Projekt

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Salt Separation in Supercritical Water for Sewage Sludge Valorization

Titel Englisch Salt Separation in Supercritical Water for Sewage Sludge Valorization
Gesuchsteller/in Peng Gaël
Nummer 175358
Förderungsinstrument Bridge - Proof of Concept
Forschungseinrichtung Lab. des procédés durables et catalytiques Institut des sciences et ingénierie chimique EPFL SB ISIC LPDC
Hochschule EPF Lausanne - EPFL
Hauptdisziplin Chemische Verfahrenstechnik
Beginn/Ende 01.06.2017 - 31.05.2018
Bewilligter Betrag 129'964.00
Alle Daten anzeigen

Keywords (5)

sewage sludge; phosphorus; supercritical water; salt separation; wastewater

Lay Summary (Französisch)

Lead
Les boues d’épuration (BE) sont des déchets issus du traitement des eaux usées dans les stations d’épuration (STEP). Leur élimination reste un problème majeur dans notre société et est souvent coûteuse. L’utilisation de technologies opérant dans l’eau supercritique permettrait non seulement d’éliminer les BE mais aussi de les transformer en biogaz, fertilisants et en eau propre. L’eau supercritique (T > 374°C, P > 22.1 MPa) est utilisée pour séparer la matière inorganique (sels) des BE grâce aux propriétés uniques de l’eau supercritique. La récupération des sels (e.g. phosphore) contenue dans les BE sera particulièrement importante dans les prochaines années en Suisse. Selon la nouvelle législation entrée en vigueur en janvier 2016, les STEP ont une période transitoire de dix ans afin de trouver une solution pour la récupération du phosphore.
Lay summary

L’objectif du projet est de développer un séparateur de sels (SS) opérant dans les conditions de l’eau supercritique. Afin d’éviter la déposition des sels sur les paroi internes du SS ce qui engendrerait un encrassement du procédé, un lit fluidisé a été installé à l’intérieur du SS. Au cours du projet, il s’est avéré que l’implémentation de ce dernier n’était pas optimale lors du traitement des BE. En effet, le comportement des minéraux issus des BE n’est pas similaire à celui des solutions salines étant donné que les minéraux sont insolubles dans l’eau. Afin de récupérer les minéraux, une nouvelle unité d’extraction de minéraux a été installée sous le SS. Il a été démontré que tous les minéraux pouvaient être extraits efficacement. Ces résultats sont d’une grande importance pour le développement de procédés hydrothermales et devrait permettre aux STEP de remplir les nouvelles exigences législatives sur la récupération du phosphore.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 26.10.2018

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
EPFL (IPESE group)/Dr. Alberto Mian Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Paul Scherrer Institute (CPE group)/ Prof. Frédéric Vogel Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen

Abstract

Converting sewage sludge into biogas and mineral salts could have significant economic and environmental benefits. Sewage sludge is a major waste product in most advanced societies and its disposal is often costly. Using supercritical water technologies could not only facilitate the disposal of sewage sludge but also turn it into valuable products. Supercritical water (temperature > 374°C, pressure > 22.1 MPa) has been used to both separate salts from and subsequently gasify waste biomass thanks to water’s unique properties above the critical point. Salt recovery from sewage sludge will be particularly important in the next decade as Switzerland will require the recovery of valuable minerals (e.g. phosphorus) needed for fertilizer production. However, current salt separators are the major bottleneck of current supercritical water gasification processes. Continuous salt deposition within the salt separator eventually clogs the process and deactivates the gasification catalyst, both of which are major barriers to commercialization. This project will develop a lab-scale salt separator prototype that features a circulating fluidized bed. This fluidized bed will reduce salt deposits on the reactor walls by driving salts deposition on the fluidized bed grains, and by abrasively removing any salt that precipitates on the internal walls of the reactor. It’s successful implementation could lead to a breakthrough in supercritical water gasification of sewage sludge. Initially, the performance of the salt separator will be evaluated with diluted Na2SO4 solutions (1-5 wt.%) in absence of the fluidized bed. The objective is to establish a baseline process with salts that severely clog the process. Subsequently, the salt separation performance will be assessed with diluted Na2SO4 solutions in the presence of the fluidized bed. The main objective is to achieve a mineral recovery above 80%. In the last part of the project, diluted sewage sludge solutions (dry matter < 10 wt.%) will be processed in absence/presence of the fluidized bed. Mass balances will be performed in order to evaluate the recovery of valuable minerals.If our salt separator prototype is successful in demonstrating the ability to separate inorganic elements, we then plan on integrating an additional unit to transform organic compounds into biogas through a catalytic hydrothermal gasification process. Since this section of the process is quite well known by our partners at PSI and validated at pilot-scale, we are confident that we will be able to build a 100 kg h-1 demonstration unit able to treat sewage sludge by the end of 2018.
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