• Refine Query
  • Source
  • Publication year
  • to
  • Language
  • 3
  • 1
  • Tagged with
  • 4
  • 4
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • About
  • The Global ETD Search service is a free service for researchers to find electronic theses and dissertations. This service is provided by the Networked Digital Library of Theses and Dissertations.
    Our metadata is collected from universities around the world. If you manage a university/consortium/country archive and want to be added, details can be found on the NDLTD website.
1

Assessment of highly turbocharged oxygen production cycles coupled with power generation systems working under oxycombustion

Gutiérrez Castro, Fabio Alberto 23 November 2023 (has links)
[ES] Esta tesis evalúa ciclos de producción de oxígeno que usan membranas en tres contextos industriales, enfatizando en la producción de potencia operando bajo oxicombustión. La principal motivación es reducir las emisiones contaminantes sin afectar el desempeño del sistema. Se ha realizado un análisis termoeconómico de un ciclo de producción de oxígeno basado en membranas para evaluar la viabilidad de estas instalaciones en una planta de cerámica. El ciclo se impulsa por gases reciclados de la planta y usa turbogrupos e intercambiadores de calor para comprimir y calentar el aire para extraer su oxígeno. Dos configuraciones han sido estudiadas, encontrándose un costo óptimo de producción de 31e/t, competitivo cuando se considera un precio medio de mercado de 50e/t. Comparado con otros métodos de producción de oxígeno, este ciclo es competitivo en lo que respecta a la pureza y producción del oxígeno y el consumo energético. Esto motivó el estudio de configuraciones similares operando en dos contextos de generación de potencia que usan con oxicombustión: una planta de generación eléctrica y un motor de encendido provocado. En el primer contexto, se compara el desempeño de dos métodos de producción de oxígeno, operando en una planta de generación eléctrica (Ciclo Graz), que usa separación criogénica de aire como fuente de oxígeno, siendo el caso base del análisis. Se consideran dos configuraciones de membrana: de tres y cuatro entradas, cuya fuente de energía es un flujo de temperatura media dentro del ciclo de potencia. La configuración con una membrana de tres entradas mejora la eficiencia del caso base en un 0.61 %, y la de cuatro entradas en un 2.3 %. La producción de oxígeno requiere un menor consumo energético que en el caso base en las configuraciones de membrana, aumentando la salida de potencia neta del caso base. Por tanto, la producción de oxígeno con membranas muestra un desempeño prometedor, con una posible integración con una planta de producción de potencia que trabaja con oxicombustión. En el segundo contexto, el ciclo de membrana se acopla a un motor de encendido provocado. Distintas condiciones de operación son evaluadas en términos del consumo de combustible y disponibilidad de energía para la producción de oxígeno. La fuente de energía del ciclo de membrana es el flujo de gases de escape del motor. Primeramente, distintas concentraciones de oxígeno y relaciones de compresión del motor son estudiadas a un régimen medio, comparando el desempeño con la operación convencional del motor. Una concentración media (30 %) fue hallada como óptima en el estudio, cuyas condiciones de operación permiten un aumento considerable de la relación de compresión del motor. En segundo lugar, se realiza un estudio de plena carga del motor en un rango amplio de regímenes de giro del motor. El motor de oxicombustión alcanza una operación sostenible en los regímenes estudiados, alcanzando los valores de referencia de plena carga. Se han obtenido consumos de combustible similares al caso convencional más eficiente cuando la relación de compresión es elevada en el caso de oxicombustión. En tercer lugar, se han encontrado límites operativos en cargas parciales y altitud. La tendencia de consumo de combustible del caso con oxicombustión es similar a un motor convencional sobrealimentado a cargas parciales, mejorando el desempeño de un motor de aspiración natural. La menor carga alcanzable esta entre 40-50% de la máxima carga, dependiendo de la relación de compresión del motor. Por otro lado, el sistema muestra un desempeño adecuado hasta los 4000 m de altitud. Se concluye que el ciclo de producción de oxígeno basado en membranas de separación de aire muestra flexibilidad para operar en un amplio rango de energía disponible, mostrando un desempeño adecuado de acuerdo con los requerimientos del sistema. Adicionalmente, se encuentran posibles ventajas en cuanto al consumo de energía y costos operativos realizando un diseño cuidadoso. / [CA] Aquesta tesi avalua cicles de producció d'oxigen que usen membranes en tres contextos industrials, emfatitzant en la producció de potencia operant amb oxicombustió. La principal motivació es reduir les emissions contaminants sense afectar el funcionament del sistema.S'ha realitzat una anàlisi termoeconómico d'un cicle de producció d'oxigen basat en membranes per a avaluar la viabilitat d'aquestes instal·lacions en una planta de ceràmica. El cicle s'impulsa per gasos reciclats de la planta i usa turbogrupos i intercanviadors de calor per a comprimir i calfar l'aire per a extraure el seu oxigen. Dues configuracions han sigut estudiades i s'ha trobat un cost òptim de producció d'oxigen de 31e/t, que es competitiu quan es considera un preu de mercat de 50e/t. Comparat amb altres mètodes de producció d'oxigen, aquest cicle mostra un comportament competitiu pel que fa a puresa d'oxigen, producció i consum energètic. Això va motivar l'estudi de configuracions similars operant en dos contexts diferents de generació de potencia que operen amb oxicombustió: una planta de generació elèctrica i un motor d'encesa provocada.En el primer context, s'ha comparat el funcionament de dos mètodes de producció d'oxigen diferents, operant amb una planta de generació elèctrica (cicle Graz), que usa separació criogènica d'aire com a font d'oxigen, sent el cas base de l'anàlisi. S'han considerat dues configuracions de membrana: de tres i quatre entrades, la font d'energia de les quals és un flux de temperatura mitjana dins del cicle de potència. La configuració amb una membrana de tres entrades millora l'eficiència del cas base amb un 0.61 %, mentre que la de quatre entrades comporta una millora d'un 2.3 %. La producció d'oxigen requerix menys consum energètic que en el cas base en les dues configuracions de membrana, augmentant l'eixida de potencia neta del cas base. Per tant, la producció d'oxigen amb membranes mostra un funcionament prometedor, amb una possible integració amb una planta de producció de potencia que treballa amb oxicombustió.En el segon context, el cicle de membrana s'acobla a un motor d'encesa provocada. Diferents condicions d'operació han sigut avaluades en termes de consum de combustible i disponibilitat d'energia per a la producció d'oxigen. La font d'energia per a la producció d'oxigen es el flux de gasos d'escapament del motor. Primerament, diferents concentracions d'oxigen i relacions de compressió del motor han sigut estudiades a un regim mitja, comparant el funcionament amb el d'un motor convencional. Una concentració mitjana (30%) va ser trobada com a òptima en l'estudi, les condicions d'operació del qual permeten un augment considerable de la relació de compressió del motor. En segon lloc, s'ha realitzat un estudi a plena carrega del motor en un rang ampli de règims de gir del motor. El motor d'oxicombustió aconseguix una operació sostenible en els règims estudiats, aplegant als valors de referencia a plena carrega. S'han obtingut consums de combustible similars al cas d'operació convencional mes eficient quan la relació de compressió es elevada en el cas d'oxicombustió.En tercer lloc, s'han trobat límits operatius referents a l'operació a carregues parcials i altitud. La tendència de consum de combustible del cas amb oxicombustió es similar a la d'un motor convencional sobrealimentat a carregues parcials, mentre que millora el funcionament d'un motor d'aspiració natural. La menor carrega assolible esta entre 40-50% de la màxima carrega, depenent de la relació de compressió del motor. Per una altra banda, el sistema mostra un funcionament adequat fins als 4000m d'altitud. Es pot dir que el cicle de producció d'oxigen basat en membranes de separació d'aire mostra flexibilitat per a operar en un rang ampli d'energia disponible, mostrant un funcionament adequat d'acord amb els requeriments del sistema. Addicionalment, es poden trobar posibles avantatges en consum d'energia i costs operatius realitzant un disseny cuidadós. / [EN] This thesis assesses oxygen production cycles based on membranes in three industrial situations, emphasizing power production operating under oxycombustion. The primary motivation is the reduction of pollutant emissions while not affecting the system's thermal efficiency.Thus, a thermoeconomic analysis of a membrane-based oxygen production cycle is performed to assess the viability of these facilities in the context of a ceramic plant. The cycle is driven by recycling gases within the plant and uses turbochargers and heat exchangers to compress and heat the air for oxygen obtention. Two configurations were studied, finding an optimum oxygen production cost of 31e/t was found, being competitive when compared with an average wholesale market price of 50e/t. Compared with other oxygen production methods, this cycle exhibits a competitive behavior regarding oxygen purity, production, and energy consumption. The promising results of this analysis motivate the study of similar configurations working in two oxycombustion contexts: a power plant and a spark-ignition engine. Two oxygen production methods operating with a power production plant (Graz cycle) are compared in the first context. The power plant uses cryogenic air separation as its oxygen source, the baseline in this analysis. Therefore, two membrane configurations are considered: three-end and four-end membranes. A medium-temperature stream within the power production cycle is the energy source to drive the membrane cycles. Both cases are compared with the baseline Graz cycle operation. The three-end membrane-based cycle improves the baseline efficiency by 0.61% and the four-end by 2.30 %. The oxygen production requires less power consumption in the membrane cases than in the baseline, increasing the net power output. Thus, membrane-based cases display a promising performance, with possible integration within an oxycombustion power plant. In the second context, the membrane-based cycle is coupled within an oxycombustion spark-ignition engine, where different operation conditions are evaluated regarding fuel consumption and energy availability for oxygen production. The energy source to drive the membrane-based cycle is the exhaust gases stream. As a first step, different oxygen concentrations and engine compression ratios are studied at medium speed, comparing the performance with the engine's conventional operation. Medium oxygen concentration (30 %) was found to be optimum. This concentration allows the operation at a high engine compression ratio. Secondly, a full-load study in a wide range of engine speeds is made. The oxycombustion engine achieves a sustainable operation at the studied speeds, reaching the reference full-load power values. Similar fuel consumptions regarding the most efficient conventional case are achieved when the engine compression ratio is elevated under oxycombustion. Thirdly, operative limits regarding part-load and altitude operation are found. The fuel consumption behavior of the oxycombustion case is similar to a conventional turbocharged engine at part-load while improving a naturally aspirated engine operation. The minimum achievable load is between 40 to 50% of the maximum load, depending on the engine compression ratio. The membrane cycle operation is affected at lower loads. On the other hand, the system shows a suitable performance up to 4000 m. Thus, it can be concluded that the membrane-based oxygen production cycle exhibits flexibility to work in a wide range of available energy, displaying a suitable performance according to the requirements. Additionally, possible advantages in energy consumption and operative costs could be found when a careful design is performed. / The author would like to acknowledge the financial support received through contract ACIF/2020/246 of the Conselleria d’Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital. / Gutiérrez Castro, FA. (2023). Assessment of highly turbocharged oxygen production cycles coupled with power generation systems working under oxycombustion [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/200173
2

DEVELOPMENT OF CERAMIC MIEC MEMBRANES FOR OXYGEN SEPARATION: APPLICATION IN CATALYTIC INDUSTRIAL PROCESSES

García Fayos, Julio 01 September 2017 (has links)
The present Thesis is focused on the development of ceramic membranes for the production of O2, as well as their use in several industrial applications (e.g. power generation, chemical industry). Different materials such as perovskites (BSCF and LSCF), fluorites (CGO) and composites, different membrane architectures have been considered. Catalytic activation was considered for the optimization of permeation, and for improving the selectivity/yield of chemical reactions. In the chapter dedicated to BSCF, the influence of thickness and the use of porous supports in the permeation was studied. An improvement in the permeation was observed for the thinner membranes. With respect to the porous supports, it was found that they contribute with an additional resistance within the permeation process, reducing the potential improvement when reducing thickness. The conducted tests also allowed to study more in deep the different processes affecting oxygen membranes, as well as defining a permeation model for monolithic and asymmetric membranes. Aiming to improve the surface reactions involved in the oxygen permeation the use of catalytic layers was considered, by means the addition of porous BSCF backbones. The best results were obtained when coating both sides of membranes with catalytic layers. The concept of BSCF activated membranes was also considered for the production of C2H4 by means of the oxidative de-hydrogenation of C2H6, obtaining high C2H4 yields. BSCF membranes presenting tubular geometry were characterized for application such as production of O2 and production of C2H4 by means of oxidative coupling of CH4. LSCF was considered for conducting studies under CO2-containing atmospheres. For both systems it was conducted a complete permeation study with a focus on permeation performance under CO2 environments. Furthermore a study focused on the different substrates was carried out for determining the structure presenting the lower gas diffusion resistance. Despite very good results were obtained for both membrane types, even under CO2 conditions, freeze casted membranes reached higher oxygen fluxes, being optimized with the catalytic activation of membranes. Materials presenting fluorite structure stand out for their stability under reaction conditions or when exposed to CO2 environments. Nevertheless, delivered oxygen fluxes are typically low. Hence, a thin 40 micron-thick CGO-Co membrane activated with Pd nanoparticles was considered for conducting a study on O2 permeation performance, and its behaviour when exposed to CO2 and CH4-containing atmospheres. A good stability was demonstrated, as well as a significant improvement in oxygen permeation when exposed to CH4 environments. Thus, CGO membranes present promising properties for their application in oxyfuel and for the conduction of chemical reactions. Composite materials based on NFO-CTO was carried out. An evaluation of the CTO content and its relation with permeation was conducted, determining that a higher ionic phase ratio in the membrane results in a higher permeation. A composite consisting of 50NFO-50CTO was considered for performing a permeation study under harsh application conditions, with presence of SO2. Despite the significant loss in permeation, the composite material resulted to be stable after a long exposure to SO2. A broad study about the effect of CO2 and SO2 on the oxygen surface reactions was conducted by means of EIS measurements on 60NFO-40CTO electrodes. It was observed a significant effect of SO2 on the surface exchange reactions by promoting the deactivation of the O2 active sites, due to a SO2 adsorption on them. This effect was minimized by activating 60NFO-40CTO backbones with different catalysts, being characterized by EIS under CO2&SO2 conditions. This improvement was later confirmed when performing permeation tests. Permeation was improved notably by reducing membrane thickness, depositing composite membranes on LSCF porous substrates. / La presente tesis trata sobre el desarrollo de membranas cerámicas para la producción de O2, así como de su uso en distintas aplicaciones industriales (producción de energía, industria química). Se han considerado distintos tipos de materiales tales como perovskitas (BSCF y LSCF), fluoritas (CGO) y materiales composites, así como distintas arquitecturas de membrana. y activación catalítica para optimizar la permeación y la selectividad/rendimiento en reacciones químicas. Para el BSCF se estudió la influencia del espesor y el uso de soportes porosos en la permeación de O2, con una mejora para las membranas más finas, y también el papel de los soportes porosos, contribuyendo con una resistencia adicional en el proceso de permeación. El estudio permitió también conocer más en profundidad los procesos que afectan a los distintos tipos de membranas, y establecer un modelo de permeación para membranas. Se recurrió a la activación catalítica mediante la adición de capas porosas de BSCF, obteniendo así mejores resultados para las membranas con capas en ambos lados. El concepto de membranas de BSCF activadas superficialmente se consideró también para la producción de C2H4 a partir de la deshidrogenación oxidativa de etano (ODHE), obteniendo rendimientos de C2H4 muy elevados. Membranas de BSCF con geometría tubular fueron caracterizadas para aplicaciones de producción de O2 y C2H4 mediante acoplamiento oxidativo de metano (OCM). Se consideró al LSCF para su uso en aplicaciones con atmósferas conteniendo CO2. Se desarrollaron membranas soportadas en soportes porosos de LSCF mediante tape casting y freeze-casting, realizando completos estudios de permeación, además de estudiar el tipo de soporte poroso ofreciendo menos resistencia a la difusión de los gases. Pese que para ambos tipos de membranas se obtuvieron muy buenos flujos de oxígeno, incluso bajo condiciones de CO2, para el caso de membranas con soporte fabricado mediante freeze-casting se consiguieron mayores valores de permeación, optimizándolos incluso con la activación catalítica. Los materiales con estructura fluorita poseen alta estabilidad bajo condiciones de reacción (atmósferas reductoras) o cuando son expuestos a CO2 (aplicaciones de producción de energía). Sin embargo, los valores de permeación suelen ser muy bajos. Se consideró una membrana de CGO-Co de 40 micras de espesor activada con nanopartículas de Pd para llevar a cabo un estudio de sus propiedades para la producción de O2, su comportamiento en contacto con CO2 y con atmósferas conteniendo CH4. La buena estabilidad demostrada y la mejora sustancial de los flujos de O2 bajo ambientes reductores, hacen que este tipo de materiales posean propiedades prometedoras para aplicaciones de oxicombustión y reacciones químicas. Se realizó un estudio con materiales composites formados por NFO-CTO. Una evaluación del contenido en CTO y su relación con la permeación de O2, resultó en mayores valores para composiciones con mayor contenido en CTO. Un composite consistente en 50NFO-50CTO se consideró para la realización de tests bajo condiciones de oxicombustión, con presencia de SO2. Pese al notable descenso en los flujos de O2, el material resultó ser completamente estable tras una exposición continuada al SO2. Un amplio estudio del efecto del CO2 y del SO2 sobre las reacciones superficiales se realizó mediantes medidas de EIS en electrodos de 60NFO-40CTO, demostrando que el SO2 afecta significativamente a las reacciones superficiales mediante procesos de adsorción competitiva en los centros activos. Se minimizó el efecto del SO2 sobre las reacciones de intercambio superficial al activar las membranas con capas catalíticas porosas de 60NFO-40CTO con distintos catalizadores, confirmando posteriormente esta mejora en tests de permeación en las mismas condiciones. Así mismo, se optimizó notablemente la permeación de las membranas de 60NFO-40CTO reduciendo el espes / La present tesi tracta sobre el desenvolupament de membranes ceràmiques per a la producció d'O2, així com del seu ús en diverses aplicacions industrials (producció d'energia, indústria química). S'han considerat diversos materials tals com perovskites (BSCF i LSCF), fluorites (CGO) i materials composites, així com diferents arquitectures de membrana i l'activació catalítica per a millorar la permeació i la sel·lectivitat/rendiment de les reaccions químiques. Per al BSCF s'estudià la influència de l'espessor i l'ús de suports porosos en la permeació d'O2, amb una millora dels fluxos d'O2 per al cas de les membranes més fines, i també el paper dels suports porosos, els quals contribueixen afegint una resistència al procés de permeació. L'estudi també va permetre conèixer més en profunditat els processos que afecten als diferents tipus de membranes, i establir un model de permeació per a membranes. Es va recórrer a l'activació catalítica mitjançant l'adició de capes poroses de BSCF, obtenint així millors resultats per a les membranes activades a ambdós costats. El concepte de membranes de BSCF activades superficialment es va considerar també per a la producció d'etilè a mitjançant la deshidrogenació oxidativa d'età (ODHE), obtenint rendiments de C2H4 molt elevats. Membranes de BSCF amb geometria tubular van ser caracteritzades per a aplicacions de producció d'O2 i C2H4 mitjançant l'acoplament oxidatiu de metà (OCM). Es va considerar al LSCF per al seu ús en aplicacions amb atmosferes contenint CO2. Així doncs, es van desenvolupar membranes suportades sobre suports porosos de LSCF fabricats per tape càsting i freeze càsting. Es van realitzar estudis complets de permeació per a ambdós casos, a més d'estudiar el tipus de suport porós que ofereix una menor resistència a la difusió dels gasos. Malgrat que es van obtindré molts bons fluxos d'O2 per als dos tipus de membranes, inclús sota condicions amb CO2, per al cas de les membranes amb suport fabricat per freeze càsting es van aconseguir majors valors de permeació, sent inclús optimitzats amb l'activació catalítica. Els materials amb estructura fluorita destaquen per l'alta estabilitat sota condicions de reacció (atmosferes reductores) o quan són exposats a CO2 (aplicacions per a la producció d'energia). Malgrat això, els valors de permeació solen ser molt baixos. Es va considerar una membrana de CGO-Co de 40 micras d'espessor activada amb partícules de Pd per a realitzar un estudi sobre les seues propietats en quant a la producció d'O2, el seu comportament amb el contacte amb CO2 i atmosferes reductores contenint CH4. La bona estabilitat demostrada i una millora substancial dels fluxos d'O2 sota ambients reductors fan que aquest tipus de material presente propietats prometedores per a aplicacions d'oxicombustió i reaccions químiques. Es va realitzar un estudi sobre materials composites formats per NFO-CTO. Es va realitzar una avaluació del contingut en CTO i la relació amb la permeació, observant una millora de la permeació amb un major contingut de CTO. Un composite consistent en 50NFO-40CTO es va considerar per a la realització de tests de permeació en condicions d'oxicombustió amb presència de SO2. Malgrat el notable descens en els fluxos d'O2, el material resultà ser estable després d'una exposició continuada al SO2. Es mesurà l'efecte del CO2 i del SO2 sobre les reaccions superficials fent ús de la tècnica d'EIS en elèctrodes de 60NFO-40CTO. Demostrant que el SO2 afecta significativament a les reaccions superficials degut a una adsorció competitiva O2-SO2 als centres actius. Es minimitzà l'efecte del SO2 sobre les reaccions superficials al activar les membranes amb capes poroses de 60NFO-40CTO amb diferents catalitzadors. Aquestes capes van ser caracteritzades per EIS sota condicions de SO2, confirmant posteriorment la millora al realitzar tests de permeació. S'optimitzà notablement la perme / García Fayos, J. (2017). DEVELOPMENT OF CERAMIC MIEC MEMBRANES FOR OXYGEN SEPARATION: APPLICATION IN CATALYTIC INDUSTRIAL PROCESSES [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86189 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales
3

Spectroscopic identification of water-oxygen and water-hydroxyl complexes and their importance to icy outer solar system bodies

Cooper, Paul January 2005 (has links)
This thesis studies hydrated oxygen and hydroxyl radicals as a basis for understanding the species formed in the icy surfaces of outer solar system bodies. Infrared spectroscopy is used to identify the species water-oxygen (H2O·O2) and water-hydroxyl (H2O·HO) complexes in inert gas matrices and presents a new mechanism for O2 formation in irradiated ices. The H2O·O2 Complex -- The H2O·O2 complex was identified in solid argon matrices at 11 K by measuring the infrared spectra of H2O⁄O2⁄Ar matrices. Absorption bands at 3731.6, 3638.3, 1590.2⁄1593.6 and 1551.9⁄1548.8 cm-1 were respectively assigned to asymmetric OH water stretching, symmetric OH water stretching, H2O bending, and the O2 stretching vibrations. This experimental data was in good agreement with the results of quantum mechanical calculations that predict the vibrational frequencies and intensities for H2O·O2. These calculations gave a binding energy of 0.72 kcal mol-1 for the complex. The H2O·HO Complex -- The H2O·HO complex was identified in solid argon matrices at 11 K by measuring the infrared spectra of OH⁄H2O⁄Ar matrices. The OH was formed in a Tesla coil discharge of an H2O⁄Ar gas stream. This gas stream also provided the source of H2O and Ar needed for the experiments. Three absorption bands were assigned to the OH stretch of the hydroxyl group in the complex. These three bands were caused by the occupancy of three different lattice sites. This experimental data was in good agreement with quantum mechanical calculations that predict the vibrational frequencies and intensities for H2O·HO. These calculations gave a binding energy of 5.69 kcal mol-1 for the complex. O2 Formation in Irradiated Ice -- A new mechanism for O2 formation in irradiated ice is presented. This mechanism draws on experimental evidence in the literature to explain the observations of solid O2 on or near the surface of the icy Galilean satellites, Europa and Ganymede. It is proposed that on these bodies, hydrogen peroxide, formed from the radiolysis and photolysis of the ice, is present in highly localized aggregates that hinder O2 diffusion out of the icy surface into the tenuous atmosphere. Further radiolysis and photolysis of these hydrogen peroxide aggregates can then lead to O2 formation via the formation of a short lived water-oxygen atom complex, H2O·O. The O atoms of a pair of these complexes then react rapidly to form O2
4

Utvärdering av driftdata i fullskala för minimering av lustgasutsläpp på Henriksdals Reningsverk / Evaluation of full-scale operating data for minimizing nitrous oxide emissions at Henriksdal WWTP

Forsén, Erika January 2023 (has links)
Lustgas är en växthusgas, ca 300 gånger mer potent än koldioxid och som har potential att bryta ned ozonlagret med sin livslängd på 120 år i atmosfären. Lustgasutsläppen beräknas ha ökat med mellan 20–30% sedan förindustriell tid vilket tros bero på en ökad användning av konstgödsel i jordbrukssektorn men en del av all lustgas som bildas kommer från avloppsreningsverk vilka står för ca 1,6% av lustgasavgången till atmosfären där Henriksdals reningsverk bidrar med lustgasproduktion. Under 2021 beräknade man en lustgasavgång från Henriksdals reningsverk på ca 37 ton, vilket kan jämföras med klimatavtrycket på 10 000 nyregistrerade bilar vid körningar på ca 1500 mil/år. Syftet med rapporten var att undersöka om det gick att beräkna mängden kväve i avgående lustgas och jämföra det med hur mycket av den beräknade lustgasen som avgår till luft av andelen renat ammonium, samt att undersöka olika strategier för minimering av lustgasproduktion. Det finns flera vägar till lustgasbildning i de biologiska reningsprocesserna i verket. Tre huvudspår finns dock till lustgasbildning varav autotrof nitrifikation var aktuell för detta examensarbete. Flera driftsstrategier finns att tillgå för att undersöka hur lustgasproduktion påverkas av olika faktorer. Under detta examensarbete undersöktes en av dessa, syrebörvärden, där ett fast syrevärde i den luftade bassängen antingen skulle minska eller öka lustgasproduktionen beroende på luftningsintensitet och ammoniumkoncentration i vattnet. Lustgasavgången beräknades bestå till 0,19% av kväve renat från ammoniumbelastningen. Resultatet visade att vid låga syrehalter i vattnet fanns en lägre andel lustgasbildning jämfört med högre luftningsintensitet. Nackdelen blev dock att andelen renad ammonium sjönk i blocket. Vid högre luftningsintensitet var lustgasavgången högre i ett av huvudscenariona. I det andra scenariot med hög luftning var andelen renat ammonium lägre än i första scenariot, men med låga lustgashalter. Slutsatsen blev att lustgas kan bildas under olika förutsättningar men att under just den här studien var lustgasproduktionen som högst när nitrifikationen var som mest effektiv. / Nitrous oxide is a greenhouse gas, almost 300 times more potent than carbon dioxide, and which has the potential to deplete the ozone layer with its lifetime of 120 years in the atmosphere. Nitrous oxide emissions are estimated to have increased between 20–30% since pre-industrial times, which is believed to be due to increased use of artificial fertilizers in the agricultural sector, but part of all nitrous oxide that is formed comes from wastewater treatment plants, which account for approx. 1.6% of nitrous oxide emissions to the atmosphere where Henriksdals treatment plants contribute to nitrous oxide production. In 2021, nitrous oxide emissions from Henriksdal's treatment plant were calculated to be approximately 37 tons, which can be compared to the climate footprint of 10,000 newly registered cars driven approximately 15 000 km per year. The aim of the report was to investigate whether it was possible to calculate the amount of nitrogen in outgoing nitrous oxide to compare it with how much of the calculated nitrous oxide is emitted to air from the proportion of purified ammonium, as well as to investigate different strategies for minimizing nitrous oxide production. There are several routes to the formation of nitrous oxide in the biological purification process in the plant. There are, however, three main tracks for nitrous oxide formation, of which autotrophic nitrification was relevant for this degree project. Several operational strategies are available to investigate how nitrous oxide production is affected by various factors. During this thesis, one of these, oxygen set-point, was investigated, where a fixed oxygen value in the aerated basin would either decrease or increase nitrous oxide production depending on aeration intensity and ammonium concentration in the water. The nitrous oxide discharge was calculated to consist of 0.19% nitrogen purified from the ammonium load. The result showed, that at low oxygen levels in the water, there was a lower proportion of nitrous oxide formation compared to higher aeration intensity. The disadvantage, however, was that the proportion of purified ammonium decreased in the block. At higher aeration intensity, nitrous oxide emissions were higher in one of the main scenarios. In the second scenario with high aeration, the proportion of purified ammonium was lower than in the first scenario, but with low levels of nitrous oxide. The conclusion was that nitrous oxide can be formed under different conditions, but during this study, nitrous oxide production was highest when nitrification was most efficient.

Page generated in 0.1087 seconds