<p>Detta arbete innefattar planering, uppbyggnad och inkörning av teströtningsanläggning för biogasproduktion, bestående av batch- och tankreaktorsystem. Arbetet inbegriper även utförandet av experiment, på batchreaktorsystem, som syftar till att ge en första inblick och vägledning för vidare studier kring optimering av processen med inriktning på tillsats av kolkälla och justering av kvoten mellan kol och kväve. Utifrån de resultat som erhållits vid försök på batchreaktorsystemet observerades en positiv effekt, gällande ökad nedbrytning av VFA, vid tillsats av glukos till systemet. Igångkörning av tankreaktorsystemet gav erfarenheter gällande handhavandet av anläggningen samt driftsäkerheten, vad gäller t.ex. återstart efter strömavbrott, loggning av gasflödesdata, pålitlig substratdosering och substratuttag utan syreläckage in i systemet.</p>

Metanpotentialen för makroalgen Saccharina lattissima varierar beroende på parametrar som odlingsdjup och olika isättnings- och skördedatum. För att utvärdera skillnader i parametrar användes satsvisa utrötningsförsök med ymp från en biogasanläggning som rötar fiskrester och matavfall. Algen som odlades på fyra meters djup gav mer metan än algen av samma art på två meters djup. Detta berodde på att algen på fyra meters djup hade en högre proteinhalt än algen på två meter. För att utvärdera metanpotentialen för alger med olika isättnings- och skördedatum användes sex stycken alger satta i september, oktober och november på två meters djup. Det skördades en alg från varje månad i april och en alg från samma månader i maj på Seafarm vid Strömstad. Algerna som hade skördats i april gav en högre metanpotential än de som skördades i maj. Metanpotentialen var högre för att de hade en högre lipidhalt. När de sattes i havet spelade ingen roll för lipidhalten. Oktober månad skiljde sig för att metanpotentialen var lägre i både april och maj.

<p>A growing interest for the climate and the environment has led to an increased interest forenvironmentally friendly and renewable energy sources, such as biogas. Planning new biogasplants requires a decision basis including facts about approximate amounts of biogas possibleto produce at the plant. The purpose of this thesis is to develop a model that calculates theapproximate biogas and digestate production from a planned or existing biogas plant.Developing the model required a literature review and studies of calculations concerningbiogas and digestate production performed by WSP Sweden AB. As a complement to themodel development, facts about substrates for biogas production were compiled through aliterature review. In addition the methane potential from selected materials was determined bybatch experiments. Two full scale experiments were also studied to compare results from themodel with results from full scale biogas production.This thesis work resulted in a model for calculating biogas, methane and digestate production,including calculations of nutrient content in the digestate, from a given amount of substrate.The model was constructed in Microsoft Office Excel and complemented by a chart,containing template facts for different biogas substrates. The template facts, together with themodel, make it possible to perform calculations of biogas production before any up-to-dateinvestigations are made of the biogas substrate.Comparing results of biogas production calculated with the model with values of biogasproduction from a full scale biogas plant showed that the calculated values where within, orjust outside, the standard deviation of the full scale values. The calculated values from themodel also turned out to be in general lower than the full scale values, which indicate that themodel doesn’t overestimate the biogas production. However, the uncertainties of the values inthe template facts chart and the simplifications made in the model both contribute in tomaking the model calculations somewhat uncertain. The calculations should thus only be seenas an indication of the possible biogas production from planned or existing biogas plants andnot as an exact prediction.</p>

A growing interest for the climate and the environment has led to an increased interest forenvironmentally friendly and renewable energy sources, such as biogas. Planning new biogasplants requires a decision basis including facts about approximate amounts of biogas possibleto produce at the plant. The purpose of this thesis is to develop a model that calculates theapproximate biogas and digestate production from a planned or existing biogas plant.Developing the model required a literature review and studies of calculations concerningbiogas and digestate production performed by WSP Sweden AB. As a complement to themodel development, facts about substrates for biogas production were compiled through aliterature review. In addition the methane potential from selected materials was determined bybatch experiments. Two full scale experiments were also studied to compare results from themodel with results from full scale biogas production.This thesis work resulted in a model for calculating biogas, methane and digestate production,including calculations of nutrient content in the digestate, from a given amount of substrate.The model was constructed in Microsoft Office Excel and complemented by a chart,containing template facts for different biogas substrates. The template facts, together with themodel, make it possible to perform calculations of biogas production before any up-to-dateinvestigations are made of the biogas substrate.Comparing results of biogas production calculated with the model with values of biogasproduction from a full scale biogas plant showed that the calculated values where within, orjust outside, the standard deviation of the full scale values. The calculated values from themodel also turned out to be in general lower than the full scale values, which indicate that themodel doesn’t overestimate the biogas production. However, the uncertainties of the values inthe template facts chart and the simplifications made in the model both contribute in tomaking the model calculations somewhat uncertain. The calculations should thus only be seenas an indication of the possible biogas production from planned or existing biogas plants andnot as an exact prediction.

Detta arbete innefattar planering, uppbyggnad och inkörning av teströtningsanläggning för biogasproduktion, bestående av batch- och tankreaktorsystem. Arbetet inbegriper även utförandet av experiment, på batchreaktorsystem, som syftar till att ge en första inblick och vägledning för vidare studier kring optimering av processen med inriktning på tillsats av kolkälla och justering av kvoten mellan kol och kväve. Utifrån de resultat som erhållits vid försök på batchreaktorsystemet observerades en positiv effekt, gällande ökad nedbrytning av VFA, vid tillsats av glukos till systemet. Igångkörning av tankreaktorsystemet gav erfarenheter gällande handhavandet av anläggningen samt driftsäkerheten, vad gäller t.ex. återstart efter strömavbrott, loggning av gasflödesdata, pålitlig substratdosering och substratuttag utan syreläckage in i systemet.

In this thesis the methane gas potential of three different substrates, two algaes Saccharina latissima and Laminaria digitata and biosludge mixed with paper fiber was studied. This was done by batch experiments in a laboratory environment to examine the gas production and composition of the produced gas. Biogas production is a complex anaerobic digestion process in which various microorganisms decompose the substrate in steps and at the end produce biogas and a residue. Many factors affect the production of gas, for example the substrate content, temperature and pH in the digester. The analysis of methane potential were divided into two experiments. In experiment 1 substrates were digested along with inoculum from Växjö waste water treatment plant in a temperature of about 37 ˚C. In experiment 2 substrates were digested along with inoculum from Kalmar Biogas AB at about 52 ˚C. Both experiments contained 15 bottles each with three replicates for each substrate: only inoculum, inoculum + Algae 1 (Saccharina latissima), inoculum + Algae 2 (Laminaria digitata), inoculum + Paper (biosolids mixed with paper fiber), inoculum + Reference (Cellulose). The inoculum and the reference were running to assess the quality of the inoculum. Mixtures between the inoculum and the substrate was first set to 5:1 and then 4:1, based on the material's VS-concentration. All experiments went on until gas production was minimal. For experiment 1 ,with the ratio of 5:1, the end results of the accumulated methane for Algae 1, Algae 2, Paper and Reference were 315, 313, 88 and 381 Nml CH4/g VS substrate respetively. The batch with inoculum + Paper was ended after seven days because the difference between inoculum + Paper and only inoculum was small. In experiment 1, with a ratio of 4:1, inoculum + Reference and inoculum batches were not prepared mainly because of lack of space.The batch with only inoculum was assumed to give the same results as in experiment 1, with the ratio of 5:1. The end results of the accumulated methane for Algae 1, Algae 2 and Paper were: 199, 214 and 41 Nml/g VS substrate repectively For experiment 2, with the ratio of 5:1, the end results of accumulated methane for Algae 1, Algae 2, Paper and Reference were: 191, 183, 33, 243 Nml/g VS substrate respectively In experiment 2, with the ratio 4:1, the end result of accumulated methane for Algae 1, Algea 2, Paper and Reference were: 288, 179, 18, 337 Nml/g VS substrate respectively. / I detta examensarbete studerades metanpotentialen för algerna Saccharina latissima, Laminaria digitata samt bioslam blandat med pappersfiber. Detta gjordes i satsvisa försök i laboratoriemiljö där gasproduktionen och sammansättning av den producerade gasen undersöktes. Biogasproduktion sker i en anaerob rötningsprocess och är ett komplext förlopp där olika mikroorganismer sönderdelar substratet i flera steg för att slutligen bilda biogas samt en rötrest. Många faktorer så som substratets kemiska innehåll, temperatur och pH i rötkammaren påverkar produktionen av biogas. Analysen av metanpotential delades in i två försök. I försök 1 rötades substraten tillsammans med ymp från Växjö avloppsreningsverk vid en temperatur på cirka 37 ˚C. I försök 2 rötades substraten tillsammans med ymp från Kalmar Biogas AB vid cirka 52˚C. Båda försöken bestod av 15 stycken flaskor vardera med tre replikat för varje exmperiment: endast ymp, ymp + Alg 1 (Saccharina latissima), ymp + Alg 2 (Laminaria digitata), ymp + Papper (bioslam blandad med papperfiber) samt ymp + Referens (Cellulosa). Ymp och referenssubstratet kördes för att bedöma ympens kvalitet. Blandningar mellan ymp och substrat valdes först till 5:1 och därefter till 4:1, baserat på materialens VS-halter. Alla försök pågick tills gasproduktionen var minimal. För försök 1 med kvot 5:1 var slutresultatet av den ackumulerande metanmängden för Alg 1, Alg 2, Papper respektive Referens 315, 313, 88 respektivt 381 Nml/g VS substrat. Försöket med papper avslutades redan efter sju dagar eftersom skillnaden i metanmängd mellan flaskorna med ymp + Papper samt flaskor endast ymp var mycket liten. I försök 1 med kvot 4:1 rötades inte referenssubstratet och endast ymp främst på grund av platsbrist. Här antogs istället att endast ymp skulle ge samma resultat som i föregående försök med mesofil temperatur. Slutresultatet för försök 1 med kvot 4:1 blev 199, 214 samt 41 Nml CH4/g VS substrat för Alg 1, Alg 2 samt Papper. För försök 2 med kvoten 5:1 blev slutresultaten (den ackumulerade metanmängden) för Alg 1, Alg 2, Papper respektive Referens 191, 183, 33 respektive 243 Nml/g VS substrat. I försök 2 med kvoten 4:1 blev slutresultaten för Alg 1, Alg 2, Papper respektive Referens 288, 179, 18 respektive 337 Nml CH4/g VS substrat.

I detta examensarbete har biogasproduktion med olika typer av gödsel som substrat, med fokus på hönsgödsel, undersökts genom satsvisa utrötningsförsök, BMP. I försöken undersöktes hur biogasutvecklingen såg ut över tid, den totala biogas- respektive metanpotentialen samt hur denna påverkas av tillsats av glycerol. Undersökningen visade att substratblandningar har större biogas- och metanpotential än enskilda substrat samt att tillsats av glycerol inte gynnar biogasproduktionen men kan gynna metanproduktionen. Undersökningen visade också att hönsgödsel har större biogaspotential, och högre metanhalt i den bildade biogasen, än nöt- och svinflytgödsel. / Superbiogödsel för ekologisk spannmålsproduktion

I takt med att Uppsala växer behöver kapaciteten för avloppsvattenrening på Kungsängsverket byggas ut. För att möta en framtida ökad belastning bedömer Uppsala Vatten &amp; Avfall AB att en kolkälla kommer behöva tillsättas i den biologiska kvävereningen för att effektivisera den heterotrofa denitrifikationen på Kungsängsverket, som idag sker utan tillsats av kolkälla. Potentialen till förbättrad denitrifikation med olika kolkällor utvärderades genom satsvisa laboratorieförsök och litteraturstudier. Syftet var att bättre förstå de studerade kolkällornas funktion och prestanda i denitrifikation för att ge underlag inför en framtida fullskalig implementering av kolkälla. Det övergripande målet var att identifiera vilken eller vilka kolkällor som är mest fördelaktiga med avseende på reningseffektivitet, processpåverkan, doseringsbehov, ekonomi och miljöpåverkan. Triplikata försök genomfördes som denitrifikationstester med aktivt slam vid en genomsnittlig slamtemperatur på 14 ℃ och pH 7-8, där fem externa kolkällor (etanol, Brenntaplus VP1 och tre industriella restprodukter) samt försedimenterat avloppsvatten testades. I litteraturstudien inkluderades även metanol. Från försöksdata bestämdes specifika denitrifikationshastigheter, COD/N-kvoter och utbyteskoefficienter. Även bieffekter såsom nitritackumulering och fosforsläpp studerades. Därefter uppskattades doseringsbehov och kostnader baserat på erhållna resultat och antaganden om framtida produktionsmål för nitratkväve. En likartad prestanda erhölls med en av restprodukterna (RTP-vätska) och etanol som uppnådde högst denitrifikationshastigheter och reduktionsgrader (98 % respektive 97 %). Doseringsbehovet uppskattades vara 4 gånger högre med RTP-vätska jämfört med etanol. Med de två andra restprodukterna (dextrandrank och sackaroslösning) uppnåddes lägst denitrifikationseffektivitet och reduktionsgraderna uppgick till 79 % respektive 47 %. Vid test av sackaroslösning observerades dessutom ofullständig denitrifikation samt höga fosforsläpp. Dextrandranken uppträdde på liknande sätt. I egenskap av restprodukt är RTP-vätskan intressant för fortsatt utvärdering. Fullskalig implementering av RTP-vätska förutsätter att doseringsbehoven kan tillgodoses samt att lämplig distribuering och lagerhållning kan ordnas på Kungsängsverket. / The city of Uppsala is expanding and consequently enhanced capacity at the wastewater treatment plant of Kungsängen will be required in the future. As for the biological nitrogen removal process, Uppsala Vatten &amp; Avfall AB expects an additional carbon source to be necessary in the future denitrification process. Currently, the nitrogen removal is employed without the addition of a carbon source. The potential of enhancing denitrification with different carbon sources was evaluated by conducting lab-scale batch tests and compiling literature data. The objective of this work was to better understand the performance of the chosen carbon sources as electron donors in heterotrophic denitrification and thereby provide groundwork for a future full-scale implementation of a carbon source. Based on information drawn from batch tests and literature, the carbon sources were evaluated with respect to removal efficiency, process compliance, quantitative dosing requirements, costs, and environmental sustainability. Lab-scale trials were conducted as denitrification tests (triplicate) at a mean sludge temperature of 14 ℃ and pH 7-8 with five external carbon sources (ethanol, Brenntaplus VP1, and three industrial waste products) and pretreated wastewater. In the literature review, methanol was included as well. Results obtained from the batch tests were used to determine kinetic parameters, mainly specific denitrification rates, COD/N ratios, and anoxic yield coefficients. Moreover, unwanted side effects due to addition of carbon sources were examined. Dosing requirements and costs were assessed based on previously determined kinetic parameters and supposed future production guidelines for effluent quality with respect to nitrate concentration. Similar performance was observed with one of the waste products (RTP liquid) and ethanol which achieved the highest denitrification rates and degree of removal (98 and 97 %, respectively). The estimated dosing requirement was 4 times higher with the RTP liquid compared to ethanol. The other two waste products, solutions of fructose (dextran) and sucrose, reached the lowest denitrification efficiency and removal degrees were 79 and 47 %, respectively. During tests with sucrose solution, incomplete denitrification and release of phosphorous were observed. The fructose solution showed somewhat similar behavior but to a lesser degree. Being a waste product, the RTP liquid is interesting for future evaluation. Full-scale implementation needs further considerations regarding dosing requirements, distribution, and storage conditions at the site of Kungsängsverket.