HEMAB’s biogasanläggning har bytt rötningsprocess till våtrötning. En utmaning med våtrötning är stora mängder rötrest, som kan begränsas genom minskad vattentillsatts i processen. En minskad vattentillsats kan göra processen instabil och ge lågt gasutbyte. Tillsatser kan behövas för att göra processen stabil. Ett ökat rötrestflöde gör även att mer värme kan återvinnas från rötrest. I detta examensarbete undersöks hur rötrestflödet kan begränsas och samtidigt ge en stabil biogasprocess med en metanhalt om minst 55 % samt ett biogasutbyte om minst 190 Nm3 per ton matavfall exklusive vattentillsats, för HEMAB’s biogasanläggning. Tillsatsämnen som ökar gasutbytet i en våtrötningsanläggning som rötar matavfall har också undersökts. Värmeåtervinning från rötrest genom ett värmeväxlarsystem har undersökts för studerad anläggning för att se ifall biogasanläggningen kan bli mer ekonomisk och ekologisk hållbar. Ett flödesschema över den studerade anläggningen gjordes för att se hur rötrestflödet beror av mängd vatten som tillsätts i processen. Hur mängden tillsatt vatten påverkar metanhalten och biogasutbytet undersöktes genom att ta fram relationer mellan rötsubstrats torrsubstans (TS) och metanhalt samt biogasutbyte, både för studerad anläggning och genom litteraturstudie. Möjliga tillsatsämnen undersöktes genom litteraturstudie. Ett värmeväxlarsystem dimensionerades för värmeåtervinning från rötrest, till vattentanken som tillsätter vatten till rötsubstratet. Flödesschemat visar hur rötresten minskar genom minskad vattentillsats till rötsubstratet. Litteraturstudien visade att metanhalt möjligtvis ökar med ökad TS-halt, för låga TS-halter. För studerad anläggning fanns indikationer om att metanhalt möjligtvis minskar med ökad TS-halt, för höga TS-halter. Litteratur visar att det finns en linjär avtagande trend mellan biogasutbyte och TS-halt, för låga TS-halter. Studerad anläggning gav indikationer om att biogasutbytet eventuellt ökar med ökad TS-halt, för höga TS-halter. För att studerad anläggning ska erhålla ett lågt rötrestflöde och ett tillräckligt högt gasutbyte rekomenderas en TS-halt på 20 %, vilket motsvarar vattentillsatsen 0,65 ton vatten per ton matavfall och rötrestflödet 55,8 ton per dygn. Tillsatser av Ni, Mo, Co, Se och Fe ökar biogasproduktionen, Co och Se högre organisk belastning, och alkalinitetshöjare ökar metanproduktion. Det föreslagna värmeväxlarsystemet är inte ekonomiskt lönsamt om dess intäkter utgörs av det pris deponigas säljs för till fjärrvärmenätet. Det är ekonomiskt lönsamt ifall priset på deponigas är detsamma som dess pris från fjärrvärmenätet till kund. Intäkterna av deponigas som säljs till fjärrvärmenätet tros öka i framtiden, p.g.a. ökat intresse och efterfrågan av alternativ till fossila bränslen. I framtiden kan ett värmeväxlarsystem vara mer ekonomiskt lönsamt i och med eventuella bidrag och högre intäkter från såld deponigas. Det är möjligt att utvinna mer värme från rötresten till andra värmekrävande processer än till att endast värma vattentanken. / HEMAB's biogas plant has changed their digestion process to wet digestion. A challenge with wet digestion is large amounts of digestate, which can be limited by reducing the amount of water added to the process. A reduced water addition can make the process unstable and give a low gas yield. Additives may be necessary to make the process stable. An increased flow of digestate enables for more heat to be recovered from the digestate. This work examines how the digestate flow can be limited and at the same time provide a stable biogas process with a methane content of at least 55% and a biogas yield of at least 190 Nm3 per ton of food waste excluding water addition, for HEMAB's biogas plant. Additives that increase the gas yield in a wet digestion plant, digesting food waste, has also been investigated. Heat recovery from digestate through a heat exchanger system has been investigated for the studied plant to see if the plant can become more economically and ecologically sustainable. A flowchart for the studied facility was made to see how the digestate flow depends on the amount of water added to the process. How the amount of water added affects the methane content and biogas yield was investigated by finding relationships between substrates dry matter (TS) and the methane content and biogas yield, both for the studied plant and by studying literature. Possible additives were investigated through a literature study. A heat exchanger system was dimensioned for heat recovery from the digestate, to the water tank that adds water to the substrate. The flowchart shows how digestate is reduced by reducing the addition of water to the substrate. The literature study indicated that methane content possibly increases with increased TS content, for low TS levels. For the studied plant, there were indications that methane content possibly decreases with increased TS content, for high TS levels. Literature shows there is a linear decreasing trend between biogas yield and TS content, for low TS content. The plant studied gave indications that the biogas yield possibly increases with increased TS content, for high TS levels. To obtain a low digestate flow and a sufficiently high gas yield in the studied plant, a TS content of 20% is recommended, which corresponds to a water addition of 0.65 ton water per ton food waste and a digestate flow of 55.8 tons per day. Additions of Ni, Mo, Co, Se and Fe increases the biogas production, Co and Se enable a higher organic load, and alkalinity increaser enhances the methane production. The suggested heat exchanger system is not economically profitable if its income depends on the price of landfill gas sold to the district heating network. It is economically profitable if the price of landfill gas is equal to its price from the district heating network to customer. The price of landfill gas sold to the district heating network is expected to increase in the future, due to increased interest and demand of alternatives to fossil fuels. In the future, it is possible for a more economically profitable heat exchanger system due to possible subsidies and higher price of landfill gas. It is possible to extract more heat from the digestate than is required to heat the water in the tank, for other heat-demanding processes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-199882 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Jakobsson, Rudolfina |
| Publisher | Umeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0028 seconds