Reject water management at biogas plants and the utilization of reject water as a culture medium for microalgae

Abstract

In this master’s thesis, the potentiality of microalgae cultivation in effluent liquid (reject water) from a biogas plant was studied. The thesis examines influencing factors to the quality of reject water and considers reject water management around the world and in Finland. In addition, the capability of microalgae to remove nutrients from reject water was investigated. Reject water samples from a co-digestion plant owned by Envor Group Oy and Viikinmäki municipal wastewater treatment plant were investigated experimentally as a potential microalgae culture medium. The typically high ammonium nitrogen and total solids content in reject water were observed to limit partially the growth of microalgae. Ammonia stripping and solid particle removal methods by addition of polymers or ferric sulfate were found to constitute functional methods for improving reject water quality. The most adaptable species for reject water were Scenedesmus obliquus, Chlorella sp., Monoraphidium contortum and Scenedesmus quadricauda. Scenedesmus obliquus also showed its capability to remove nitrogen and phosphorus from ammonia stripped and diluted reject water of Viikinmäki wastewater treatment plant.

Diplomityössä tarkastellaan mikrolevän viljelyn potentiaalia mädätyslaitoksen rejektivedessä. Työssä perehdytään rejektiveden laatuun vaikuttaviin tekijöihin ja tarkastellaan sen yleisempiä käsittelymenetelmiä maailmalla ja Suomessa. Lisäksi tutkitaan mikrolevien potentiaalia poistaa rehevöittäviä typpi- ja fosforiravinteita rejektivedestä. Työn kokeellisessa osiossa tutkittiin Envor Group Oy:n yhteismädätyslaitoksen ja Viikinmäen yhdyskuntajätevedenpuhdistamon lietteiden mädätyslaitoksen rejektivettä mikrolevän kasvualustana. Rejektivedelle tyypillisesti korkea ammoniumtyppi ja kiintoainepitoisuus huomattiin rajoittavan osittain mikrolevän kasvua. Ammoniakkistrippaus ja kiintoaineksen poisto polymeereillä tai ferrisulfaatilla todettiin toimiviksi menetelmiksi rejektiveden laadun parantamiseen. Mikrolevälajit Scenedesmus obliquus, Chlorella sp., Monoraphidium contortum ja Scenedesmus quadricauda sopeutuivat parhaiten kasvualustaan rejektivedessä. Lisäksi Scenedesmus obliquus poisti tehokkaasti typpi- ja fosforiravinteet ammoniakkistripatusta ja laimennetusta Viikinmäen puhdistamon rejektivedestä.