l of nitrogen and both lacked phosphorus compared to reject water (<250mg/l of phosphorus). Swine manure sewage contained 569 mg/l of nitrogen and 441 mg/l of phosphorus. Distillery effluents were by far the richest in oxygen demand (36000 mg/l BOD7 and 113000 mg/l CODCr before methanation and 4000 mg/l BOD7 and 39000 mg/l CODCr after methanation). The total solid concentration in organic press water was 93000 mg/l. Distillery effluents contained total solids 98000 mg/l before methanation and 43000 mg/l after methanation. Some of the dilute streams, municipal waste water, leachate, cooling water, pasta and flour plant effluent, paper production effluent, carpet production effluent and fish farming water are suitable for diluting the high potential streams, or they can probably be used solely if a sufficient source is available nearby.

ALDIGA (Algae from Waste for Combined Biodiesel and Biogas Production) on Tekesin rahoittama projekti. Tavoitteena on mahdollisimman suljettu kierto biodieselin ja –kaasun tuottamiseksi. Projekti toteutetaan yhteistyössä mm. VTT:n, Helsingin Yliopiston, Lahden ja Hämeen Ammattikorkeakoulujen, SYKE:n sekä useiden yritysten välillä.

Tässä opinnäytetyössä on kartoitettu levätuotantoon soveltuvia jätevirtoja, joihin kuuluvat kunnallinen jätevesi, elintarvike- ja paperiteollisuuden prosessivedet, karjankasvatuksessa syntyvä jätevesi, biokaasulaitoksen rejektivesi, lajitellusta biojätteestä puristettu neste, kaatopaikkojen suotovesi, kalankasvatusvesi, biokaasulaitoksen jäähdytysvesi sekä mattotuotannon jätevesi. Projektissa käytettävien virtojen valinnan helpottamiseksi rakennettiin työkalu, jonka avulla on mahdollista vertailla virtoja keskenään. Virtojen yhteydessä olevista linkeistä on mahdollista jäljittää lähdetieto, josta kunkin virran parametrit on kerätty.

Konsentroituneimpia virtoja on laimennettava kasvatusta varten. Niistä rejektivedessä oli korkein typpi- ja fosforipitoisuus (5150 mg/l N ja 555 mg/l P). Biojäteprässivesi sisälsi 3069 mg/l typpeä ja 39 mg/l fosforia. Tislaamovesi sisälsi 2020 mg/l typpeä ja 240 mg/l fosforia. Sianlantapitoinen vesi sisälsi 569 mg/l typpeä ja 441 mg/l fosforia. Tislaamovesissä oli korkein hapenkulutus (ennen mädätystä 36000 mg/l BOD7 ja 113000 mg/l CODCr sekä mädätyksen jälkeen 4000 mg/l BOD7 ja 39000 mg/l CODCr). Kiintoainepitoisuus oli korkea biojäteprässivedessä (93000 mg/l) ja tislaamovesissä (98000 mg/l ennen mädätystä ja 43000 mg/l mädätyksen jälkeen). Laimeita ja sellaisenaan mahdollisesti käyttökelpoisia virtoja olivat jäähdytysvesi, kaatopaikkavesi, matto- ja paperintuotantojätevesi, pasta- ja jauhontuotantovesi, kalankasvatusvesi ja kunnallinen jätevesi jos niitä on saatavilla kasvatuslaitoksen lähellä. Niistä osaa voidaan myös soveltaa väkevien virtojen laimentamiseen.