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

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Sludge treatment: Diges1on CTB3365x Introduc1on to water treatment Prof.dr.ir. Jules B. van Lier Basic WWTP process units Sludge treatment: - Thickening

SLIDE 1

Prof.dr.ir. ¡Jules ¡B. ¡van ¡Lier ¡

Sludge ¡treatment: ¡Diges1on ¡

CTB3365x ¡Introduc1on ¡to ¡water ¡treatment ¡

SLIDE 2

Basic ¡WWTP ¡process ¡units ¡

Sludge ¡treatment: ¡

‑ Thickening ¡
‑ ¡Diges:on ¡
‑ ¡Dewatering ¡

SLIDE 3

Composi1on ¡of ¡the ¡sludge ¡dry ¡ma=er ¡

Organic ¡ma?er

¡ ¡45 ¡– ¡60% ¡

Inorganic ¡material ¡25 ¡– ¡55% ¡
Nitrogen

¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡– ¡4% ¡

Phosphor ¡

¡ ¡ ¡0.5 ¡– ¡1% ¡

Sulphur ¡Chlorine ¡

¡0.2 ¡– ¡0.4% ¡

Heavy ¡metals ¡

¡ ¡0.1 ¡– ¡0.2% ¡

Organic ¡micro ¡pollutants ¡

Anaerobic ¡stabiliza5on ¡

‑ Bad ¡odour ¡
‑ Biogas ¡
‑ Hygienic ¡hazards ¡

} ¡

SLIDE 4

Aerobic ¡Oxida5on ¡

Anaerobic ¡Oxida5on ¡

¡ Stabilisa1on ¡of ¡organic ¡ma=er ¡(OM) ¡ ¡

Extended ¡aera:on ¡ Anaerobic ¡diges:on ¡

OM ¡+ ¡O2 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡CO2 ¡+ ¡H2O ¡+ ¡NH4

+ ¡ ¡ ¡ ¡+ ¡PO4 3-‑ ¡+… ¡

OM ¡ ¡ ¡ ¡ ¡CO2 ¡+ ¡CH4 ¡+ ¡NH4

+ ¡ ¡ ¡ ¡+ ¡PO4 3-‑ ¡+… ¡

SLIDE 5

Basic ¡WWTP ¡process ¡units ¡

Sludge ¡treatment: ¡

‑ Diges:on ¡

WWTP Harnaschpolder

Delft

SLIDE 6

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) ¡

SLIDE 7

Note: ¡Eff. ¡biogas ¡generator: ¡35% ¡

Anaerobic ¡sludge ¡diges1on: ¡recovering ¡the ¡ chemical ¡energy ¡in ¡sewage ¡treatment! ¡

Influent ¡(100 ¡kg ¡COD) ¡ Aera5on ¡(100 ¡kWh) ¡ Heat ¡loss ¡ Effluent ¡ (2 ¡– ¡10 ¡kg ¡COD) ¡ Sludge ¡ (30 ¡– ¡60 ¡kg) ¡ Energy ¡recovery ¡ Via ¡sludge ¡diges5on ¡

1 ¡kg ¡COD ¡(organic ¡ma?er): ¡ ¡

≈ ¡13.5 ¡MJ ¡≈ ¡3.8* ¡kWhtheor ¡ 1 ¡kg ¡sludge ¡≈ ¡1.5 ¡kg ¡COD ¡ ≈ ¡5.7* ¡kWhtheor ¡

SLIDE 8

Sludge ¡diges1on, ¡two ¡phases ¡

hydrolysis ¡and ¡forma5on ¡of ¡

rganic ¡acids ¡

(non-‑methanogenic ¡phase) ¡ forma5on ¡of ¡CH4 ¡and ¡CO2 ¡ (methanogenic ¡phase) ¡ Organic ¡ ¡ maOer ¡ Bacteria ¡ Organic ¡acids ¡ Vola:le ¡fa?y ¡acids ¡ (lactate/alcohols), ¡H2/CO2 ¡ Methane ¡ bacteria ¡ CH4, ¡CO2 ¡

SLIDE 9

Sludge ¡digester ¡

SLIDE 10

Sludge ¡diges1on ¡

Applica5ons ¡

1. Sep:c ¡tank ¡

SLIDE 11

Sludge ¡diges1on ¡

Applica5ons ¡

2. Imhoff ¡tank ¡

SLIDE 12

Sludge ¡diges1on ¡

Applica5ons ¡

3. Clarigester ¡

SLIDE 13

Sludge ¡diges1on ¡

Applica5ons ¡

4. Separate ¡diges:ng ¡tanks ¡
With ¡sludge/water ¡

separa1on ¡  Discon1nue ¡feed ¡ ¡ ¡during ¡start-‑up ¡

SLIDE 14

Sludge ¡diges1on ¡

Digester ¡

Anaerobic ¡
Sludge ¡reduc:on ¡
Biogas ¡
Enhanced ¡dewaterability ¡

Echten ¡(Hoogeveen, ¡2013) ¡ Thermophilic ¡-‑ ¡mesophilic ¡ ¡

SLIDE 15

Sludge ¡diges1on ¡

Separate ¡diges5ng ¡tanks ¡

With ¡separate ¡sludge/ ¡

¡water ¡sepera:on ¡ ¡ ¡Con:nue ¡

SLIDE 16

Sludge ¡diges1on ¡

SLIDE 17

Sludge ¡diges1on ¡

Heat ¡exchanger ¡

SLIDE 18

Sludge ¡diges1on ¡

Gas ¡produc5on ¡

≈ ¡1000 ¡L/kg ¡destructed ¡organic ¡material ¡
On ¡average: ¡65% ¡CH4, ¡35% ¡CO2 ¡
Caloric ¡value: ¡≈ ¡24 ¡MJ/Nm3 ¡
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 ¡

SLIDE 19

Prof.dr.ir. ¡Jules ¡B. ¡van ¡Lier ¡

Sludge ¡treatment: ¡Diges1on ¡

CTB3365x ¡Introduc1on ¡to ¡water ¡treatment ¡