Sludge treatment: Diges1on CTB3365x Introduc1on to water - PowerPoint PPT Presentation

Sludge ¡treatment: ¡Diges1on ¡ CTB3365x ¡Introduc1on ¡to ¡water ¡treatment ¡ Prof.dr.ir. ¡Jules ¡B. ¡van ¡Lier ¡

Basic ¡WWTP ¡process ¡units ¡ Sludge ¡treatment: ¡ -­‑ Thickening ¡ -­‑ ¡Diges:on ¡ -­‑ ¡Dewatering ¡

Composi1on ¡of ¡the ¡sludge ¡dry ¡ma=er ¡ Anaerobic ¡stabiliza5on ¡ } ¡  Organic ¡ma?er ¡ ¡ 45 ¡– ¡60% ¡ -­‑ Bad ¡odour ¡  Inorganic ¡material ¡ 25 ¡– ¡55% ¡ -­‑ Biogas ¡ -­‑ Hygienic ¡hazards ¡  Nitrogen ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 2 ¡– ¡4% ¡  Phosphor ¡ ¡ ¡ ¡ 0.5 ¡– ¡1% ¡  Sulphur ¡Chlorine ¡ ¡ 0.2 ¡– ¡0.4% ¡  Heavy ¡metals ¡ ¡ ¡ 0.1 ¡– ¡0.2% ¡  Organic ¡micro ¡pollutants ¡

Stabilisa1on ¡of ¡organic ¡ma=er ¡(OM) ¡ ¡ Aerobic ¡Oxida5on ¡ ¡ OM ¡+ ¡ O 2 ¡ ¡ ¡  ¡ ¡CO 2 ¡+ ¡H 2 O ¡+ ¡NH 4 + ¡ ¡ ¡ ¡+ ¡PO 4 3-­‑ ¡+… ¡ Extended ¡aera:on ¡ Anaerobic ¡Oxida5on ¡ ¡ OM ¡ ¡ ¡  ¡ ¡CO 2 ¡+ ¡CH 4 ¡+ ¡NH 4 ¡ ¡ ¡ ¡+ ¡PO 4 3-­‑ ¡+… ¡ + Anaerobic ¡diges:on ¡

Basic ¡WWTP ¡process ¡units ¡ WWTP Harnaschpolder - Delft Sludge ¡treatment: ¡ -­‑ Diges:on ¡

Sludge ¡diges1on ¡ 1. Improved ¡dewatering ¡capacity ¡ 2. Decrease ¡the ¡sludge ¡volume ¡ 3. Prevent ¡odour ¡nuisance ¡ 4. Fully ¡stabilize ¡the ¡sludge ¡ 5. Convert ¡the ¡organic ¡ma?er ¡in ¡energy ¡rich ¡methane ¡gas ¡ 6. Improve ¡hygienic ¡quality ¡( some1mes ¡at ¡50, ¡60°C ) ¡

Anaerobic ¡sludge ¡diges1on: ¡recovering ¡the ¡ chemical ¡energy ¡in ¡sewage ¡treatment! ¡ Heat ¡loss ¡ Influent ¡(100 ¡kg ¡COD) ¡ Effluent ¡ Aera5on ¡(100 ¡kWh) ¡ (2 ¡– ¡10 ¡kg ¡COD) ¡ Sludge ¡ Energy ¡recovery ¡ (30 ¡– ¡60 ¡kg) ¡ Via ¡sludge ¡diges5on ¡ Note: ¡Eff. ¡biogas ¡generator: ¡35% ¡ 1 ¡kg ¡sludge ¡≈ ¡1.5 ¡kg ¡COD ¡ 1 ¡kg ¡COD ¡(organic ¡ma?er): ¡ ¡ ≈ ¡5.7* ¡kWh theor ¡ ≈ ¡13.5 ¡MJ ¡≈ ¡3.8* ¡kWh theor ¡

Sludge ¡diges1on, ¡two ¡phases ¡ hydrolysis ¡and ¡forma5on ¡of ¡ forma5on ¡of ¡CH 4 ¡and ¡CO 2 ¡ organic ¡acids ¡ (methanogenic ¡phase) ¡ (non-­‑methanogenic ¡phase) ¡ CH 4, ¡ CO 2 ¡ Organic ¡acids ¡ Vola:le ¡fa?y ¡acids ¡ (lactate/alcohols), ¡H 2 /CO 2 ¡ Methane ¡ Organic ¡ ¡ bacteria ¡ maOer ¡ Bacteria ¡

Sludge ¡digester ¡

Sludge ¡diges1on ¡ Applica5ons ¡ 1. Sep:c ¡tank ¡

Sludge ¡diges1on ¡ Applica5ons ¡ 2. Imhoff ¡tank ¡

Sludge ¡diges1on ¡ Applica5ons ¡ 3. Clarigester ¡

Sludge ¡diges1on ¡ Applica5ons ¡ 4. Separate ¡diges:ng ¡tanks ¡ With ¡sludge/water ¡  separa1on ¡  Discon1nue ¡feed ¡ ¡ ¡during ¡start-­‑up ¡

Sludge ¡diges1on ¡ Digester ¡  Anaerobic ¡  Sludge ¡reduc:on ¡  Biogas ¡  Enhanced ¡dewaterability ¡ Echten ¡(Hoogeveen, ¡2013) ¡ Thermophilic ¡-­‑ ¡mesophilic ¡ ¡

Sludge ¡diges1on ¡ Separate ¡diges5ng ¡tanks ¡  With ¡separate ¡sludge/ ¡ ¡water ¡sepera:on ¡ ¡  ¡Con:nue ¡

Sludge ¡diges1on ¡

Sludge ¡diges1on ¡ Heat ¡exchanger ¡

Sludge ¡diges1on ¡ Gas ¡produc5on ¡  ≈ ¡1000 ¡L/kg ¡destructed ¡organic ¡material ¡  On ¡average: ¡65% ¡CH 4 , ¡35% ¡CO 2 ¡  Caloric ¡value: ¡≈ ¡24 ¡MJ/Nm 3 ¡  Electricity ¡conversion ¡(40%): ¡50 ¡– ¡70% ¡coverage ¡of ¡demand ¡ Reduc5on ¡of ¡organic ¡material ¡  ≈ ¡50% ¡(primary ¡sludge ¡> ¡ac:vated ¡sludge) ¡ Digested ¡sludge ¡  Afer ¡thickening: ¡4 ¡– ¡6% ¡SS ¡ ¡

Sludge ¡treatment: ¡Diges1on ¡ CTB3365x ¡Introduc1on ¡to ¡water ¡treatment ¡ Prof.dr.ir. ¡Jules ¡B. ¡van ¡Lier ¡