Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Förbehandling av skogsindustriellt slam för ett ökat metanutbyte vid rötning: En kombination av termisk och kemisk förbehandling
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013), Department of Engineering and Chemical Sciences.
2014 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Pretreatment of forest industry sludge to increase the methane yield in the anaerobic digestion process : A combination of thermal and chemical pretreatment (English)
Abstract [sv]

Vid tillverkning av massa och papper förorenas årligen 505 miljoner kubikmeter vatten som måste renas innan det släpps tillbaka till omgivningen. Vid reningen avskiljs först stora partiklar som sedan avvattnas och förbränns. Vattnet som blir kvar genomgår ytterligare en rening, varvid det bildas bioslam. Bioslammet innehåller mycket intracellulärt vatten, vilket gör det kostsamt och energikrävande att avvattna. Det är även sedan 2005 förbjudet att dumpa organiskt material, varför en mer ekonomiskt attraktiv behandling av slammet är anaerob nedbrytning. I denna nedbrytning omvandlas det organiska materialet till metan och koldioxid där metanet är den eftertraktade gasen. Bioslammet innehåller dock partiklar såsom träfiberrester och mikroorganismer med komplex struktur och är näringsfattigt. Någon form av sönderdelande förbehandling underlättar därför rötningsprocessen.

I detta projekt undersöktes termisk förbehandling i kombination med kemisk förbehandling på bioslam från Stora Enso Skoghalls bruk på Hammarö. Själva rötningen skedde i två omgångar varav den första omgången med termisk förbehandling vid 70C och den andra vid 140C. Den kemiska förbehandlingen skedde med tillsats av lut (natriumhydroxid), kalk (kalciumhydroxid) och syra (fosforsyra) vid pH 9 och 11 för baserna och pH 2 och 4 för syran. Även neutrala prov (endast värmebehandling) och ett blankprov (ingen förbehandling) gjordes. Bioslammet ympades med kommunalt slam från Fiskartorpets reningsverk i Kristinehamn som har en mesofil bakteriekultur. Rötningen varade i 19 dagar per omgång i en temperatur på 35C och skedde satsvis i E-kolvar försedda med påsar för gasuppsamling. Totalt rötades 42 prov per omgång som utgjordes av sju mätpunkter á sex replikat för goda statistiska underlag.

Resultaten gav en indikation för högst metanproduktion för proven behandlade med kalk vid 140C och för provet utan kemisk förbehandling vid 140C. Lägst produktion hade det kalkbehandlade provet vid pH 9 och 70C följt av blankprovet. Lutproven gav lägre metanproduktion vid 140C än vid 70C och fosforsyran hade så gott som oförändrad produktion mellan temperaturerna. Gemensamt för alla prover som behandlats vid 70C var att de fick en högre procentandel metan då de behandlats vid 140C. De resultat som erhållits är dock osäkra då det i vissa fall var stor spridning mellan provens biogasproduktion inom de enskilda förbehandlingsområdena.

Abstract [en]

In the pulp and paper process 505 million tons of water are polluted annually, which has to be purified before it is returned to the surrounding lakes. When the water is treated bigger particles are first separated to form sludge, then dewatered and finally incinerated. The excess water is further treated were a type of sludge  bio sludge  is formed. The bio sludge contains high concentration of intracellular water, why it is expensive and energy demanding to dewater. It is also forbidden to dump organic waste since 2005, why a more economically attractive treatment of the water is anaerobic digestion. In the digestion organic compounds is converted into methane and carbon dioxide where the methane is the desired gas. The bio sludge also contains fiber residues and microorganisms with complex structure and is nutrient-poor, which makes it hard to digest. Some kind of disintegrating pretreatment is needed and co-digestion with a more nutrient-rich sludge to facilitate the digestion process.

In this project thermal pretreatment in combination with chemical pretreatment was examined on bio sludge from Stora Enso Skoghalls bruk at Hammarö. The anaerobe digestion was done by two rounds whereof the first round thermal pretreated at 70C and the second at 140C. The chemical pretreatment was done by additive of sodium hydroxide, calcium hydroxide and phosphoric acid at pH 9 and 11 for the bases and pH 2 and 4 for the acid. Also neutral samples (no chemical pretreatment) and a reference sample (no pretreatment) were done. The bio sludge were co-digested with municipal sludge from Fiskartorpets reningsverk in Kristinehamn which has a mesophilic bacterial culture. The anaerobic digestion lasted for 19 days per round at a temperature of 35C and were done batch wise in E-flasks provided with a small bag for gas collection. Totally 42 samples were made per round which consisted of seven measurement points and six replicates each for a good statistical basis.

The results gave an indication of the highest methane production for the samples treated with calcium hydroxide at 140C and the neutral sample treated at 140C. The sample treated with calcium hydroxide at pH 9 and 70C gave the lowest production of methane followed by the reference sample. The samples treated with sodium hydroxide gave a lower methane production at 140C than at 70C while the acid treated samples had almost the same production at the two different temperatures. All the samples had in common a higher proportion of methane in the biogas when treated at 140C than at 70C. The results should be taken with caution since the distribution amongst the samples within the same pretreatment method sometimes is very high.

Place, publisher, year, edition, pages
2014. , 23 p.
Keyword [en]
pretreatment, forest industry sludge, bio sludge, anaerobic digestion, anaerobe
Keyword [sv]
förbehandling, skogsindustriellt slam, bioslam, röta, anaerob
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-31178OAI: oai:DiVA.org:kau-31178DiVA: diva2:693542
Educational program
Chemical Engineering , 180 hp
Supervisors
Examiners
Available from: 2014-02-14 Created: 2014-02-04 Last updated: 2014-06-19Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Förbehandling av skogsindustriellt slam för ett ökat metanutbyte vid rötning : En kombination av termisk och kemisk förbehandling(1602 kB)220 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1602 kBChecksum SHA-512
3adc6b2f7a6e8ddad643995d543c1964ee35e48d188f5b5c2647aa7dd7ac18f27ac5c5b49410ffb1f8f7493d10d9102f40b6e036d8b5f781b75ab6505538588f
Type fulltextMimetype application/pdf
fulltext(1602 kB)65 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 1602 kBChecksum SHA-512
3adc6b2f7a6e8ddad643995d543c1964ee35e48d188f5b5c2647aa7dd7ac18f27ac5c5b49410ffb1f8f7493d10d9102f40b6e036d8b5f781b75ab6505538588f
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Engineering and Chemical Sciences
Chemical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 285 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 207 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf