Biokaasutuotannon prosessit ja biokaasun tuotanto

Abstract

Työ on tehty Turun ammattikorkeakoululle ja opinnäytetyö toimii osana ammattikorkeakoulun T&K-hanketta. Opinnäytetyön teoreettisessa osuudessa on kuvattu anaerobinen mädätysprosessi kokonaisuutena ja selvitetty mädätysprosessin yksittäisten parametrien merkitystä biokaasutuotannon suhteen. Työn kokeellisessa osuudessa on suoritettu anaerobisen mädätysprosessin ylösajo pilotmittakaavan biokaasureaktorille. Työn kokeellinen osuus toteutettiin ammattikorkeakoulun omistamalla 4000 l:n biokaasureaktorilla. Syntyvä biokaasu tuotettiin jätevesilietteellä. Reaktorissa tapahtuvaa mädätysprosessia optimoitiin ylösajon aikana ja kun prosessin parametrit saatiin stabiiliin tilaan biokaasutuotannon suhteen, ylösajovaihe päättyi. Prosessin stabiiliutta arvioitiin ylösajon aikana reaktorimädätteestä tehtyjen analyysien ja tuotetun biokaasun analysoinnin avulla. Prosessin tilaa arvioitiin pH-, VFA/alkaliniteetti-, kokonaishiili-, kokonaistyppi- ja kaasuprofiili-analyysien avulla. Mädäteanalyysien ohella muodostunutta biokaasua analysoitiin. Ylösajo päättyi prosessin muodostuttua stabiiliksi kuormituksella 0,8 kgVS/r-m3/d, jolloin päivittäinen biokaasusaanto oli 2000 litraa, kaasun metaanipitoisuuden ollessa 69 %.

This thesis was commissioned by Turku University of Applied Sciences (TUAS) and is part of a research and development project. The literature part of the thesis focuses on describing anaerobic digestion as a process and the importance of its parameters. The experimental part is about the start-up process of a pilot-scale biogas plant. The experimental part was executed on a 4000 l pilot-scale biogas reactor owned by TUAS. Biogas was produced using sludge from the local municipal WWTP as feedstock for anaerobic digestion. While the start-up process was being carried out, the process parameters were continiously monitored. During the start-up, the process conditions were measured by performing analyses of the digested mass. The gas production was also measured. The analyses on the digested mass comprised pH measurements, alkalinity/VFA ratio tests, total carbon and total nitrogen measurements and gas profile analyses. The composition of the produced biogas was also analysed. The start-up process ended when the digestion process became stable. The final organic load of the process was 0.8 kgVS/r-m3/d which led to a daily yield of 2000 l of biogas with a methane content of 69 %.