Biokaasun tuotanto massatehtaan jätevesistä

Abstract

Tässä työssä tutkittiin valkaistun kemikuumahierre- (BCTMP) ja sellutehtaan jätevesien anaerobista hajoamista ja metaanintuottoa panos- ja reaktorikokein.

Tutkimuskohteena oli viisi jätevesijaetta, neljä suurinta orgaanista ainesta sisältävää jätevesijaetta tehdaskompleksilta sekä puhdistamolle johdettava jätevesiyhdiste, ja kaksi lietejaetta tehdaskompleksilta ja yhdyskuntajätevettä kunnalliselta puhdistamolta. Tärkeimmät analyysimenetelmät olivat kaasukromatografi- (GC), kaasunmäärä- ja kemiallinen hapenkulutus (COD) -mittaukset.

Tärkeimmät tulokset panoskokeissa olivat ne, että BCTMP -tehtaan ja kuorimon jätevesistä metaania syntyi nopeasti, mutta kuorimon COD:n ollessa alhainen, metaanin hyödyntäminen kuorimon jätevesistä ei ole yhtä kannattavaa kuin BCTMP -tehtaan jätevesistä. Sulfaattisellutehtaiden valkaisuvesissä on huonosti hajoavia yhdisteitä, minkä takia metaanintuotto käynnistyi hitaasti ja oli vähäisempää, kuten muissakin tutkimuksissa. Alkalinen valkaisuvesi oli inhiboivaa, mutta bakteeriymppi sopeutui olosuhteisiin ja laimennus auttoi. Panoskokeiden perusteella sulfaattisellutehtaan happaman valkaisujäteveden metaanipotentiaali on jätevesijakeista suurin, kuten myös jäteveden määrä, vaikka käytännössä metaania siitä voi olla hankala saada hitaan metaanintuoton ja inhibition takia. BCTMP -tehtaan metaanipotentiaali on toiseksi suurin, vaikka jätevesijae on määrällisesti pienin. Alkalisesta valkaisuvesijakeesta olisi mahdollista saada toiseksi vähiten metaania, kuorimojätevesijakeesta vähiten.

Lietepatja (UASB) -reaktorikokeissa mesofiilinen lämpötila ja ymppi toimivat paremmin kuin termofiilinen. Reaktoreihin syötettiin tehtaalla syntyvien jätevesisuhteiden mukaista seosta ja yhteen reaktoriin lisättiin myös yhdyskuntajätevettä, ja kahden reaktorin syöttövettä laimennettiin hanavedellä inhibition välttämiseksi. Metaania ei reaktorikokeissa syntynyt orgaanisen aineksen vähenemää vastaavaa määrää, mitä tulosta myös kirjallisuus tukee. Sulfaatit ja selluloosan akkumuloituminen lietepatjaan voivat vaikuttaa metaanintuottoa vähentävästi. Jätevesien sisältämien tiettyjen puuperäisten ligniiniyhdisteiden mahdollinen hajoaminen pienemmiksi molekyyleiksi tai polymeroituminen suuremmiksi ovat myös monivaiheisia ja huonommin tunnettuja prosesseja, jotka eivät heti näy metaanisaannoissa tai johda metaanintuottoon lainkaan.

Vaikka metsäteollisuuden jätevedet eivät ole anaerobisesti kovin helposti hajoavia, näyttää kuitenkin siltä, että myös ensiökuitupohjaisten sellutehtaiden jätevedet sopivat metaanintuottoon, varsinkin mekaanisen massan tehtaiden. Orgaanisen aineksen vähenemän avulla voidaan pienentää jätevedenpuhdistuksessa seuraavan aerobisen puhdistusvaiheen energiankulutuksen tarvetta ja myös metaania on mahdollista saada.